23.5. КОДИРОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ

Процесс зрительного восприятия той или иной сцены меньше всего напоминает количественный анализ яркости или координат цвета отдельных элементов изображения. Наблюдатель скорее стремится отыскать в изображении наиболее важные отличительные характеристики такого типа, как контуры или текстурные области, и образовать из них комбинации, поддающиеся распознаванию. Такие комбинации зрительных символов на дальнейших этапах обработки сравниваются с громадным фондом запасенных в памяти образцов с целью интерпретации сцены. При таком понимании процесса зрительного восприятия логично рассмотреть возможность эффективного кодирования характерных признаков изображения, а не его отдельных элементов. Были предложены методы кодирования линий уровня (изофот), контуров или областей с тем или иным типом текстуры.

23.5.1. КОДИРОВАНИЕ ЛИНИЙ УРОВНЯ

Квантованное изображение может рассматриваться как совокупность линий («ложных контуров»), разграничивающих области с одинаковым уровнем яркости. Каждому пороговому уровню в шкале квантования соответствует некоторый набор таких линий, определяющих в общей сложности изображение. Конфигурация линий уровня для типичного фрагмента изображения показана на рис. 23.5.1.

Рис. 23.5.1. Пример совокупности ложных контуров, разграничивающих области с постоянным уровнем яркости.

Уинц, Уилкинс и Гэттис [43-45] исследовали методы прослеживания линий уровня с помощью ЭВМ и эффективного кодирования этих линий для передачи по каналу связи. Кодирование линий уровня с целью сокращения полосы частот основывается на том, что такие линии относительно немногочисленны по сравнению с совокупностью элементов изображения. Кроме того, представляется более выгодным кодировать лишь очертания совокупностей элементов с одинаковым уровнем яркости, чем уровни элементов. Как по- . казало моделирование с помощью ЭВМ, статистическое кодирование линий уровня дает возможность сократить полосу частот в отношении 7:1 в случае двухградационных изображений и в отношении 1,5:1 в случае изображений с числом градаций от 16 до 32 [46]. Однако кодирование линий уровня представляет собой достаточно сложный процесс и подходит для систем с невысокой скоростью передачи изображений.

Рис. 23.5.2. Пример базовой операции цепного кодирования [48].

Остроумный метод кодирования линий, разграничивающих черные и белые области  двухградационного изображения, разработан Фримэном [47, 48]. Этот метод не преследует цели наиболее эффективной минимизации количества двоичных цифр, затрачиваемых на описание линии. Однако получаемый в результате код (называемый цепным кодом) удобен для дальнейшей обработки изображения. Зная цепной код линии, можно достаточно просто вычислить различные параметры ограниченной ею области, такие, как площадь, периметр, максимальная высота и ширина и т. д. Пример цепного кода дан на рис. 23.5.2. Звенья цепи составляются прямолинейными отрезками, соединяющими соседние элементы изображения по вертикальному, горизонтальному и диагональному направлениям. Вертикально ориентированный отрезок, соединяющий 4 соседних элемента, будет иметь, например, код 222. В примере, показанном на рис. 23.5.2, за начало отсчета в процессе цепного кодирования замкнутой линии выбран элемент, ближайший к левому нижнему углу кадра.

В случае набора вложенных друг в друга замкнутых границ может быть применена несложная модификация основной процедуры цепного кодирования. Сначала составляется обычный цепной код внешней границы. По окончании полного ее обхода в цепной код вводится кодовая группа 0401, указывающая на то, что последующая часть кода описывает «невидимую» линию, соединяющую первую границу со второй внутренней границей. По достижении внутренней границы в код вводится группа 0402, свидетельствующая об окончании невидимой линии, а затем кодирование продолжается обычным способом и т. д. Приставка 04 в кодовых группах, указывающих начало и окончание «невидимых» соединительных линий, соответствует той редко встречающейся ситуации, когда за смещением вправо сразу же следует смещение влево. Если такая ситуация все же возникает на самом деле, то она обозначается группой 0404. Приставка 04 используется также в сочетаниях с другими окончаниями в служебных кодовых группах, вводимых в различных специальных случаях, таких, как кодирование многоградационных или цветных изображений.