§ 1.2. Классификация изображений

Объект, например излучающий (светящийся), может быть описан функцией яркости , где — пространственные координаты; — длина волны излучения; — время. Аналогично может быть описано изображение этого объекта — телевизионное (оптическое) или как функция освещенности построенное той или иной изображающей системой в координатах пространства изображений.

Из оптики известно, что изображением точечного объекта, создаваемым идеальной оптической системой, является точка, в которую сходятся лучи, исходящие от рассматриваемого точечного объекта. Если принять каждую точку поверхности объекта, отражающую свет от постороннего источника, за локальный источник света, то совокупность изображений этих точек дает изображение объекта.

Совокупность точек, изображение которых можно получить с помощью отображающей системы, образует пространство объектов, а совокупность точечных изображений этих объектов — пространство изображений.

Соответствие световых характеристик изображения, например телевизионного и объекта определяется оператором отражающим свойства отображающей системы Любая реальная отображающая система вносит определенные искажения, т. е.

Изображения, отражающие свойства объектов сцены, могут быть динамическими (изменяющимися во времени) и статическими. Статические изображения описываются функцией яркости , не зависящей от времени.

По отношению к пространственным координатам различают изображения объемные и плоские. Плоские изображения описываются функцией двух пространственных координат

Зависимость от X позволяет разделить изображения по этому параметру на три группы: цветные, ахроматические и монохроматические. Спектр излучения каждого элемента цветного изображения или более крупных его фрагментов различен: спектр излучения каждого элемента ахроматического изображения одинаков: Монохроматические изображения являются частным случаем ахроматических, когда спектр каждого элемента изображения представляет собой узкую спектральную зону

около центральной длины волны. Например, запись означает, что изображение плоское цветное динамическое.

В процессе взаимодействия с исследуемыми объектами, как уже отмечалось, происходит модуляция не только амплитуды электромагнитной волны, а следовательно, и интенсивности, но и ее фазы. Пространственно-временная картина модуляции фазы несет информацию об изучаемых объектах, что послужило основанием для создания голографических телевизионных и других систем регистрации.

Следует отметить, что приведенная классификация не накладывает ограничений на области определения функции Такие изображения могут рассматриваться в рентгеновской, ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной и других областях спектра электромагнитного излучения.

Из физической природы излучения следует, что функция яркости или освещенности всегда конечна и положительна, т. е. , где — максимальная яркость в поле изображения. Функцию яркости можно представить и в дискретной форме — в виде соответствующих матриц чисел. Например, плоское ахроматическое статическое изображение в дискретной форме может быть представлено в виде матрицы где Представленное таким образом изображение называют дискретным с числом элементов

При цифровой обработке изображений, передаче информации об изображении по каналу связи и в ряде других случаев удобно, если функция принимает значения только из конечного набора чисел Такое изображение называют квантованным. Частным случаем квантованного является двоичное изображение . С двоичными изображениями особенно часто приходится встречаться в измерительной телевизионной технике.

Приведенная классификация иллюстрирует подход к описанию изображений, развиваемый в телевизионной технике, технике обработки изображений и других областях. Такой подход оказывается наиболее эффективным при изучении изображения как объекта исследований в измерительных ТВС, как формы представления информации и при оценке искажений, вносимых ТВС в процессе передачи информации об изображении по каналам связи.