Dasturiy injiniring” kafedrasi s. N. Iskandarova ma’lumotlarga dastlabki ishlov berish fanidan

Ma'ruza 8. Tasvirning yorqinligini oshirish algoritmi.
REJA

1. 
   Yorqinlik va kontrast
   
2. 
   Tasvirni masshtablash
   
3. 
   Raqamli tasvir filtrlari
   

Tayanch tushunchalar: yorqinlik, kontrast, masshtablash, piksel rangi, ikki kubik interpolyatsiyasi, aylanish, raqamli filtrlar, xiralik, aniqlik, egrilik, shovqin, filtr hajmi.
1 yorqinlik va kontrast
Yorqinlik va kontrast odamlar tomonidan qabul qilinadigan tasvirning sub'ektiv xususiyatlaridir.
Yorqinlik - bu piksellar ranglari qora rangdan qanchalik farq qilishini aniqlaydigan xususiyatdir. Misol uchun, agar raqamli fotosurat quyoshli ob-havoda olingan bo'lsa, unda uning yorqinligi sezilarli bo'ladi. Boshqa tomondan, agar fotosurat kechqurun yoki tunda olingan bo'lsa, unda uning yorqinligi past bo'ladi.
Kontrast - bu tasvirdagi piksellar ranglarining tarqalishi qanchalik keng ekanligini ko'rsatadigan o'lchovdir. Piksel rang qiymatlarining o'zgarishi qanchalik katta bo'lsa, tasvirdagi kontrast shunchalik katta bo'ladi.
Ehtimollar nazariyasi shartlariga o'xshatib shuni ta'kidlash mumkinki, yorqinlik, go'yo namunaviy qiymatlarning matematik kutilishi, kontrast esa namunaviy qiymatlarning dispersiyasidir. 
Yorqinlik va kontrast nafaqat butun tasvir uchun, balki alohida qismlar uchun ham hisobga olinishi mumkin. Shunday qilib, mahalliy yorqinlik va mahalliy kontrast tushunchalari paydo bo'ladi.
Ko'pincha tasvirning yorqinligini yoki kontrastini o'zgartirish kerak bo'ladi. Ko'lami va qiymatlari RGB modelidagi rang komponentlarining qiymatlari bo'lgan funksiyani ko'rib chiqing. Funksiyaning argumenti asl tasvirdagi piksel rangidir. Funksiya qiymati qayta ishlangan tasvir pikselining rangidir. Yorqinlik / kontrastni o'zgartirish uchun funksiya tasvirdagi har bir pikselga qo'llaniladi.
Funksiyaning chiqish qiymatlarini normallashtirish uchun (ular RGB modelining har bir komponentida bo'lgani kabi [0, 1] segmentiga tegishli bo'lishi kerak), to'yinganlik arifmetikasi qo'llaniladi. To'yinganlik bilan arifmetikada to'lib ketish yoki qarz olish sodir bo'lganda, mos ravishda eng katta ifodalanadigan yoki eng kichik ifodalanadigan qiymat belgilanadi. Misol uchun, agar transformatsiya natijasida RGB modelining har qanday komponentining qiymati 0 dan kichik ekanligi aniqlansa, u holda qiymat 0 ga teng bo'ladi. Amalda 16777216 rangga ega tasvir matritsasining har bir elementi 24-bitli qiymat, bu erda RGB modelining har bir komponenti 8-bit bilan ifodalanadi. Shuning uchun [0, 1] oralig'i o'rniga [0, 255] oralig'i qo'llaniladi.
Agar konvertatsiya paytida tasvirning yorqinligi va kontrasti hech qanday tarzda o'zgarmasa, u holda funksiya shaklda ko'rsatilgan grafikga ega. 2.12, a. Rasmdan ko'rinib turibdiki, bu holda funksiya o'z argumentining qiymatini chiqishga o'tkazadi. 

a b c
Guruch. 2.12. Yorqinlik grafiklari
Ko'rib chiqilayotgan funksiya uchun yorqinlik - bu to'g'ri chiziqning vertikal yo'nalishda siljishi. Rasmning yorqinligi to'g'ri chiziqning siljishiga mutanosib ravishda ortadi. Agar to'g'ri chiziq yuqoriga siljilsa (2.12-rasm, b) tasvir yorqinligi ortadi, to'g'ri chiziq pastga siljilsa (2.12-rasm, v) kamayadi.
To'yinganlik bilan arifmetika ishlatilganligi sababli, ma'lum bir yorqinlik o'rnatilganda, tasvir butunlay haddan tashqari ko'tariladi yoki butunlay qorayadi.
Kontrastli konvertatsiyadan foydalanganda to'g'ri chiziq o'zining qiyaligini o'zgartiradi. Tasvirning kontrasti ortishi bilan (2.13-rasm, a) toʻgʻri chiziqning qiyaligi ortadi, kontrastning pasayishi bilan u kamayadi (2.13-rasm, b). Bunda to`g`ri chiziqning gorizontal yo`nalishda siljishi kontrastdan tashqari tasvirning yorqinligi ham o`zgarishini bildiradi.

a b
Guruch. 2.13. Kontrastli grafiklar 
To'g'ri chiziqning egilishi va siljishi kombinatsiyasi bir vaqtning o'zida tasvirning yorqinligi va kontrastini o'zgartirishga imkon beradi. Misol uchun, rasmda. 2.14 - kontrastni kuchaytiruvchi va tasvirning yorqinligini oshiradigan funksiyaning grafigi. 

Guruch. 2.14. Yorqinlik va kontrastni oshiring 
Yorqinlik / kontrastni o'zgartirish, shuningdek, qizil komponent kabi alohida RGB komponentlariga ham qo'llanilishi mumkin. Keyin yorqinlik / kontrast faqat qizil komponent uchun o'zgaradi, boshqa komponentlar uchun esa ular o'zgarishsiz qoladi. Bundan tashqari, RGB modelining har bir komponenti uchun bir vaqtning o'zida turli yorqinlik / kontrast konversiyalarini belgilash mumkin.