Softwaretechnologie für Fortgeschrittene Teil Thaller Stunde IV: Bildverarbeitung IV Köln 15. Januar 2015.

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1 Softwaretechnologie für Fortgeschrittene Teil Thaller Stunde IV: Bildverarbeitung IV Köln 15. Januar 2015

2 Transformationen des Fourier Typs 2 Prinzip: Die Zuordnung von Helligkeitswerten zu Punkten wird durch eine andere geometrisch / mathematische Interpretation derselben numerischen Werte ersetzt. Fourier: Die räumliche Verteilung von Helligkeitswerten kann durch eine Bündelung von Frequenzwerten ersetzt werden.

3 Transformationen des Fourier Typs 3 Beispielsweise ist leicht nachvollziehbar, dass im Bild jede Zeile des Bildes auch als eine „Schwingung“ verstanden werden kann, deren „hohe“ Amplitude besonders „hell“, deren „niedrige“ besonders „dunkel“ ist.

4 Transformationen des Fourier Typs 4 Wenn dies so ist, kann dieses Bild offensichtlich durch Angabe der Schwingungsdauer und der Amplitude dargestellt werden. Wird dies weitergedacht, kann man konzeptuell jeden Punkt eines Punktes dadurch beschreiben, dass man behauptet, das Bild von n x m Pixeln stelle n x m Schwingungen dar, von denen jede an genau einem der Pixel jene Ausprägung der Amplitude habe, die dem Helligkeitswert dieses Pixels entspräche.

5 Transformationen des Fourier Typs 5 Fouriertransformationen sind relativ anspruchsvoll effektiv zu optimieren; werden deshalb NICHT im Quellcode besprochen. Sie sind aber EXTREM wichtig. Wichtig ist, folgende Eigenschaften festzuhalten:

6 Transformationen des Fourier Typs 6 (1) Fouriertransformationen sind voll umkehrbar:

7 Transformationen des Fourier Typs 7 (2) Transformierte Bilder können zielgerichtet bearbeitet werden:

8 Transformationen des Fourier Typs 8 (2) Transformierte Bilder bestehen üblicherweise aus überwiegend sehr viel kleineren Zahlenwerten:

9 II. Bildspeicherung und Kompression 9 Techniken zum Transfer von Bytestreams aus der linearen Form (Platte) in strukturierte Form (Memory).

10 Binäres Lesen (Qt flavour) 10 „Lesen“ imageFile.seek(ifd_addr); imageFile.read((char *)buffer,n); „Schreiben“ imageFile.seek(ifd_addr); imageFile.write((char *)buffer,n); „Position merken“ ifdstart = imageFile.pos();

11 Bildformate: TIFF 11

12 Bildformate: TIFF 12

13 Bildformate: TIFF 13

14 Komprimieren 14 Run Length Encoding while(line > 0) { c = *(source)++; if (c < 0) { count = c * -1 + 1; memset(target, *source, count); source++; } else { count = c + 1; memcpy(target, source, count); source += count; } line -= count; target += count; }

15 Komprimieren 15 CCITT / Huffmann Encoding (bitonal) 1 / 3 while(gotten width) { if ((runlength=TIfetchrun(&ccitt,buffer,0,&err))<0) goto cleanup; memset(target,usecolor[0],runlength); target+=runlength; gotten+=runlength; if (gotten>=header->width) break; if ((runlength=TIfetchrun(&ccitt,buffer,1,&err))<0) goto cleanup; memset(target,usecolor[1],runlength); target+=runlength; gotten+=runlength; }

16 Komprimieren 16 CCITT / Huffmann Encoding (bitonal) 2 / 3

17 Komprimieren 17 CCITT / Huffmann Encoding (bitonal) 3 / 3

18 Komprimieren 18 Lempel-Ziv & Welch (LZW) 1 / 2 InitializeStringTable(); WriteCode(ClearCode); W = the empty string; for each character in the strip { K = GetNextCharacter(); if W+K is in the string table { W = W+K; /* string concatenation */ } else { WriteCode (CodeFromString(W)); AddTableEntry(W+K); W = K; } WriteCode (CodeFromString(W)); WriteCode (EndOfInformation);

19 Komprimieren 19 Lempel-Ziv & Welch (LZW) 2 / 2 static int shifts[4][8] = { 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5 }; int raw, use; use = lzw->lzwbits >> 3; if (use >=max) return TiffLZWEOI; raw = (raster[use] << 8) + (raster[use + 1]); if (lzw->lzwcs>9) raw= (raw<<8) + (raster[use + 2]); raw >>= shifts[lzw->lzwcs-9][lzw->lzwbits % 8]; lzw->lzwbits += lzw->lzwcs; return (raw&lzw->lzwmask);

20 Komprimieren 20 JPEG Sechs Schritte zum s/w JPEG Image 1.In Blöcke gruppieren; Zentrieren um Null. 2.DCT jedes Blocks. 3.Elimieren einiger Werte durch "quantization". 4.8 x 8 Blöcke  lineare Sequenz, per Entropy Encoding. 5.Run length encoding. 6.Huffman encoding. Vor diesen Schritten im 24 Bit Fall: Transformation RGB  YCbCr.

21 Danke für heute! 21