Использование растровых графических редакторов в работе с изображениями

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФГОУ ВПО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ИМПЕРАТОРА ПЕТРА I»

 

 

 

 

ЦЕНТР   ДОТ

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине «Компьютерная графика»

на тему «Использование растровых графических редакторов в работе с изображениями»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент заочной формы обучения

Галкин С.В.

набор июнь 2009

шифр ДИ/09004

Проверил:

 

 

 

 

 

 

Россошь 2013 
СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

При обработке информации, связанной с изображением на мониторе, принято выделять три основных направления: распознавание образов, обработку изображений и машинную графику.

Основная задача распознавания  образов состоит в преобразовании уже имеющегося изображения на формально  понятный язык символов. Распознавание образов или система технического зрения (COMPUTER VISION) — это совокупность методов, позволяющих получить описание изображения, поданного на вход, либо отнести заданное изображение к некоторому классу (так поступают, например, при сортировке почты). Одной из задач COMPUTER VISION является так называемая скелетизация объектов, при которой восстанавливается некая основа объекта, его «скелет».

Обработка изображений (IMAGE PROCESSING) рассматривает задачи в которых и входные и выходные данные являются изображениями. Например, передача изображения с устранением шумов и сжатием данных, переход от одного вида изображения к другому (от цветного к черно—белому) и т.д. Таким образом, под обработкой изображений понимают деятельность над изображениями (преобразование изображений). Задачей обработки изображений может быть как улучшение в зависимости от определенного критерия (реставрация, восстановление), так и специальное преобразование, кардинально изменяющее изображения.

При обработке изображений  существует следующие группы задач:

Ограничимся работой только с цифровым изображением. Цифровые преобразования по цели преобразования можно разделить на два типа:

—        реставрация изображения - компенсирование имеющегося искажения (например, плохие условия фотосъемки);

—        улучшение изображения - это искажение изображения с целью улучшения визуального восприятия или для преобразования в форму, удобную для дальнейшей обработки.

Компьютерная (машинная) графика (COMPUTER GRAPHICS) воспроизводит изображение в случае, когда исходной является информация неизобразительной природы. Например, визуализация экспериментальных данных в виде графиков, гистограмм или диаграмм, вывод информации на экран компьютерных игр, синтез сцен на тренажерах.

Компьютерная графика в настоящее время сформировалась как наука об аппаратном и программном обеспечении для разнообразных изображений от простых чертежей до реалистичных образов естественных объектов. Компьютерная графика используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности и восприятия, передачи информации. Применяется в медицине, рекламном бизнесе, индустрии развлечений и т. д. Без компьютерной графики не обходится ни одна современная программа. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистских коллективов, выпускающих программы массового применения.

Конечным продуктом  компьютерной графики является изображение. Это изображение может использоваться в различных сферах, например, оно  может быть техническим чертежом, иллюстрацией с изображением детали в руководстве по эксплуатации, простой диаграммой, архитектурным видом предполагаемой конструкции или проектным заданием, рекламной иллюстрацией или кадром из мультфильма.

Компьютерная графика — это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ, т.е. это раздел информатики, который занимается проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

В компьютерной графике  рассматриваются следующие задачи:

—        представление изображения в компьютерной графике;

—        подготовка изображения к визуализации;

—        создание изображения;

—        осуществление действий с изображением.

Под компьютерной графикой обычно понимают автоматизацию процессов подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения графической информации с помощью компьютера. Под графической информацией понимаются модели объектов и их изображения.

В случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов, то говорят об интерактивной компьютерной графике, т.е. способность компьютерной системы создавать графику и вести диалог с человеком. В настоящее время почти любую программу можно считать системой интерактивной компьютерной графики.

 

Раздел 1. Информационные модели изображений. Понятие информационной модели изображения и порядок ее применения

В этой главе рассматриваются  наиболее общие свойства информационной модели изображения, составляющие ее концепцию, описывается обобщенная схема работы пользователя над графическим проектом и проводится сравнение двух основных моделей компьютерной графики: векторной и пиксельной.

Концепция информационной модели изображения

Информационная модель изображения представляет собой  совокупность данных, по которым можно  однозначно построить изображение, и совокупность методов – операций, с помощью которых можно сформировать и модифицировать эту модель. Структура информационной модели изображения представлена на рис. 1

 

Структура информационной модели изображения

 

 

Рис. 1.

 

Совокупность данных, описывающих изображение, состоит  из дескрипторов. Дескриптор – это структурный элемент информационной модели изображения, представляющий собой совокупность данных, содержащих в себе информацию об отдельном структурном элементе изображения. Структура дескриптора и смысл его компонентов зависят от категории изображения и выбранной цветовой модели. Они различны для пиксельной и векторной информационных моделей. Как будет показано в последующих разделах, дескрипторы информационной модели пиксельного изображения однотипны, а в информационную модель векторного изображения входят дескрипторы различных типов. Типы дескрипторов соответствуют классам объектов, составляющих изображение.

Методы информационной модели представляют собой алгоритмы, выполнение которых позволяет изменять текущее состояние модели, т. е. состав ее дескрипторов и значения свойств, хранящихся в этих дескрипторах. Как правило, методы информационных моделей изображения реализуются в виде программных модулей, включенных в состав программных средств для работы с этими моделями.

На основе информационных моделей изображения разработаны  структуры и форматы графических документов. Графический документ представляет собой модификацию информационной модели изображения, предназначенную для использования в той или иной прикладной области компьютерной графики или специально для работы с тем или иным программным средством. Как правило, графический документ сложнее информационной модели изображения за счет того, что в его состав введены дополнительные элементы. Дополнительные элементы вводятся для расширения информационной емкости базовой информационной модели изображения, упрощения работы с ней и придания ей новых возможностей.

Примечание

Например, графические  документы формата TIFF могут содержать  в себе несколько взаимодействующих  в процессе рендеринга изображений  – слоев. Форматы GIF и PNG позволяют  сохранять в одном документе  совокупность изображений, составляющую анимационный ролик.

Каждому типу графических  документов соответствует формат графического файла. Форматом графического файла называется стандартизованная структура данных, в которую преобразуется графический документ при записи на носитель для последующих хранения и обработки. Форматов графических файлов значительно больше, чем информационных моделей. Дело в том, что конкретные форматы разрабатывались для различных целей, в разное время, включают в себя различные дополнительные элементы и неодинаковые модели цвета.

Схема работы с информационной моделью изображения

Действия, направленные на создание изображений, предназначенных  для решения той или иной задачи (а иногда – и сами эти изображения), принято называть графическим проектом. В пределах этого раздела принято несколько упрощенное толкование этого термина: целью графического проекта условно считается создание только одного изображения. Независимо от типа выбранной информационной модели изображения процесс работы пользователя над таким графическим проектом можно изобразить в обобщенном виде (рис. 2), где объекты, участвующие в работе, подписаны прямым шрифтом, а информационные процессы – курсивом.

 

 

 

 

 

 

 

Обобщенный процесс  работы пользователя над графическим  проектом

 

 

Рис. 2.

 

Информационная модель изображения – центральный элемент  схемы. Ее состояние постоянно меняется в процессе работы над графическим  проектом. Заключительное состояние информационной модели соответствует изображению, являющемуся результатом графического проектирования.

Начальное состояние  информационной модели зависит от того, имеется ли какой-либо исходный материал или работать приходится "с чистого  листа". В последнем случае с помощью того или иного программного средства компьютерной графики (например, графического редактора) создается графический документ, соответствующий "пустой" информационной модели. При работе с векторным изображением это будет информационная модель, не содержащая дескрипторов графических объектов. При работе с пиксельным изображением – информационная модель, состоящая из совокупности дескрипторов, содержащих заданные по умолчанию данные для всех графических объектов изображения.

Если в начале работы над графическим проектом в распоряжении пользователя имеются исходные изображения, то первоначальное состояние информационной модели будет иным. Исходные изображения могут быть представлены в виде ранее построенных информационных моделей или отпечатков. Первые чаще всего представляют собой графические документы, разработанные в уже завершенных графических проектах, созданные тем же пользователем или другими авторами. Если исходные данные представляют собой фрагменты более или менее стандартных изображений, предназначенных для многократного использования, к ним применяется собирательное наименование "клипарт".

Примечание

В переводе с английского "клипарт" означает "вырезка". Первые библиотеки клипарта, предназначенные для компьютерной графики, представляли собой наборы файлов с изолированными от фона частями пиксельных изображений. При импорте таких фрагментов в пустой графический документ получалось очень похоже на картинку, вырезанную из книги или журнала. Сегодня термин трактуется значительно шире. В понятие клипарт включают и стандартные фрагменты векторных изображений, и даже наборы трехмерных моделей. Библиотеки клипарта различного назначения и тематики сегодня выпускаются на коммерческой основе.

Если исходные данные графического проекта представлены в виде отпечатков, то исходная информационная модель получается в процессе сканирования. В компьютерной графикесканированием называется автоматический процесс анализа отпечатка на прозрачном или непрозрачном носителе, в результате которого строится информационная модель пиксельного изображения. Сканирование выполняется устройством графического ввода – сканером. В общем случае цифровые фото– и кинокамеры можно считать разновидностями сканеров.

Последующая работа пользователя над графическим проектом состоит в редактировании информационной модели изображения. К операциям редактирования относятся:

• создание новых графических  объектов в составе информационной модели;

• удаление ставших ненужными  объектов;

• изменение параметров ранее имевшихся в составе  информационной модели объектов.

Операции редактирования выполняются с помощью программного средства – графического редактора, который представляет собой программную реализацию методов информационной модели графического документа. Это означает, что в нем в виде программных модулей реализованы алгоритмы, позволяющие выполнять все необходимые действия с этой информационной моделью. Чтобы пользователь мог применять эти методы, в графическом редакторе имеется интерфейс пользователя.Интерфейсом пользователя называется совокупность управляющих объектов, на которые он может воздействовать в процессе работы с программным продуктом через устройства ввода (объектная часть интерфейса), и процедур, выполнение которых приводит к осмысленному результату (процедурная часть интерфейса).

Например, на рис. 3 представлено диалоговое окно графического редактора. Имеющиеся на нем вкладки, флажки, списки и командные кнопки составляют объектную часть интерфейса пользователя, связанную с этим диалоговым окном. Элементом процедурной части интерфейса может служить процедура, включающая в себя следующие действия:

1. С помощью верхнего  раскрывающегося списка выбрать  базу выравнивания.

2. Установив флажки, определить  условия выполнения выравнивания.

3. Командной кнопкой Apply выровнять  выделенные графические объекты.

 

Элементы объектной  части интерфейса в диалоговом окне

 

 

Рис. 3.

 

Содержание интерфейса пользователя определяется как типом выбранной информационной модели изображения, так и способом реализации ее методов в конкретном графическом редакторе. Из-за этого интерфейсы пользователей различных программных средств компьютерной графики различаются, даже если эти программные средства предназначены для работы с графическими документами одного и того же формата.