§ 47. Блочные процессы

Блочным процессом называется метод, при котором изображение на выходе делится на прямоугольные блоки, каждый из которых вычисляется отдельно. Каждому выходному блоку соответствует прямоугольный фрагмент входного изображения, который должен быть полностью записан в ЗУПВ и который используется для вычисления выходного блока. Такой метод применяется в алгоритмах, требующих слишком большого объема ЗУПВ для исполнения в прямой форме обработки по окрестности. Входное и выходное изображения должны быть дисковыми файлами изображения.

Основным видом такой категории обработки является геометрическая коррекция, которая используется для геометрической деформации изображения в соответствии с выбранной картографической проекцией или другим изображением. В случае восстановления изображения такая коррекция часто необходима для устранения искажений, связанных с аберрациями, чтобы сделать ФРТ приблизительно пространственно-независимой. Например, необходимо было искаженные изображения спутника Юпитера Ио, переданные «Вояджером 1», скорректировать геометрически перед восстановлением, с тем чтобы устранить искажения, обусловленные аберрациями объектива. Стандартная процедура такова: идентифицируется некоторое число контрольных точек поверхности (КТП) в изображении (этими точками могут служить опорные марки камеры), находятся их координаты на данном изображении и требуемые координаты на скорректированном изображении, а затем методом наименьших квадратов подбирается полиномиальная (например, кубическая) формула преобразования координат. Если прямоугольные координаты в плоскости входного изображения равны , а координаты в картографической проекции равны , то кубические полиномы, описывающие преобразование, имеют вид

Коррекция осуществляется вычислением отдельных прямоугольных блоков выходного изображения. Угловые точки каждого блока выходного изображения отображаются полиномом на входное изображение. Для каждого элемента изображения в блоке выходного изображения соответствующее положение на входном изображении

определяется путем линейной интерполяции между отображенными коорди натами угловых точек. Значение каждого элемента выходного изображения вычисляется интерполяцией межлу значениями элементов, ближайших к соответствующей позиции на входном изображении. Основными методами интерполяции, используемыми в данном случае, являются метод ближайшего соседа (см. § 33), билинейная интерполяция (§ 45) и кубическая интерпомция (рассмотренная выше в данном параграфе), перечисленные в порядке увеличения точности и времени вычислений (заметим, что при этом используются соответственно 1, 4 и 16 ближайших элементов изображения). Мы находим, что билинейная интерполяция является удобным компромиссом во многих случаях. Чтобы добиться желаемой точности, нужно разбить выходное изображение на достаточно большое число блоков.

К блочным процессам относится так называемая обработка с виртуальной памятью. Поэтому она рассматривается в данном параграфе. Под обработкой с виртуальной памятью понимаются такие методы обработки, которые, чтобы быть эффективными, должны иметь доступ к входным или выходным изображениям большого размера так, как если бы они хранились в ЗУПВ. Это достигается тем, что в ЗУ всегда находится частичный блок изображения («окно») нужных размеров, причем это окно в процессе обработки перемещается по изображению требуемым образом. Основное применение такого метода — преобразование векторов в растровый формат или в формат изображения. Представленная в цифровой форме графическая информация (линейные чертежи, контурные карты и т. п.) обычно хранится в виде последовательности векторов, составляющих файл векторных или графических данных. Для каждого вектора может быть установлен признак — соответствующее значение, например высота, соответствующая контуру, на котором лежит вектор. Переход от векторного к растровому представлению и обратно — это обработка, с помощью которой файл векторных данных записывается в файл изображения (или, что эквивалентно, в файл растрового формата). Она состоит в том, что файл, содержащий, скажем, контуры и текстовую информацию, записывается в файл изображения путем таких же преобразований, какие выполняются векторным графопостроителем. Имеется много пакетных программ для записи файлов графических данных в устройствах с векторным входом, как, например, графопостроители. управляемые командами графического вывода векторов. Вместо того чтобы составлять специальные программы для записи графических файлов в файл изображения, лучше составить драйвер некоторого виртуального устройства, которое строит изображение по векторным данным (драйвер — это пакет подпрограмм

ввода-вывода, которые может вызывать программа для управления определенным устройством). Для своей системы обработки изображений мы составили такой драйвер, и его может вызывать графический пакет программ PLOT79, полученный нами в Университете шт. Юта.

Еще один вид обработки с виртуальной памятью, который нужно упомянуть, можно использовать для интерполяции между представленными в цифровом виде контурами, записанными в виде изображения. Значение элемента изображения вдоль каждого контура в изображении устанавливается равным заданному значению параметра контурной линии (например, его высоте). Такой метод позволяет, например, преобразовывать представленные в цифровом виде высотные контура в полностью цифровую модель местности, дискретизованную по прямоугольной системе координат.