Бинарное изображение
| Глубина цвета |
|---|
| Связанный |
Бинарное изображение — это изображение, состоящее из пикселей, которые могут иметь один из двух цветов, обычно черный и белый. Бинарные изображения еще называют двухуровневыми или двухуровневыми , Pixelart, выполненный из двух цветов, часто называют 1-битным или 1-битным . [ 2 ] Это означает, что каждый пиксель хранится в виде одного бита, то есть 0 или 1. Имена черно-белый , черно-белый , монохромный или монохроматический часто используются для этой концепции, но также могут обозначать любые изображения, имеющие только один образец. на пиксель, например изображения в оттенках серого . На языке Photoshop двоичное изображение — это то же самое, что изображение в режиме «Растровое изображение». [ 3 ] [ 4 ]
Двоичные изображения часто возникают при цифровой обработке изображений в виде масок , пороговой обработки и сглаживания . Некоторые устройства ввода/вывода, такие как лазерные принтеры , факсы и двухуровневые компьютерные дисплеи , могут обрабатывать только двухуровневые изображения.
Бинарное изображение может храниться в памяти как растровое изображение — упакованный массив битов. Для изображения размером 640×480 требуется 37,5 КиБ памяти. Из-за небольшого размера файлов изображений факсы и решения для управления документами обычно используют этот формат. Большинство двоичных изображений также хорошо сжимаются с помощью простых схем сжатия по длинам серий .
Бинарные изображения можно интерпретировать как подмножества двумерной целочисленной решетки Z 2 ; область морфологической обработки изображений во многом была вдохновлена этой точкой зрения.
Операции с двоичными изображениями
[ редактировать ]Целый класс операций с двоичными изображениями работает с окном изображения размером 3×3. Он содержит девять пикселей, поэтому 2 9 или 512 возможных значений. Рассматривая только центральный пиксель, можно определить, остается ли он установленным или нет, на основе окружающих пикселей. Примерами таких операций являются прореживание, расширение, поиск точек и конечных точек ветвления, удаление изолированных пикселей, сдвиг изображения на пиксель в любом направлении и разрыв H-связей. «Игра жизни» Конвея также является примером оконной операции 3×3.
Другой класс операций основан на понятии фильтрации с помощью элемента структурирования. Элементом структурирования является двоичное изображение, обычно небольшого размера, которое пропускается поверх целевого изображения аналогично фильтру при обработке изображений в оттенках серого. Поскольку пиксели могут иметь только два значения, морфологическими операциями являются эрозия (любые неустановленные пиксели внутри элемента структурирования приводят к отключению пикселя) и расширение (любые установленные пиксели внутри элемента структурирования приводят к установке пикселя). Важными операциями являются морфологическое открытие и морфологическое закрытие , которые состоят из эрозии с последующей дилатацией и дилатации с последующей эрозией соответственно с использованием одного и того же структурирующего элемента. Открытие имеет тенденцию увеличивать небольшие отверстия, удалять мелкие предметы и разделять предметы. Закрытие сохраняет мелкие объекты, удаляет дыры и соединяет объекты.
Очень важной характеристикой бинарного изображения является преобразование расстояния . Это дает расстояние каждого установленного пикселя от ближайшего неустановленного пикселя. Преобразование расстояния может быть эффективно вычислено. Это позволяет эффективно вычислять диаграммы Вороного , где каждому пикселю изображения присваивается ближайшая из множества точек. Он также позволяет скелетонизировать, что отличается от прореживания тем, что скелеты позволяют восстановить исходное изображение. Преобразование расстояния также полезно для определения центра объекта и для сопоставления при распознавании изображений.
Другой класс операций — сбор неориентированных метрик. Это часто важно при распознавании изображений, когда необходимо изменить ориентацию камеры. Безориентационные метрики группы связанных или окруженных пикселей включают число Эйлера , периметр, площадь, компактность, площадь отверстий, минимальный радиус, максимальный радиус.
Сегментация изображений
[ редактировать ]Двоичные изображения создаются из цветных изображений путем сегментации . Сегментация — это процесс отнесения каждого пикселя исходного изображения к двум или более классам. Если классов более двух, то обычным результатом будет несколько двоичных изображений. Простейшей формой сегментации, вероятно, является метод Оцу , который назначает пиксели переднему или заднему плану на основе интенсивности оттенков серого. Другой метод — алгоритм водораздела . Обнаружение краев также часто создает двоичное изображение, в котором некоторые пиксели назначаются пикселям края, а также является первым шагом в дальнейшей сегментации.
Скелеты
[ редактировать ]Утончение или скелетонизация создает двоичные изображения, состоящие из линий шириной в пиксель. Затем можно извлечь точки ветвления и конечные точки, а изображение преобразовать в график. Это важно при распознавании изображений, например, при оптическом распознавании символов .
Интерпретация
[ редактировать ]Интерпретация двоичного значения пикселя также зависит от устройства. Некоторые системы интерпретируют значение бита 0 как черное, а 1 как белое, в то время как другие меняют значение значений на противоположное. В TWAIN стандартном интерфейсе ПК для сканеров и цифровых камер первый аромат называется ванилью , а обратный – шоколадом .
Дизеринг часто используется для отображения полутоновых изображений. [ 5 ]
1 бит в цифровом искусстве
[ редактировать ]
Бинарное пиксельное искусство , более известное как 1-битное или 1-битное искусство, было методом отображения графики со времен первых компьютеров. Пока ранние компьютеры, такие как ZX81, использовали ограничение как необходимость аппаратного обеспечения, портативные игры с ЖК-дисплеем, такие как Game & Watch и Tamagotchi , наряду с ранними компьютерами с упором на графические пользовательские интерфейсы, такие как Macintosh, сделали большие шаги в продвижении культуры, техника и эстетика ограничений однобитного искусства. [ 6 ]
Современные примеры однобитного искусства можно увидеть в инди-видеоиграх и другом цифровом искусстве. [ 7 ] В таких популярных играх, как Gato Roboto , Return of the Obra Dinn , Minit и World of Horror , стиль 1bit используется, чтобы придать играм ощущение ретро. [ 8 ] или просто чтобы сэкономить время графических дизайнеров на разработке. [ 9 ] В разработке находится даже новое 1-битное оборудование, такое как экспериментальная портативная консоль Playdate . [ 10 ]
Для пиксельных художников 1-Bit стал обычным вызовом при создании произведений искусства. Конкурс пиксельной графики Pixtogether требовал от участников использовать только два цвета для своего 10-го ежемесячного конкурса. [ 11 ] Немногие художники в основном занимаются 1bit-артом, но многие из них поддерживают связь друг с другом, чтобы обмениваться знаниями о работе с ограничением и организовывать собственные коллаборации. [ 12 ]
Брэндон Джеймс Грир, создатель популярных обучающих программ на YouTube. [ 13 ] [ 14 ] об 1-битных и других пиксельных изображениях говорит, что «ограничение приводит к некоторым уникальным подходам» и что работа в 1-битном формате — «очень веселая и уникальная задача». [ 15 ]
Хотя 1bit сам по себе можно назвать художественным стилем , каждая часть также подпадает под второй стиль. Очевидные различия в стилях 1-битной графики заключаются, например, в том, насколько и какой вид сглаживания используется ли, , разрешение изображения , использование контуров и насколько детализировано изображение.
Использование в визуальной криптографии
[ редактировать ]
В 1994 году Мони Наор и Ади Шамир продемонстрировали визуальную схему совместного использования секрета , в которой двоичное изображение было разбито на n долей, так что только тот, у кого есть все n долей, мог расшифровать изображение, в то время как любые n - 1 долей не раскрывали никакой информации об оригинале. изображение. Каждая доля печаталась на отдельной прозрачной пленке, а расшифровка осуществлялась путем наложения долей. [ 16 ] Когда все n общих ресурсов будут наложены друг на друга, появится исходное изображение. Существует несколько обобщений базовой схемы, включая k -out- n , визуальную криптографию [ 17 ] [ 18 ] и с использованием непрозрачных листов, но с освещением их множеством наборов одинаковых шаблонов освещения при регистрации только одного однопиксельного детектора. [ 19 ]
Датчик изображения захватывает двоичные изображения
[ редактировать ]Датчик двоичного изображения с передискретизацией — это датчик изображения, напоминающий традиционную фотопленку. Каждый пиксель датчика имеет двоичный отклик, что дает только однобитовое квантованное измерение локальной интенсивности света.
См. также
[ редактировать ]- Черно-белый
- Дизеринг
- Маркировка подключенных компонентов
- Дискретная томография
- Формат Netpbm
- JBIG / JBIG2
- X растровое изображение
- X ПиксМап
- Датчик двоичного изображения с передискретизацией
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Преобразование цветного изображения в двоичное изображение» . CoderSource.net. 18 апреля 2005 года. Архивировано из оригинала 10 июня 2008 года . Проверено 11 июня 2008 г.
- ^ «Топ игр с тегом 1-bit» . itch.io. Проверено 29 апреля 2021 г.
- ^ «Основы Photoshop: работа с различными цветовыми режимами» .
- ^ «Основы Photoshop: работа в разных цветовых режимах» . Графика.com . Проверено 28 октября 2017 г.
- ^ Аллебах, Ян П.; Томпсон, Брайан Дж. (1999). Избранные статьи по цифровой полутоновой обработке . SPIE Оптическая инженерия. ISBN 9780819431370 .
- ^ Грин, Майкл (1986). «Дзен и искусство Macintosh, 1986» . archive.org . Проверено 30 апреля 2021 г.
- ^ «Gato Roboto: напоминает игры для Gameboy, но в тренде» . Диджиталистан (на немецком языке). 1 июня 2019 года . Проверено 30 апреля 2021 г.
- ^ Кришнан, Джей (19 февраля 2020 г.). «Предварительный просмотр раннего доступа World of Horror :: 1 Bit Macabre» . Gameffine . Проверено 30 апреля 2021 г.
- ^ Харрис, Джон (5 июля 2019 г.). «Вопросы и ответы: изучение дизайна кота в мехе Metroidvania Gato Roboto» . gamasutra.com . Проверено 30 апреля 2021 г.
- ^ «Медиа-кит Playdate» . играть.дата . Проверено 30 апреля 2021 г.
- ^ «Аккаунт Twitter «pix2getherevent» » . Твиттер . Архивировано из оригинала 30 апреля 2021 года . Проверено 30 апреля 2021 г.
- ^ «Твиттер-аккаунт «1bitbadbitches» » . Твиттер . Архивировано из оригинала 16 марта 2021 года . Проверено 1 мая 2021 г.
- ^ «Однобитная пиксельная графика против Брэндона Джеймса Грира | www.masayume.it» . www.masayume.it . Проверено 30 апреля 2021 г.
- ^ «Как создать 1-битный пиксель-арт» . 8 апреля 2020 г. . Проверено 30 апреля 2021 г.
- ^ Архивировано в Ghostarchive и Wayback Machine : 1-битные методы пиксельной графики (руководство + замедленная съемка) , получено 30 апреля 2021 г.
- ^ Наор, Мони; Шамир, Ади (1995). «Визуальная криптография». Достижения криптологии – EUROCRYPT'94 . Конспекты лекций по информатике. Том. 950. стр. 1–12. дои : 10.1007/BFb0053419 . ISBN 978-3-540-60176-0 .
- ^ Верхол, Эрик Р.; Ван Тилборг, Хенк, Калифорния (1997). «Конструкции и свойства k из n схем совместного использования визуальных секретов». Проекты, коды и криптография . 11 (2): 179–196. дои : 10.1023/А:1008280705142 . S2CID 479227 .
- ^ Атенезе, Джузеппе; Бландо, Карло; Сантис, Альфредо Де; Стинсон, Дуглас Р. (2001). «Расширенные возможности визуальной криптографии». Теоретическая информатика . 250 (1–2): 143–161. дои : 10.1016/S0304-3975(99)00127-9 .
- ^ Цзяо, Шуминг; Фэн, Цзюнь; Гао, Ян; Лей, Тинг; Юань, Сяокун (2020). «Визуальная криптография в однопиксельных изображениях». Оптика Экспресс . 28 (5): 7301–7313. arXiv : 1911.05033 . дои : 10.1364/OE.383240 . ПМИД 32225961 . S2CID 207863416 .