Оптимизация алгоритма цветового кодирования черно -белого изображения

При разработке систем цветового кодирования (СЦК) черно - белых изображений в условные цвета в первую очередь решается вопрос максимального повышения информационной емкости преобразованного изображения. Из множества известных алгоритмов кодирования необходимо выбрать тот, который наилучшим образом решает поставленную задачу. В работе [41] были рассмотрены наиболее простые алгоритмы кодирования. Следует отметить, что выбор алгоритмов в первую очередь определяется способом контрастирования. При построении цветокодирующих устройств на электронных элементах учитывается простота схемного решения, а при использовании персональных компьютеров – информационная емкость [39]. Увеличение информационной емкости цветокодированного изображения объясняются двумя причинами: более высокой цветовой контрастной разрешающей способностью и увеличенным динамическим диапазоном СЦК. Цветное изображение имеет более высокий контраст, так как является трехмерной величиной (яркость, цветовой тон и насыщенность), а черно - белое – одномерной (яркость). Проведенные исследования показали, что из множества алгоритмов цветокодирования оптимальным следует считать тот, который охватывает все цвета треугольника Максвелла, а динамический диапазон сигнала черно - белого изображения рекомендуется разбивать не более, чем на 8 участков.

Рассмотрим наиболее подробно вопросы выбора алгоритма цветового кодирования черно – белых изображений для прикладных систем телевидения.

При наблюдении за объектом с помощью прикладных телевизионных (ТВ) систем, оператору часто приходится проводить сравнительную оценку яркостей различных участков изображения, характеризующих коэффициенты прозрачности или отражения отдельных деталей контролируемого объекта. Известно, что ТВ система способна воспроизводить изображение объекта с числом n различных градаций яркости, приближающихся к 100:

, (16.7)

где относительный порог различимости градаций яркости (); , - максимальная и минимальная яркости объекта. При , , .

Однако визуальное определение градаций яркости в таком диапазоне возможно осуществить лишь сравнением интересующего оператора участка изображения с испытательным и участками серой шкалы градационного клина. Эта шкала размещается рядом с испытуемым изображением по периметру на одной из сторон ТВ растра монитора. Визуально, без специальных приспособлений, оператор способен идентифицировать не более трех-четырех градаций яркости [40]. Использование для этой цели цветового кодирования амплитуды видеосигнала существенно упрощает работу и увеличивает различительную способность оператора, так как число цветов, которое наблюдатель в состоянии различать значительно больше, чем в черно-белом телевидении. Количество различимых глазом цветов очень велико и зависит от многих факторов, таких, как условия наблюдения, тренированность наблюдателя (оператора) и др. Наш глаз способен различать около 10 миллионов различных цветов, отличных один от другого по трем параметрам – яркости, цветовому тону и насыщенности[42]. По цветовому тону глаз различает только около 180 оттенков. Таким образом, оптимальный алгоритм кодирования должен быть таким, когда цвет изменяется как по цветовому тону, так и по яркости и насыщенности. Очевидно, что точная идентификация по уровню заданных участков изображения здесь также возможна только при сравнении с испытательным изображением серой шкалы, раскрашенной по заданному алгоритму кодирования.

Построение системы цветового кодирования (СЦК), позволяющей дать максимальную информацию об исследуемом объекте, является актуальной проблемой. В настоящее время нет рекомендаций по выбору оптимального алгоритма цветового кодирования черно-белых изображений.