stringtranslate.com

Двоичное изображение

Фотография знака соседского дозора имеет цвет переднего плана, а остальная часть изображения — фоновый цвет. [1] В индустрии сканирования документов это часто называют «двухтональным».

Двоичное изображение — это цифровое изображение , состоящее из пикселей , которые могут иметь один из двух цветов, обычно черный и белый. Каждый пиксель хранится как один бит — т. е. либо 0, либо 1.

Двоичное изображение может храниться в памяти как битовая карта : упакованный массив битов. Двоичное изображение размером 640×480 пикселей имеет размер файла всего 37,5 КБ , и большинство из них также хорошо сжимаются с помощью простого сжатия длины серии . Формат двоичного изображения часто используется в контекстах, где важно иметь небольшой размер файла для передачи или хранения, или из-за ограничений цвета на дисплеях или принтерах.

Он также имеет технические и художественные приложения, например, в цифровой обработке изображений и пиксельной графике . Двоичные изображения можно интерпретировать как подмножества двумерной целочисленной решетки Z 2 ; область морфологической обработки изображений во многом была вдохновлена ​​этой точкой зрения. [ требуется пояснение ]

Терминология

Двоичные изображения также называются двухуровневыми или двухуровневыми . Пиксельная графика , состоящая из двух цветов, часто называется однобитной в связи с тем, что для хранения каждого пикселя требуется один бит. [2] Часто используются названия «черно-белый» , «B&W» , «монохромный» или «монохромный» , но они также могут обозначать другие типы изображений с одним образцом на пиксель, например, изображения в оттенках серого . На языке Photoshop бинарное изображение — это то же самое, что и изображение в цветовом режиме «Bitmap». [3] [4]

Операции над бинарными изображениями

Целый класс операций [ необходимо разъяснение ] над бинарными изображениями работает с окном 3×3 изображения. Оно содержит девять пикселей, то есть 2 9 или 512 возможных значений. Рассматривая только центральный пиксель, можно определить, остается ли он установленным или нет, на основе окружающих пикселей. Примерами таких операций являются прореживание, расширение, поиск точек ветвления и конечных точек, удаление изолированных пикселей, сдвиг изображения на пиксель в любом направлении и разрыв H-связей. Игра «Жизнь» Конвея также является примером операции с окном 3×3.

Другой класс операций основан на понятии фильтрации с помощью структурирующего элемента. Структурирующий элемент — это бинарное изображение, обычно небольшое, которое передается через целевое изображение аналогично фильтру при обработке изображений в оттенках серого. Поскольку пиксели могут иметь только два значения, морфологическими операциями являются эрозия (любые неустановленные пиксели внутри структурирующего элемента приводят к тому, что пиксель становится неустановленным) и расширение (любые установленные пиксели внутри структурирующего элемента приводят к тому, что пиксель устанавливается). Важными операциями являются морфологическое открытие и морфологическое закрытие, которые состоят из эрозии, за которой следует расширение, и расширения, за которым следует эрозия, соответственно, с использованием одного и того же структурирующего элемента. Открытие имеет тенденцию увеличивать небольшие отверстия, удалять небольшие объекты и разделять объекты. Закрытие сохраняет небольшие объекты, удаляет отверстия и соединяет объекты.

Очень важной характеристикой бинарного изображения является преобразование расстояния . Оно дает расстояние каждого установленного пикселя от ближайшего неустановленного пикселя. Преобразование расстояния может быть эффективно рассчитано. Оно позволяет эффективно вычислять диаграммы Вороного , где каждый пиксель в изображении назначается ближайшей из набора точек. Оно также позволяет выполнять скелетонизацию, которая отличается от прореживания тем, что скелеты позволяют восстанавливать исходное изображение. Преобразование расстояния также полезно для определения центра объекта и для сопоставления при распознавании изображений.

Другой класс операций — сбор метрик, не зависящих от ориентации. Это часто важно при распознавании изображений, когда необходимо удалить ориентацию камеры. Метрики, не зависящие от ориентации, группы связанных или окруженных пикселей включают число Эйлера , периметр, площадь, компактность, площадь отверстий, минимальный радиус, максимальный радиус.

Сегментация изображения

Бинарные изображения получаются из цветных изображений путем сегментации . Сегментация — это процесс назначения каждого пикселя исходного изображения двум или более классам. Если классов больше двух, то обычным результатом будет несколько бинарных изображений. Простейшей формой сегментации, вероятно, является метод Оцу , который назначает пиксели переднему или заднему плану на основе интенсивности оттенков серого. Другим методом является алгоритм водораздела . Обнаружение краев также часто создает бинарное изображение с некоторыми пикселями, назначенными краевым пикселям, и также является первым шагом в дальнейшей сегментации.

Скелеты

Прореживание или скелетизация создает бинарные изображения, которые состоят из линий шириной в пиксель. Затем можно извлечь точки ветвления и конечные точки, а изображение преобразовать в график. Это важно при распознавании изображений, например, при оптическом распознавании символов .

Интерпретация

Интерпретация двоичного значения пикселя также зависит от устройства. Некоторые системы интерпретируют значение бита 0 как черный, а 1 как белый, в то время как другие меняют значение значений на противоположное. В стандартном интерфейсе ПК TWAIN для сканеров и цифровых камер первый вкус называется ванильным , а обратный — шоколадным .

Дизеринг часто используется для отображения [ требуется контекст ] полутоновых изображений. [5]

Обычаи

1-битное пиксельное искусство

1-битная пиксельная графика, сочетающая изображение с текстом

Двоичное пиксельное искусство , более известное как 1-битное или 1-битное искусство, было методом отображения графики с ранних компьютеров. В то время как ранние компьютеры, такие как ZX81, использовали ограничение как необходимость аппаратного обеспечения, портативные игры на ЖК-дисплеях, такие как Game & Watch и Tamagotchi , наряду с ранними компьютерами с фокусом на графических пользовательских интерфейсах, такими как Macintosh, сделали большие шаги в продвижении культуры, техники и эстетики ограничений 1-битного искусства. [6]

Современные примеры 1-битного искусства можно увидеть в инди-видеоиграх и другом цифровом искусстве. [7] Такие бестселлеры, как Gato Roboto , Return of the Obra Dinn , Minit и World of Horror, используют 1-битный стиль, чтобы придать своим играм ощущение ретро [8] или просто сэкономить время графических дизайнеров при разработке. [9] В разработке находится даже новое 1-битное оборудование, такое как экспериментальная портативная консоль Playdate . [10]

Для художников пиксельной графики 1-бит стал обычным вызовом для создания искусства. Конкурс пиксельной графики Pixtogether потребовал от своих участников использовать только два цвета для своего 10-го ежемесячного конкурса. [11] Немногие художники в основном занимаются 1-битным искусством, но многие из них поддерживают связь друг с другом, чтобы обмениваться знаниями о работе с ограничением и организовывать собственные совместные проекты. [12]

Брэндон Джеймс Грир, создатель популярных обучающих видео на YouTube [13] [14] по однобитной и другой пиксельной графике, говорит, что «ограничение приводит к появлению некоторых уникальных подходов» и что работа в однобитной графике — «очень интересная и уникальная задача» [15] .

Хотя 1bit можно назвать художественным стилем сам по себе, каждая часть также попадает под второй стиль. Очевидные различия в художественных стилях 1bit, например, в том, используется ли, насколько и какой вид дизеринга , разрешение изображения , использование контуров и насколько детализирована работа.

Компьютерная периферия

Некоторые устройства ввода-вывода, такие как лазерные принтеры , факсимильные аппараты и двухуровневые компьютерные дисплеи , могут обрабатывать только двоичные изображения.

Ранние мобильные вычисления и Интернет

В 1999 году Форум протоколов беспроводных приложений представил стандарт для формата файла .wbmp (беспроводной битовый массив) как часть стандартов для отображения страниц WAP . [16]

Визуальная криптография

Демонстрация визуальной криптографии: при наложении двух изображений одинакового размера, состоящих, по-видимому, из случайных черно-белых пикселей, появляется логотип Википедии

В 1994 году Мони Наор и Ади Шамир продемонстрировали схему визуального разделения секрета , в которой двоичное изображение было разбито на n частей так, что только тот, у кого есть все n частей, мог расшифровать изображение, в то время как любые n − 1 частей не раскрывали никакой информации об исходном изображении. Каждая часть была напечатана на отдельной прозрачной пленке, и расшифровка выполнялась путем наложения частей. [17] Когда все n частей были наложены, появлялось исходное изображение. Существует несколько обобщений базовой схемы, включая визуальную криптографию k -из- n , [18] [19] и использование непрозрачных листов, но с их освещением несколькими наборами идентичных шаблонов освещения при записи только одного однопиксельного детектора. [20]

Цифровое редактирование изображений

Бинарные изображения часто возникают при цифровой обработке более сложных изображений в виде масок , в результате пороговой обработки и для использования в сглаживании .

Датчики двоичного изображения с избыточной выборкой

Датчик изображения с передискретизацией в двоичном формате — это цифровой датчик изображения, напоминающий традиционную фотопленку. Каждый пиксель в датчике имеет двоичный отклик, давая только однобитное квантованное измерение локальной интенсивности света.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Преобразование цветного изображения в двоичное". CoderSource.net. 18 апреля 2005 г. Архивировано из оригинала 10 июня 2008 г. Получено 11 июня 2008 г.
  2. ^ "Лучшие игры с тегом 1-bit". itch.io . Получено 29 апреля 2021 г. .
  3. ^ «Основы Photoshop: работа с различными цветовыми режимами».
  4. ^ "Основы Photoshop: работа в разных цветовых режимах". Graphics.com . Получено 28 октября 2017 г. .
  5. ^ Аллебах, Ян П.; Томпсон, Брайан Дж. (1999). Избранные статьи по цифровому полутонированию. SPIE Optical Engineering Press. ISBN 9780819431370.
  6. ^ Грин, Майкл (1986). «Дзен и искусство Macintosh, 1986». archive.org . Получено 30 апреля 2021 г. .
  7. ^ "Gato Roboto: Erinnert an Gameboy-Spiele, Liegt aber voll im Trend" . Диджиталистан (на немецком языке). 1 июня 2019 года . Проверено 30 апреля 2021 г.
  8. ^ Кришнан, Джей (19 февраля 2020 г.). "World of Horror Early Access Preview :: 1 Bit Macabre". Gameffine . Получено 30 апреля 2021 г. .
  9. ^ Харрис, Джон (5 июля 2019 г.). «Вопросы и ответы: изучение дизайна кота-в-мехе в игре Metroidvania Gato Roboto». gamasutra.com . Получено 30 апреля 2021 г. .
  10. ^ "Playdate Media Kit". play.date . Получено 30 апреля 2021 г. .
  11. ^ "Twitter account "pix2getherevent"". Twitter . Архивировано из оригинала 30 апреля 2021 г. . Получено 30 апреля 2021 г. .
  12. ^ "Учетная запись Twitter "1bitbadbitches"". Twitter . Архивировано из оригинала 16 марта 2021 г. . Получено 1 мая 2021 г. .
  13. ^ "1-битное пиксельное искусство с Брэндоном Джеймсом Гриром | www.masayume.it". www.masayume.it . Получено 30 апреля 2021 г. .
  14. ^ "Как сделать 1-битное пиксельное искусство". 8 апреля 2020 г. Получено 30 апреля 2021 г.
  15. Архивировано в Ghostarchive and the Wayback Machine: 1-Bit Pixel Art Techniques (Tutorial + Timelapse), 30 ноября 2019 г. , извлечено 30 апреля 2021 г.
  16. ^ "WAP Wireless Application Environment Specification Version 1.1" (PDF) . wapforum.org . Wireless Application Protocol Forum Ltd. 24 мая 1999 г. Получено 29 сентября 2024 г. .
  17. ^ Наор, Мони; Шамир, Ади (1995). «Визуальная криптография». Достижения в криптологии – EUROCRYPT'94 . Конспект лекций по информатике. Том 950. С. 1–12. doi :10.1007/BFb0053419. ISBN 978-3-540-60176-0.
  18. ^ Верхель, Эрик Р.; Ван Тилборг, Хенк КА (1997). «Конструкции и свойства k из n визуальных схем разделения секрета». Проекты, коды и криптография . 11 (2): 179–196. doi :10.1023/A:1008280705142. S2CID  479227.
  19. ^ Атениезе, Джузеппе; Блундо, Карло; Сантис, Альфредо Де; Стинсон, Дуглас Р. (2001). «Расширенные возможности визуальной криптографии». Теоретическая информатика . 250 (1–2): 143–161. doi :10.1016/S0304-3975(99)00127-9.
  20. ^ Цзяо, Шумин; Фэн, Цзюнь; Гао, Ян; Лэй, Тин; Юань, Сяоцун (2020). «Визуальная криптография в однопиксельной визуализации». Optics Express . 28 (5): 7301–7313. arXiv : 1911.05033 . doi : 10.1364/OE.383240. PMID  32225961. S2CID  207863416.

Внешние ссылки