2014年10月13日 星期一

[影像處理]Bit plane slicing觀念解說

在眾多影像處理的中,有一個重要的主題 - 影像分割

在影像分割的主題裡面,有許多不同的影像分割方法

此篇所要介紹的方法就是位元平面(Bit plane)的影像分割概念

位元平面(Bit plane)


黑白影像 從字面上來看就是 由黑與白 兩個元素所組成的影像

如果用灰階值(數值分布為0~255)來描述該張影像的話,每個像素(pixel)裡的數值不是代表

色的 0 就是代表白色的 255

大家想像一下,如果從數學上描述,黑白影像是幾位元影像?

沒錯,就是1個位元的影像,由數位邏輯的觀點來看,下圖的空格中不是代表的0(沒輸出,黑

色) 就是 1(有輸出,發白光),也就是邏輯上非黑即白的概念。


 _ 
1st-bit

示意圖一、一位元影像

那如果是往較為複雜的方向去想,也就是2個位元以上的影像呢? 我們是不是可以想像像機或

是手機裡儲存的影像是由很多不同位元的影像疊加在一起,如同工程數學領域以及訊號與系

統領域中傅利葉轉換的概念呢? 也就是一個複雜的訊號是由許多簡單的訊號所疊加而成呢?

不清楚傅利葉轉換轉換的同學可以參考此文章  - 如果看了此文你還不懂傅里葉變換(Fourier+Transform),那就過來掐死我吧!

位元平面分割(Bit plane slicing)

有了上述的觀念之後,我們對於位元平面分割有了一些粗淺的認識

此時我們的思路將反過來,將一張影像如何分割成 n 個位元的影像平面來做解說

我們舉一個一張圖轉換成8位元影像的例子來做說明

其概念是若我要將影像進行位元平面分割,轉換成一張 8-bit 的位元平面

做法是將灰階值由 0~255 轉換成 2進位制來表達

10進位                  2進位

  0            →       00000000

255          →       11111111

以下為示意圖 :

                                                        2^(8-1)                               2^(1-1)

 _  _  _  _  _   _  _  _

  ↑                                   ↑
8th-bit                          1st-bit
      (第八位數,最高次方項)      (第一位數,最低次方項)


示意圖二、八位元影像
                           
因此,可以獲得8個bit plane

其中,每個位元的位置上可能出現的數字只有 1或 0這兩個可能(2的零次方或是零)

2^7 = 128 , 2^0 = 1



而第8位元的影像平面 比起 第1位元的影像平面來的清楚的原因

我個人的理解是因為灰階值差異夠大,所以最高位元的影像平面比起最低位元的影像平面來

的清晰

像是128 與 1的差距高達128-1 = 127,其中又以高頻訊號(變化較劇烈的部分)人眼辨識的能力

較好,而低頻訊號的辨識能力較差,而第8個位元平面與第1個位元平面所代表的訊號分別是

高頻訊號 以及 低頻訊號

因此可知 最高位元與最低位元 影像平面 為甚麼一張是看的清原始影像的輪廓,一張則像是充

滿雜訊


若將這八個影像位元平面進行疊合,則可以得到原始圖形

若要有更詳盡的圖文說明,請參考此篇博文

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同場加映 - 傅立葉轉換在影像處理中的用途 陳鍾誠 

專案#1_MATLAB的一些撰寫技巧

以下是在網路上找到的一些關於自製Histogram、矩陣數學運算的文章

DIY Histogram

http://blog.yam.com/chu24688/article/50609657


如何搜尋矩陣中最大值、最小值

http://blog.sina.com.cn/s/blog_64eb03bb0101bmek.html
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