Системный анализ методов обработки изобразительной информации

Введение
Современное развитие науки и техники связано с необходимостью сбора большого количества информации, а ее эффективная и своевременная обработка является одной из научно-технических проблем. Поэтому обработка визуальной информации занимает центральное место во многих практически важных задачах науки и техники. Одним из современных направлений развития вычислительных систем, особенно систем специального назначения, является ориентация на обработку, распознавание и отображение изображений, использование эффективных методов обработки информации и их внедрение в вычислительные устройства. Обработка и отображение визуальной информации широко используются в таких областях науки и техники, как криминалистика, медицина и биология.
Обработка визуальной информации требует работы с большими наборами данных в течение коротких периодов времени в режиме реального времени. Традиционные инструменты обработки не позволяют полностью решить поставленную задачу. Это связано с проблемой ввода-вывода информации в компьютере и последовательных алгоритмов обработки каждой точки изображения. Поэтому этот путь, несмотря на возросшую производительность универсальных компьютеров, в корне не подходит.
Перспективным направлением является разработка оптоэлектронных приборов (ОЭ), в частности в области ввода-вывода и преобразования информации на основе матричной обработки изображений. Оптоэлектронные методы в большинстве случаев упрощают сложные системы обработки.
Современные информационные технологии работают с большим объемом данных. Кроме того, процесс создания, обработки, передачи и хранения визуальной информации требует, в некоторых случаях, ее анализа.
На данном этапе развития системного анализа существует достаточное количество вероятностных методов.
Тем не менее, сегодня существуют известные модели, которые фокусируются на специфике области, в которой они применяются, а многие не являются ими. Значительная часть методов является оптимальной, то есть мета-научной, так как она используется в большом количестве отраслей и областей.
Эволюция обработки изобразительной информации
Имея не очень долгую историю, многие информационные производства, в частности, связанные с электронными СМИ, были созданы и разработаны непосредственно в эпоху научно-технической революции на основе современных «точных» знаний. Как органическая часть СМИ, печать, напротив, существует на протяжении веков. Некоторые из технологических методов, найденных здесь в то время, основанные на навыках, интуиции, опыте ремесла, которые уже оставили практику или все еще используются, не получили достаточно полного объяснения физических процессов. Химия и информация в прогрессе в свете современных научных идей. Преобладающие традиции в полиграфической отрасли в определенной степени ограничивают эффективное применение достижений электроники, радиосвязи, телевидения и компьютерных технологий. Начало перехода, например, от фотомеханического (оптического) воспроизведения к так называемому электронному, датируется лишь 60-ми гг. XX в., то есть в то время, когда телевизионные изображения были уже получены из космоса, в том числе на другой стороне Луны.
На заре печати весь процесс подготовки формы был сосредоточен в руках одного человека, который вырезал, например, текст, рисунки и другие элементы дизайна страницы. напечатано на доске. Изобретение печатания было первым шагом в автоматизации обработки текста. Предпечатная стадия была разделена на два параллельных звена: воспроизведение и композиция. Спустя несколько веков там работали специалисты разных профилей и далеко не идентичных технических средств. Со временем оборудование этих процессов улучшилось, их возможности расширились, квалификация персонала повысилась, и их специализация углубилась (ручное печатание, линотипист, корректор, дизайнер макетов, гравер, фотограф, ретушер и т. д.).
Причиной разделения технологии допечатной подготовки при воспроизведении и наборе текста была разнородная текстовая и иллюстративная информация: знаки текста в основном представляют собой визуальные коды звуков (понятия в иероглифическом письме). Иллюстрация: оптический аналог (копия) визуально воспринимаемого окружающего мира.
Теперь эти процессы могут снова выполняться специалистом на рабочем месте, например, в настольной издательской системе (NIS). Развитие информационных технологий позволило нам приводить текстовую и иллюстративную информацию в одной форме, цифровой код, который можно воспринимать и обрабатывать с помощью одних и тех же технических средств. Восьмизначное двоичное число (байты) одинаково представляет в системе допечатной подготовки один из 256 символов гарнитуры или одну из 256 возможных областей печатного элемента - градации тона изображения иллюстрации.
Наиболее широко фотографические процессы воспроизведения стали использоваться в печати всего через полвека после изобретения фотографии. Этому способствовало изобретение проекционного проекционного растра фотомеханической растрофотомеханической растеризации и, вместе с этим, так называемого автотипического метода для передачи полутонов в двоичном формате, то есть по существу двухуровневого (есть чернила - нет чернил) посредством методы высокой печати и плоской (литографической) печати, преобладавшие в то время. Благодаря использованию автотипа, автопечатка резко увеличила объем тональных иллюстраций в печатных СМИ. Соответственно, информационное наполнение последнего возросло, поскольку, как говорится, одно изображение стоит тысячи слов.
Наблюдая за предыдущим этапом начало каждой последовательности как «инновационной технологии», можно наблюдать плавный эволюционный прогресс внутри каждой из них. В технологиях фотографического производства это проявилось, прежде всего, в разработке методов так называемых масок разделения и коррекции цвета, в применении контактной сортировки, в улучшении используемых фотоматериалов и расширении их номенклатуры. Новейшие устройства фотографического воспроизведения были высокоавтоматизированными устройствами, оснащенными микропроцессорным расчетом режима сканирования и цветового разделения.
Наблюдая за положительными аспектами нового этапа развития допечатных процессов, следует также обратить внимание на аспекты, связанные с их стоимостью

. В научно-техническом прогрессе часто бывает так, что некоторые качественные показатели, предоставляемые полу-ручным или даже ручным способом, приносятся в жертву в новой технологии для комбинации других полезных параметров, связанных, например, с повышенной производительностью, сниженными затратами и интенсивность работы и т. д.
Некоторое преимущество старого метода в новой версии долгое время остается нереализованным.
С изобретением растровой фотографии и автоматического (автотипического) метода воспроизведения полутонов с помощью бинарных средств высокой печати и плоской печати, подобная судьба затронула, в частности, четкость отпечатков. Растровые точки разрушают контуры и мелкие детали изображения оригинала в тон-тон. Количество элементов изображения, воспроизводимых на единицу длины напечатанной иллюстрации, почти на порядок ниже разрешения и разрешения заданий на печать и печать. Поэтому качество растровых отпечатков в целом по основным его показателям (плавность передачи полутонов, четкость, резкость и резкость) значительно ниже, чем у иллюстраций, напечатанных в середине 19-го века, с клише, полученным фотографическим уменьшением отпечатков. Электронные (цифровые) методы скрининга; Электронный скрининг, имитирующий ряд методов ручной гравировки на уровне искусственного интеллекта и позволяющий одинаково эффективно использовать возможности печати, был предложен сравнительно недавно и пока не нашел широкого практического применения.
Компромиссы этого типа видны почти во всех новых периодах, упомянутых выше. Некоторые проблемы ранней стадии решаются путем постепенного совершенствования техники и технологии. Другие, наоборот, даже усугубляются переходом на следующую качественно новую фазу.
В электрическом воспроизведении вместо фотографических репродукций использовались так называемые электронные корректоры цвета и электронные разделители цвета. Оригинальная печатная графика получила дополнительное промежуточное представление в виде электрического сигнала, что было необычно для предыдущего периода. Значение этого сигнала при считывании точки оригинала и одновременной записи соответствующей части копии определялось значением оптического параметра, например, коэффициента отражения этой точки (части). Формально это усложнило технологическую цепочку, поскольку последующие этапы процесса печати предлагали так или иначе вернуться к материальному представлению изображения. Кроме того, несовершенство включало в себя одновременное использование традиционного устройства фотографического воспроизведения для скрининга и для доведения изображений, разделенных по цвету, до предварительно определенного размера.
Однако возможность гибкого, хотя и глобального, управления параметрами изображения с помощью функциональных преобразований сигналов с помощью сначала аналоговой, а затем цифровой электроники оказалась крайне необходимой. Это сопровождалось значительной экономией трудозатрат, расходных материалов, времени и получения лучших конечных результатов, в основном по основным показателям, таким как цветопередача и тон. Появились предпосылки для взаимодействия технологии печати с другими средствами массовой информации, особенно с телевидением, а также для развития децентрализованных и централизованных систем печати с использованием электрических каналов связи. С развитием методов цифровой обработки сигналов электронный разделитель цвета («аналоговый») до конца 1970-х годов все еще существовал. это полностью гарантировало автоматизацию процесса воспроизведения с полным исключением камер. Аналоговая градация и маскировка цветовой коррекции, заимствованные из предыдущего фотомеханического метода с самого начала, были полностью вытеснены более современным и эффективным матричным (табличным) методом.
Основные затраты на стадию электрического воспроизведения в основном связаны с дискретизацией (пространственной) одномерной пространственной дискретизации (делением изображений на отдельные фрагменты). Пошаговое сканирование оригинала с конечной точкой считывания размера и сопутствующим искажением апертуры, искажение апертуры отрицательно сказалось на качестве воспроизведения штрихового рисунка. Современные компьютерные системы имеют цифровое представление иллюстраций, предлагая двумерную дискретизацию (горизонтальную и вертикальную). Это, в свою очередь, создало проблемы при правильном пересчете больших цифровых массивов для плавного масштабирования или поворота изображения. В камерах таких проблем не было.
Следующим этапом в развитии допечатных процессов стало развитие компьютерных технологий. Благодаря ему были сняты ограничения в вышеупомянутом промежуточном представлении исходного изображения с помощью электрического сигнала. Ранее все функциональные преобразования изображений выполнялись в режиме реального времени или с использованием цифрового буфера с объемом только одной или двух строк сканирования. Когда выяснилось, что в оперативной памяти компьютера можно было зафиксировать все изображение в виде последовательности чисел, появились принципиально новые преимущества. Первоначально они заключались в «электронной» интеграции существенно разных типов графической информации - текста и изображений - в объем публикации. Локальная (в отдельных областях) или так называемая сложная электронная ретушь с использованием всего спектра компьютерной графики также стала реальной.
Компьютерные системы воспроизведения первой стадии обычно характеризуются как закрытые (на одном предприятии) или закрытые (для внешних пользователей или компьютерных сред). Поскольку активное развитие этих систем началось с ведущих производителей электронных устройств воспроизведения в конце 70-х годов, почти все были сосредоточены на программном и аппаратном обеспечении собственного производства, а также на оригинальных форматах файлов, процедурах и интерактивных компьютерных диалогах на рабочем месте. Все это ограничивало обмен графической информацией в электронном виде между различными участниками издательского и печатного процесса.
Последний «прорыв» в технологии подготовки печати, как в СМИ и обществе в целом, связан с появлением персонального компьютера и развитием компьютерных информационных сетей