Бинарное изображение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Пример бинарного изображения,
записанного байтами, где
1 бит представляет 1 пиксель
(двоичный, шестнадцатеричный,
графический виды)

11111110 01111110 11100011
11000011 00011000 11110011
11111110 00011000 11011011
11000011 00011000 11001111
11111110 01111110 11000111

FE 7E E3
C3 18 F3
FE 18 DB
C3 18 CF
FE 7E C7

Bin sample.gif
Глубина цвета

битовое изображение
8-битная шкала серого

8-битный цвет
15/16-bit: Highcolor
24-bit: Truecolor
30/36/48-bit: Deep Color

См. также

Цветовая модель RGB
Цветовая модель CMYK
Цветовая палитра
Видимое излучение

Цвета в Web (Цвета HTML)

Бинарное изображение (двухуровневое, двоичное) — разновидность цифровых растровых изображений, когда каждый пиксель может представлять только один из двух цветов.[1][2]

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

Часто при хранении цифровых бинарных изображений применяется битовая карта, где используют один бит информации для представления одного пикселя. 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.[3] (См. Неоднозначность терминологии.)

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[править | править вики-текст]

Благодаря наличию всего двух возможных значений пикселей(«0» и «1») бинарные изображения, а однобитовые бинарные в ещё большей степени[4], 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[5]:

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, т. к. кодирует линейные последовательности пикселей, а Group 4 — двумерные поля пикселей.

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

Области использования[править | править вики-текст]

Бинарные изображения в смысле подмножеств пикселей («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 цифровой картографии и геоинформационных системах, пространственном анализе.

Задачи обработки бинарных изображений[править | править вики-текст]

В пределах теории распознавания образов по отношению к бинарным изображениям может быть выделен ряд подзадач[6] .

Формирование бинарных изображений из многоградационных[править | править вики-текст]

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

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

Кодирование[править | править вики-текст]

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 блочное кодирование, а для графических изображений векторное кодирование.

Фильтрация[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Различие между обнаружением и распознаванием достаточно условное, но тем не менее есть. Особенно имеет смысл говорить о обнаружении сигналов, когда число классов два (есть/нету сигнал). Бинарными изображениями часто изображаются сигналы, например, при радиолокационном наблюдении. Часто требуется определение и классификация по характеру траектории соответствующих подвижных объектов. Так при отличии искусственных спутников Земли от естественных может быть использован фильтр Калмана.

Интерпретация[править | править вики-текст]

Большинство графических форматов в случае бинарного изображения указывают, какими цветами должны быть представлены при визуализации пиксели 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 I/RAS B) 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 пикселей одного цвета

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

Неоднозначность терминологии[править | править вики-текст]

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 пикселя), 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 пиксель будет отведён 1 байт или др. количество памяти. Последнее часто используют в компьютерах для оптимизации скорости работы вычислительных систем, т. к. 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[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Conversion of a Color Image to a Binary Image, CoderSource.net (18 апреля 2005). Проверено 11 июня 2008.  (англ.)
  2. Binary image (Англоязычная Википедия)
  3. Black-and-white (Англоязычная Википедия)
  4. 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
  5. Working with GeoMedia Professional, Appendix E «Raster Information», Compression Techniques; DJA080791, SJ**690 (6.0)  (англ.)
  6. Фурман Я. А., Юрьев А. Н., Яншин В. В. Цифровые методы обработки и распознавания бинарных изображений, 1992. ISBN 5-7470-0204-X

Литература[править | править вики-текст]