Interested Article - Бинарное изображение

Пример бинарного изображения, записанного байтами , где 1 бит представляет 1 пиксель (двоичный, шестнадцатеричный, графический виды)
`1111111 0 0 111111 0 111 000 11 11 0000 11 000 11 000 1111 00 11 1111111 0 000 11 000 11 0 11 0 11 11 0000 11 000 11 000 11 00 1111 1111111 0 0 111111 0 11 000 111`
`FE 7E E3 C3 18 F3 FE 18 DB C3 18 CF FE 7E C7`

Бинарное изображение ( двухуровневое , двоичное ) — разновидность цифровых растровых изображений , когда каждый пиксел может представлять только один из двух цветов .

Значения каждого пиксела условно кодируются как «0» и «1». Значение «0» условно называют задним планом или фоном ( англ. background ), а «1» —передним планом ( англ. foreground ).

Часто при хранении цифровых бинарных изображений применяется битовая карта , где используют один бит информации для представления одного пиксела. Также, особенно на ранних этапах развития техники, двумя возможными цветами были чёрный и белый , что не является обязательным.

Из-за этого бинарное изображение иногда могут называть однобитным , монохромным , чёрно-белым и т. д., что не совсем верно. (См. )

Бинарные изображения можно рассматривать, как частный случай цветного индексированного изображения с палитрой из двух цветов различных оттенков или как частный случай полутонового изображения , при использовании цветов одного оттенка с различной яркостью.

Алгоритмы сжатия и форматы файлов

Благодаря наличию всего двух возможных значений пикселов («0» и «1») бинарные изображения, а однобитовые бинарные в ещё большей степени , очень хорошо сжимаются , особенно с использованием словаря данных и отличаются малым объёмом данных, по сравнению с другими типами растровых изображений. Наиболее популярные алгоритмы сжатия бинарных изображений, используемые в различных форматах файлов , для хранения в оперативной памяти и для пересылки по компьютерным сетям и коммутируемым каналам связи :

RLE
JBIG / JBIG2 (наиболее эффективный)
LZW
CCITT Group 3
CCITT Group 4

Алгоритмы CCITT Group 3 и 4 (иногда называют Fax 3, Fax 4) предназначены для кодирования бинарных растровых изображений. Первоначально они были разработаны для сетей факсимильной связи. В настоящий момент также используются в полиграфии, системах цифровой картографии и географических информационных системах. Алгоритм Group 3 напоминает RLE, так как кодирует линейные последовательности пикселов, а Group 4 — двумерные поля пикселов.

Большинство форматов файлов для хранения растровых изображений позволяют хранить бинарные растры. Например, такие популярные, как TIFF , BMP , PCX и др.

Области использования

Бинарные изображения в смысле подмножеств пикселов («масок») часто используются в цифровой обработке изображений . Для исследования формы и структуры некоторых множеств однотипных объектов бинарные растры используются в математической морфологии .

Значительное практическое применение бинарные растровые изображения находят в и геоинформационных системах , .

Задачи обработки бинарных изображений

В пределах теории распознавания образов по отношению к бинарным изображениям может быть выделен ряд подзадач .

Формирование бинарных изображений из многоградационных

Бинарные изображения получаются при проведении процедуры сегментации исходной многоградационной сцены. Выделяют два подхода:

Сегментация путём пороговой обработки неоднородных по яркости изображений;
Сегментация с выделением границ областей.

Кодирование

Задача кодирования возникает из-за необходимости представления бинарных изображений в цифровом компьютере. В зависимости от типа изображения могут применять различные способы, так для силуэтных изображений используется , а для графических изображений .

Фильтрация

Фильтрация применяется для улучшения изображений и формировании статистик при обнаружении объекта в бинарной сцене или при отнесении его к одному из классов (при классификации ).

Обнаружение и распознавание

Различие между обнаружением и распознаванием достаточно условное, но тем не менее есть. Особенно имеет смысл говорить об обнаружении сигналов, когда число классов равно двум (отсутствие/наличие сигнала). Бинарными изображениями часто изображаются сигналы, например, при радиолокационном наблюдении. Часто требуются определение и классификация по характеру траектории соответствующих подвижных объектов. Так, при отличии искусственных спутников Земли от естественных, может быть использован фильтр Кальмана .

Интерпретация

Большинство графических форматов в случае бинарного изображения указывают, какими цветами должны быть представлены при визуализации пикселы со значениями «0» и «1», однако не всегда. Например, в PBM информация о цветах отсутствует. В приложениях, связанных с выводом данных на монитор , «0» как правило означает чёрный цвет. В приложениях, связанных с бумагой , «0» может быть, напротив, белым. Некоторые приложения (например, Intergraph ) при загрузке файла перед визуализацией явно предлагают выбрать какими цветами отображать передний и задний план (значения «1» и «0»).

Изображение в псевдополутонах, полученных различной плотностью пикселов одного цвета

Битовое изображение, по определению, не имеет полутонов . Однако, для имитации полутонов применяется растушёвка (размывка, дизеринг ), когда мнимые полутона передаются группами пикселов различной плотности, но одного цвета.

Неоднозначность терминологии

Иногда битовые изображения называют «монохромными» , то есть одноцветными. Однако, «монохромным» может являться и изображение с полутонами.
Бинарное изображение не обязательно должно быть только «чёрно-белым». Оно может быть и «красно-синим», и «серо-зелёным», и любым другим, содержащим лишь два произвольных оттенка.
Не верно называть любое бинарное изображение однобитным . Так, если первый термин указывает на характер самого изображения (наличие всего лишь двух возможных значений пиксела), то второй указывает скорее на способ хранения и представления изображения каким-либо носителем. При этом упускается из виду тот факт, что бинарное изображение может храниться в памяти так, что на 1 пиксел будет отведён 1 байт или др. количество памяти. Последнее часто используют в компьютерах для оптимизации скорости работы вычислительных систем, так как операции с отдельными битами памяти слишком медленны по сравнению с операциями над байтами и словами .
Английский термин bitmap ( битовая карта ) в компьютерном жаргоне также отягощён переносными значениями. Кроме того, битовые карты используются и для полутоновых, и для цветных изображений.

См. также

Примечания

↑ . CoderSource.net. 2005-04-18. из оригинала 10 июня 2008 . Дата обращения: 11 июня 2008 . (англ.)
Методы сжатия данных. Устройство архиваторов, сжатие изображений и видео; Д. Ватолин, А. Ратушняк, М. Смирнов, В. Юкин; Диалог-МИФИ, 2003 г.; ISBN 5-86404-170-X
Working with GeoMedia Professional, Appendix E «Raster Information», Compression Techniques; DJA080791, SJ**690 (6.0) (англ.)
Фурман Я. А., Юрьев А. Н., Яншин В. В. Цифровые методы обработки и распознавания бинарных изображений, 1992. ISBN 5-7470-0204-X