Андреев Ю.С. Технология обработки изобразительной информации

Подождите немного. Документ загружается.

Лекции второго семестра, МГУП.

Содержание

Новые виды оригиналов, используемые при обработке................................................................3

Условия геометрически точного воспроизведения изображения с необходимым D при

наличии размытия света в системе...................................................................................................5

Условия результата получения штриховой продукции при коэффициенте контрастности

фотографического материала меньше бесконечности (

γ

)...................................................8

Воспроизведение штриховых изображений в системе поэлементной обработки информации

(СПОИ)..............................................................................................................................................11

Особенности воспроизведения штрихового изображения многоцветной репродукции..........12

Цветоделение при использовании сплошных цветов...................................................................13

Воспроизведение тонового изображения.......................................................................................15

Оригиналы полутонового изображения.........................................................................................15

Информационные свойства оригиналов........................................................................................16

Критерии точности воспроизведения. Их связь с классами оригиналов....................................16

Условия психологической точности восприятия черно-белой репродукции............................18

Требования к точности для разных классификаций оригиналов................................................18

Общая схема воспроизведения изображения в системе поэлементной обработки информации

............................................................................................................................................................20

Приборная база, которая необходима............................................................................................21

Анализ цветовых характеристик оригинала..................................................................................21

Технология сканирования...............................................................................................................22

Источники излучения.......................................................................................................................23

Основные технологические свойства, которыми характеризуются сканеры.............................24

Технологические преимущества и недостатки сканеров различных типов...............................25

Сканеры барабанного типа..............................................................................................................25

Планшетные сканеры.......................................................................................................................26

Технология сканирования...............................................................................................................27

Параметры, по которым анализируется оригинал........................................................................28

Технологическая настройка сканера по оригиналу процесса......................................................29

Технология фотовывода..................................................................................................................32

Технологическая настройка фотовыводных устройств................................................................32

Записывающее устройство..............................................................................................................32

Классификация по организации светового пучка.........................................................................34

Организация светового пучка.........................................................................................................34

Бинарная запись................................................................................................................................34

Фотовыводное устройство. Конструктивные особенности. Технологические свойства.

Преимущества и недостатки...........................................................................................................36

Основные технологические характеристики этих устройств......................................................37

Система с внешним барабаном. Преимущества и недостатки....................................................37

Система с внутренним барабаном..................................................................................................37

Планшетные фотовыводные устройства........................................................................................38

Формирование углов поворота растра при электронном растрировании..................................38

Признаки, характеризующие структуру растрового изображения.............................................41

Растровые процессоры изображения..............................................................................................41

Химико-фотографическая обработка.............................................................................................42

Технологическая настройка ФВУ...................................................................................................43

Причины коррекции изображений.................................................................................................45

Системные преобразования в репродукционной системе, их причины. Возможность

линеаризации и возможность учета в процессе преобразования................................................45

Копировально-формный процесс...................................................................................................45

Печатный процесс............................................................................................................................46

Визуальное восприятие....................................................................................................................47

Общая схема системных преобразований и их учет в процессе воспроизведения...................48

Технологическая настройка системы обработки под реальный технологический процесс.....50

Функции и структура обрабатывающей станции..........................................................................51

Система отображения информации в обрабатывающей станции...............................................52

Цветовые системы, используемые в обрабатывающей станции.................................................53

Цветовые различия...........................................................................................................................54

Работа в системе WYSIWYG..........................................................................................................56

Калибровка монитора......................................................................................................................56

Калибровка монитора без использования специальных аппаратных средств (по разработкам

фирмы Gretag)...................................................................................................................................58

Коррекция изображения в обрабатывающей станции..................................................................58

Коррекция градации цвета..............................................................................................................58

Устранение недостатков базового цветоделения в цифровой обработке...................................59

Селективная коррекция...................................................................................................................60

Автоматизирование коррекции градации цвета в современных системах обработки..............61

Цветопроба в процессе коррекции.................................................................................................61

Коррекция структурных свойств изображения.............................................................................64

Коррекция резкости изображения..................................................................................................64

Коррекция шумов изображения......................................................................................................65

Учет шумовых свойств структуры оригинала...............................................................................67

Возникновение шумов изображения (детерминированных) при неоптимальном проведении

процесса.............................................................................................................................................68

Геометрические преобразования в системе поэлементной обработки изображения................68

Формирование файлов.....................................................................................................................69

Современные растровые структуры...............................................................................................70

Регулирование цветового охвата как проблема решения восприятия всех цветов изображения

............................................................................................................................................................71

Лекция 1

Технология обработки изобразительной информации базируется на 3 этапах:

1. изобразительная информация

2. система обработки

3. технология обработки или последовательность операций.

Когда говорим об изображении мы имеем совокупность свойств на входе системы и

совокупность свойств которую должны получить на выходе системы. На входе системы

изображение называется оригиналом.

Новые виды оригиналов, используемые при обработке

Оригиналы представленные в электронной цифровой форме. Изображение на входе

должно быть цветоделенным и растрированным. Оно может быть негативным или

позитивным.

Соотношение свойств изображения на входе системы и свойств изображения,

которые должны получить на выходе системы диктует ряд преобразований – это

технологические преобразования. Так например, технологическими преобразованиями

являются: преобразования полярности. Градации, динамического диапазона и так далее. Эти

технологические преобразования дополняются естественными преобразованиями, которые

возникают в самой системе обработки. Эти естественные преобразования должны быть

учтены или скомпенсированы в процессе технологических преобразований.

Часть системных преобразований может служить в качестве технологических,

например, преобразование изображения из позитивного в негативное при

фотографировании, так же могут быть использованы изменения полярности и зеркальности.

Часть естественных преобразований, такие как потеря резкости, появление шумов

являются нежелательными. Они должны быть скомпенсированы и по возможности

минимизированы в ходе технологических преобразований.

Последовательность операций для осуществления технологических преобразований и

является технологией. Преобразования возможны при наличии системы. Система тоже

вносит свои преобразования, которые должны быть учтены.

Во многих случаях технология будет определяться оригиналом. Так обработка

штрихового изображения и растрового изображения цветного или черно-белого

осуществляется с использованием разных технологий.

Воспроизведение двуградационного (штрихового) изображения

В данном случае будем рассматривать воспроизведение изображения в системе

форматной обработки изображения (СФОИ) и в системе поэлементной обработки

изображения (СПОИ).

Штриховое изображение. Получаемое в процессе обработки должно обладать

набором свойств, которые определяют его качество. Свойства входящие в набор:

1. если изображение на входе было двуградационным, то на входе мы тоже должны

получить двуградационное изображение.

2. Эти два уровня оптической плотности должны иметь вполне определенные

значения, которые обеспечивают возможность выполнения последующих

процессов.

Чтобы получить печатную форму изображение копируется на формную пластину с

помощью экспонирования. При этом должно быть четкое разделение между пробельными и

печатными элементами на получаемой печатной форме. К печатным и пробельным

элементам предъявляются определенные требования, на пример в офсете необходимо, чтобы

пробелы не тенили, а печатные элементы были тиражестойкие. Следовательно, печатные

элементы должны быть защищены фотоформой, а на месте пробельных элементов

копировальный слой должен быть полностью разрушен. Этого можно достичь если

соблюсти определенную D. Для офсетной плоской печати на основе

ортонафтохинондиазидов (ОНХД) D=1,82,0. Этот интервал складывается из того, что нам

нужно некоторое D, чтобы разделить печатные и пробельные элементы.

На границе между печатными и пробельными элементами будет происходить переход

от оставшегося копировального слоя к удаленному.

граничное

Рекомендуется D

гр

равное 0,70,9 для ОНХД. Это значит что нам по крайней мере

необходимо иметь между штрихом и пробелом = 0,9.

В процессе копирования может возникнуть неравномерность освещенности Е. Если

это не учесть может оказаться что освещенности на краях копировальной рамы не хватит для

разрушения копировального слоя на пробельных элементах. Поэтому лучше пересветить,

чем недосветить, но при этом надо дать дополнительную защиту на печатных элементах. Для

этого повышаем требуемую оптическую плотность на фотоформе на местах

соответствующих печатным элементам на 0,3. Так как у нас может быть неточность в

дозировании освещенности добавляем еще 0,2, и для запаса 0,4. Получаем:

0,9+0,3+0,2+0,4=1,8

Чем больше предъявляем требования к D, тем сложнее будет воспроизвести другие

свойства в системе полноформатной обработке изображений. В системе поэлементной

обработки изображений это возможно.

копировальный слой

Если необходимо получить печатную форму на фотополимере ( в высокой печати и

флексографской печати) необходимо предъявлять другие требования.

3. геометрическая точность воспроизведения штрихов. Ширина штрихов на

фотоформе должна быть равна ширине штрихов на оригинале. При разных

экспозициях штрихи получаются разного размера, следовательно необходимо

принимать некоторые технологические решения.

В дополнение к требованию необходимо добавить, что прозрачные участки должны

быть наиболее прозрачными, по инструкции оптическая плотность прозрачных участков D

пр

<0,1.

Геометрическая разница штрихов в результате преобразования в

оптикофотографической системе будет представляться в виде краевой функции, которая

имеет постепенный переход от максимального до минимального значения.

Величина краевой функции будет определяться совершенством системы: чем лучше

система. Тем уже краевая функция. Совершенство системы определяется функцией передачи

модуляции (ФПМ) ее звеньев: объективом, пленкой и так далее.

В оптической системе есть дифракционные явления, которые определяются волновой

природой света. Поэтому если на входе имеем п-образный штрих, то после получим скрытое

изображение имеющее краевую функцию.

Условия геометрически точного воспроизведения изображения с

необходимым D при наличии размытия света в системе

Классификация штрихов и просветов различной ширины.

Штрихи и просветы классифицируются по ширине для данной системы с

рассеивающими свойствами на 4 группы. Конкретные ширины штрихов и просветов в этих 4

группах будут зависеть от свойств системы, а именно от ее краевой функции.

1. Широкие штрихи, просветы. Это такие штрихи или просветы, у которых ширина

штриха, просвета l больше ширины перехода краевой функции L, то есть l > L.

2. Узкие штрихи, просветы



3. Очень узкие штрихи, просветы



4. Супер узкие штрихи, просветы



фона

граничное

=0,5

центра

фона

граничное

=0,5

центра

граничное

>0,5

0,5 >Е

центра

граничное

>0,5

центра

>0,5

граничное

центра

граничное

=0,5

центра

граничное

<0,5

0,5< Е

центра

граничное

<0,5

центра

<0,5

Лекция 2

D = f(lgH): H = Et, lgH = lgE + lgt

Должны перейти от линейных величин к логарифмам

log1 = 0; log0 = -; logE

гр

= -0,3 (E

гр

= 0,5)

Первый случай: фотографируем на пленку с бесконечно большим контрастом.

Характеристическая кривая для этого случая будет выглядеть:

tEH lglglg 

Зависимость выражается графически:

Экспозиционная кривая в 3 квадранте, при условии соблюдения масштаба всегда

будет под углом 45

. Ее расположение от нулевой точки может быть произвольное в

зависимости от времени экспонирования, которое мы выбираем для проведения процесса.

lgH

пор

– это пороговая экспозиция при которой происходит резкий переход от

прозрачного участка к непрозрачному.

Для выполнения всех требований воспроизведения штриховых изображений для

широких и узких штрихов и просветов необходимо провести экспозиционную кривую через

точку с координатой lgE= - 0,3 и lgH

пор

фотографического материала.

Однако, при этих условиях очень узкий штрих и просвет будут иметь искажения

размеров на l2. Узкий штрих будет сужаться, а узкий просвет уширяться. При правильном

выборе экспозиции для широких и узких штрихов и просветов, очень узкие штрихи и

просветы будут воспроизведены с искажениями. При этих условиях суперузкий штрих будет

весь черных на фотоформе, а суперузкий просвет будет абсолютно прозрачным на позитиве.

При необходимости возможно воспроизвести геометрически точно штрихи и

просветы относящиеся к классу очень узких или суперузких при использовании материала с

бесконечно большим коэффициентом контрастности. Для этого необходимо изменить

экспозиционные условия (на пример время экспонирования). При этом экспозиционная

прямая должна быть расположена таким образом, чтобы она проходила через точку с

координатами: lgH

пор

и lgE

гр

для данного штриха.

Однако, при таком выборе условий экспонирования все остальные штрихи и

просветы, в том числе широкие и узкие будут воспроизводиться геометрически не точно, а с

определенными искажениями геометрических размеров.

Чаще на широких штрихах и просветах геометрические погрешности мало заметны,

поэтому первостепенной задачей является точное воспроизведение узких и суперузких

штрихов и просветов. При этом если фотографический материал имеет бесконечно большой

коэффициент контрастности то возможно воспроизвести суперузкие штрихи и просветы

геометрически точно.

0lgt 

lg H

lgt=0

lgE

lg H

Лекция 3

Условия результата получения штриховой продукции при коэффициенте

контрастности фотографического материала меньше бесконечности (

γ

Если

γ

возникают новые условия воспроизведения.

В качестве критерия, через который должна проходить экспозиционная кривая

выбирается оптическая плотность D, при которой формируется граница раздела между

0,8 D

ГР

lg H

ГР

-lg Е

-lg H

-0,3

-0,1

печатающим и пробельным элементом на печатной форме, полученной в процессе с

использованием данной штриховой фотоформы. Назовем такую оптическую плотность

граничной (D

гр

должно быть постоянно. На границе все равно возникает неопределенность. Есть

некоторая возможность изменения соотношения между пробельными и печатными

элементами. При

γ

может меняться размер штриха в зависимости от экспозиции, но

граница будет резкая. Необходимо требовать, чтобы D

гр

всегда было одинаковое. Для его

оценки служат копировальные шкалы.

Если фотопроцесс на основе фотополимера, то необходим очень высокий уровень

экспозиции и D

гр

увеличивается в 2 раза и выше. Таким образом D

гр

выбирается в

соответствии с условиями копировального процесса.

гр

определяет геометрическую точность воспроизведения. Одно из наших

требований – бинаризация, здесь полностью не выполняется.

Для выполнения этого требования необходимо оценить D

max

получаемое при

выбранных условиях съемки. Для этого необходимо найти пересечение продолжения

характеристической кривой фотоматериала с осью восстановленной из точки начала

экспозиционной прямой. По этой оси отсчитывается D

max

, получаемое на фотоматериале.

Экспозиционная кривая показывает максимальную освещенность, которая есть на оригинале.

Если D

max

полученная  D

max

требуемой , то процесс прошел удовлетворительно. Если D

max

полученная  D

max

требуемой, то не выполняется одно из требований штрихового

изображения и необходимо произвести изменения условий проведения процесса.

гр

менять не можем, так как оно определяется требованиями последующего

копировально-формного процесса. Следовательно, мы должны сделать вывод, что наш

фотографический материал не удовлетворяет требованиям процесса. Мы можем и должны

заменить фотографический материал, на материал с большим коэффициентом контраста.

Определение необходимого коэффициента контрастности для проведения процесса:

3,0

2,1

3,0

8,02

3,0

min











гр

тр



При использовании фотоматериала с << возникают условия, при которых

получаем не 2 уровня оптической плотности D и резкую граница между пробельными и

печатными элементами, а получаем некоторый градиент оптической плотности,

следовательно граница между печатными и пробельными элементами размыта.

Градиент получаемого фотографического изображения будет определяться

градиентом характеристической кривой:





, где g

– градиент оптического изображения

lg





, где g

- градиент фотографического изображения

если t= const

lgt=0

то lgH=lgE

гр





lg











Можем подвести итоги.

Факторы влияющие на воспроизведение штрихового изображения:

1. характеристика самого оригинала (как правило на входе имеем штрихи с

меньшим контрастом и они уже имеют свое размытие)

2. требования к фотоформе

3. свойства самой системы воспроизведения:

- размытие света в оптической системе

- паразитные засветки в оптической системе

Улучшения для объектива:

1) правильная фокусировка

2) свойства самого объектива

Объектив с большей апертурой имеет меньшее дифракционное размытие. Однако,

высокоапертурные объективы подвержены аберрациям. Для штриховой съемки

необходимым является использование средней диафрагмы, которая с одной стороны не

сильно увеличивает дифракционное размытие и с другой стороны, снижает аберрации.

4. размытие в фотографическом материале.

Высокопрозрачныефотоматериалы обладают лучшей функцией передачи модуляции

(ФПМ). Так же на размытие в фотоматериале влияет толщина фотоэмульсионного

слоя. Паразитная засветка, которая может возникать в фотографической системе

определяется отражением света на различных поверхностях. Ее можно учесть краевой

функцией системы:







Паразитная засветка зависит от чистоты поврехностей. Исследования показали, что

она может достигать 5%. Ее можно снизить использую чернение поверхностей,

использование чистых линз и зеркал.

5. коэффициент контрастности фотоматериала и форма характеристической

кривой. Важным фактором является ширина области недодержки фотографического

материала. Она должна быть минимальна.

6. выбор экспозиционного режима. Правильный выбор экспозиционного

режима обеспечивает получение геометрически точного изображения.

7. технологическая последовательность операций. В данном случае

рассмотрим однопроцессный способ получения фотоизображения. Оно может быть

негативное или позитивное. Однако во многих случаях используют негативные

материалы, при том что нужно получить позитивное изображение. В этом случае

используют двухступенчатый процесс: получают изображение на негативе, а затем

копируют его на позитивный материал. Из-за дополнительных расходов

двухступенчатый процесс стараются не использовать. Однако в нем есть смысл,

который заключаются в том, что используя многоступенчатый процесс можно

добиться воспроизведение деталей, которые могли быть потеряны в одноступенчатом

процессе.

Если =