2. Формирование и ввод изображения
В этой главе мы изучим вопрос формирования изображения и способ его ввода в вычислительную машину. Знание процесса формирования изображения является необходимым условием глубокого понимания методов восстановления информации по изображениям. Анализируя процесс проектирования трехмерного пространства на двумерную плоскость изображения, мы выделим два ключевых вопроса, касающихся формирования изображения:
- чем определяется положение образа какой-либо точки на изображении;
- чем определяется яркость какой-либо поверхности на изображении. Ответы на эти два вопроса требуют знания механизмов отображения наблюдаемой сцены на плоскость изображения и происходящих при этом процессов излучения. Эти темы будут рассмотрены применительно к простым оптическим системам, составленным из линз.
Решающим фактором при изучении формирования изображений служит своеобразие наблюдаемого нами мира. Он обладает особыми свойствами, наличие которых позволяет восстанавливать информацию о трехмерных сценах на основе одного или нескольких двумерных изображений. Мы обсудим этот вопрос и укажем ситуации, в которых такая специфика отсутствует и в которых, следовательно, извлечь информацию из изображений гораздо труднее.
Будут также рассмотрены принципы работы типичных зрительных устройств и способы получения и обработки информации для различных частей спектра. После беглого ознакомления с вопросами цветового зрения глава заканчивается обсуждением проблемы шума и напоминанием некоторых понятий из теории вероятностей и статистики. Тут самый подходящий момент ввести одномерную свертку — математический прием, который в дальнейшем будет употребляться в виде, обобщенном на двумерный случай. Читатели, знакомые с указанными понятиями, могут пропустить соответствующие разделы без ущерба для дальнейшего понимания. Глава завершается обоснованием необходимости квантования функции яркости и разбиения плоскости изображения на дискретные элементы.
