§ 44. Визуальное представление изображений

Чтобы можно было правильно оценивать качество выполненной обработки изображений, важно обеспечить высокий стандарт визуального представления изображений. В данном параграфе обсуждаются аппаратные средства визуализации и соответствующее программное обеспечение.

Дисплеи могут быть либо диалоговыми, работающими в реальном времени, либо документирующими. Наиболее распространенным дисплеем первого типа является цветной или монохромный дисплей телевизионного типа с памятью для обновления информации. Рассмотрим случай цветного дисплея. Как правило, многоспектральное изображение, которое подлежит визуализации, имеется в виде компонент в нескольких каналах, или полосах, соответствующих разным

спектральным интервалам. Лучшие дисплеи хранят в памяти для обновления все 8 бит на один элемент изображения каждой полосы и выдают каждое такое изображение с помошью -битной просмотровой таблицы для каждой полосы. Такая таблица представляет собой простую микросхему памяти, которая в реальном времени переводит каждое -битное значение элемента изображения (в интервале извлекаемое из большой памяти для обновления, в выходное значение элемента изображения (тоже в интервале 0 - 255). Это выходное значение элемента затем через цифро-аналоговый преобразователь подается на телевизионную электронную пушку соответствующего цвета. Оператор может в диалоговом режиме изменять содержимое просмотровой таблицы, так чтобы получалось наилучшее визуальное воспроизведение изображения. Некоторые системы обладают гораздо более широкими аппаратными возможностями (см. § 51). Разрешение экрана обычного дисплея составляет 512 х 512 элементов. Однако уже сейчас появляются более дорогие системы с разрешением 1024 х 1024 элементов изображения.

К документирующим устройствам относятся электронно-лучевые и лазерные системы, записывающие изображение на рулонную фотопленку, электронно-лучевые устройства, записывающие изображения сразу в виде отпечатков или транспарантов, фотозаписываюшие устройства с вращающимися барабанами В нашей системе используется устройство цветной печати с вращающимся барабаном типа модели Colorwrite фирмы Optronix, которое способно записать изображение на листе фотопленки (фотобумаги) размером 24 х 25 см при диаметре светового пятна 25, 50 или 100 мкм. Это устройство за один проход записи записывает одну компоненту цветного изображения на цветную позитивную пленку типа Ektahcrome фирмы Kodak. При этом скорость вращения равна 4 об/с, а размер светового пятна равен 50 мкм. Ко времени приобретения нами этого устройства оно было единственным сравнительно дешевым устройством цветной фотозаписи, которое обладало геометрической точностью, необходимой для применения в такой области, как составление географических карт. Скорость записи ограничивается скоростью вращения барабана, которая в свою очередь ограничивается временем, необходимым для экспонирования пленки. Система обработки изображений, созданная во Франции и рассчитанная на изображения, даваемые ИСЗ SPOT, имеет более высокую производительность благодаря большему диаметру барабана. Сейчас появились монохромные, а совсем недавно и цветные лазерные записывающие системы с вращающими барабанами

(кликните для просмотра скана)

(см. скан)

которые благодаря большой яркости лазерного луча требуют меньшей длительности экспозиции, так что производительность ограничивается лишь скоростью врашения барабана.

Свое устройство модели Colorwrite мы несколько усовершенствовали. В частности, был установлен автоматический механизм смены светофильтра, что позволило, например, управлять цветной записью в пакетном режиме при круглосуточной работе устройства с помощью командного файла. Для уменьшения износа подшипников барабана управление остановками и запусками устройства передано компьютеру. В источник питания был добавлен фильтр для уменьшения влияния колебаний питания на качество записи изображения. При записывании строки изображения на устройстве Colorwrite иногда требуется увеличить размер каждого элемента в 2 или 4 раза. Обычно это требует соответствующего увеличения буферной памяти, что из-за ограниченной емкости ЗУ мини-компьютера бывает затруднительно. Нам удалось решить эту задачу простой модификацией интерфейса.

Вся фотообработка изображений выполняется в нашей собственной фотолаборатории. Это оказалось важным для обеспечения контроля за качеством.

Каков бы ни был дисплей, его нужно калибровать. Мы имеем программу, которая моделирует цветной дисплей и чувствительность глаза к нему, используя трехмерную просмотровую таблицу (см. § 45). Это довольно сложная процедура. На практике же обычно требуется набор одномерных -битных просмотровых таблиц, чтобы с его помощью отдельно откалибровать каждый основной цвет экрана дисплея. При установке таких калибровочных просмотровых таблиц надо всегда помнить несколько основных моментов. Калибровка должна быть линейна по плотности или, что более предпочтительно, по кажущейся визуальной яркости. Динамический диапазон для калибровки должен быть тщательно выбран таким образом, чтобы не допускать насыщения выходного изображения. Кроме того, калибровка не должна влиять на программы высокого уровня, чтобы сохранить программное обеспечение насколько можно простым.

В заключение заметим, что, имея хорошо откалиброванный дисплей, нужно, конечно, улучшить качество изображения, прежде чем его выводить, чтобы полностью использовать динамический диапазон дисплея. Проше всего это сделать методами эквализашш гистограммы и линейного растяжения (см. § 45).