Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое битовая плоскость , Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое битовая плоскость , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Цифровая обработка изображений.
битовая плоскость , также известная как "Bit plane" в компьютерной графике, представляет собой изображение, разделенное на отдельные плоскости битов. Каждая битовая плоскость представляет собой битовое значение (0 или 1) для каждого пикселя в изображении. Эти плоскости обычно организованы от старших битов (самых значащих) до младших битов (наименее значащих).
Изображение в компьютере представлено с использованием пикселей, и каждый пиксель может иметь несколько битов информации, определяющих его цвет, яркость и другие атрибуты. Разделение изображения на битовые плоскости позволяет анализировать и визуализировать, как каждый бит влияет на окончательный вид пикселя.
8 битовых плоскостей полутонового изображения (тот, что слева). Их восемь, потому что исходное изображение использует восемь битов на пиксель.
A битовая плоскость цифрового дискретного сигнала (например, изображения или звука) - это набор битов, соответствующих данной позиции бита в каждом из двоичных чисел, представляющих сигнал.
Например, для 16-битного представления данных там являются 16-битными плоскостями: первая битовая плоскость содержит набор наиболее значимых битов, а 16-я содержит наименее значимые биты.
Можно видеть, что первая битовая плоскость дает самое грубое, но наиболее критическое приближение значений среды, и чем больше номер битовой плоскости, тем меньше ее вклад в заключительный этап. Таким образом, добавление битовой плоскости дает лучшее приближение.
Если бит на n-й битовой плоскости в m-битовом наборе данных установлен в 1, он дает значение 2, в противном случае он ничего не дает. Следовательно, битовые плоскости могут давать половину значения предыдущей битовой плоскости. Например, в 8-битном значении 10110101 (181 в десятичном формате) битовые плоскости работают следующим образом:
| Битовая плоскость | Значение | Вклад | Кумулятивная сумма |
|---|---|---|---|
| 1-й | 1 | 1 × 2 = 128 | 128 |
| 2-й | 0 | 0 × 2 = 0 | 128 |
| 3-й | 1 | 1 × 2 = 32 | 160 |
| 4-я | 1 | 1 × 2 = 16 | 176 |
| 5-я | 0 | 0 × 2 = 0 | 176 |
| 6-я | 1 | 1 × 2 = 4 | 180 |
| 7-й | 0 | 0 × 2 = 0 | 180 |
| 8-й | 1 | 1 × 2 = 1 | 181 |
Битовая плоскость иногда используется как синоним Bitmap ; однако технически первое относится к расположению данных в памяти, а второе - к самим данным.
Одним из аспектов использования битовых плоскостей является определение того, является ли битовая плоскость случайным шумом или содержит важную информацию.
Один из методов расчета - это сравнение каждого пикселя (X, Y) с тремя соседними пикселями (X - 1, Y), (X, Y - 1) и (X - 1, Y - 1). Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Если пиксель совпадает с хотя бы двумя из трех соседних пикселей, это не шум. Зашумленная битовая плоскость будет содержать от 49% до 51% пикселей, являющихся шумом.
Битовые плоскости могут быть полезными для различных задач в обработке изображений, таких как:
Стеганография: Скрытие информации в младших битовых плоскостях изображения для незаметной передачи данных.
Сжатие: Анализируя битовые плоскости, можно определить, какие части изображения могут быть сжаты лучше, так как некоторые биты могут содержать менее важную информацию.
Анализ текстур: Путем анализа битовых плоскостей можно идентифицировать текстурные особенности в изображении.
Обработка изображений: Манипулирование битовыми плоскостями позволяет применять различные операции и фильтры к отдельным битам.
Визуализация данных: Битовые плоскости могут использоваться для визуализации данных, а также для создания эффектов, таких как постеризация изображений.
В качестве примера в PCM звук encoding первый бит в выборке обозначает знак функции, или, другими словами, определяет половину всего диапазона значений амплитуды, а последний бит определяет точное значение. Замена более значимых битов приводит к большему искажению, чем замена менее значимых битов. При сжатии с потерями носителя, в котором используются битовые плоскости, это дает больше свободы для кодирования менее значимых битовых плоскостей, и более критично сохранять более значимые.
Как показано на изображении выше, ранние битовые плоскости, в частности первая, могут иметь постоянные серии битов и, таким образом, могут эффективно кодироваться с помощью кодирования длин серий. Это выполняется (в области преобразования), например, в формате изображения Файл прогрессивной графики.
Некоторые компьютеры отображают графику в формате битовой плоскости, в первую очередь ПК с видеокартой EGA, Amiga и Atari ST, в отличие от более распространенного упакованного формата. Это позволяло выполнять определенные классы манипуляций с изображениями с использованием побитовых операций (особенно с помощью блиттера ) и эффектов параллаксной прокрутки.
Некоторые алгоритмы оценки движения могут выполняться с использованием битовых плоскостей (например, после применения фильтра для преобразования характерных кромок в двоичные значения). Иногда это может обеспечить достаточно хорошее приближение для операций корреляции с минимальными вычислительными затратами. Это основано на наблюдении, что пространственная информация более значима, чем фактические значения. Свертки могут быть сокращены до операций сдвига бит и popcount или выполнены на специализированном оборудовании.
Форматы битовых плоскостей могут использоваться для передачи изображений в нейронные сети с пиками или приближений низкой точности в нейронные сети / сверточные нейронные сети.
Многие пакеты обработки изображений могут разбивать изображение на битовые плоскости. Инструменты с открытым исходным кодом, такие как Pamarith из Netpbm и Convert from ImageMagick, можно использовать для генерации битовых плоскостей.
Разбиение изображения на битовые плоскости обеспечивает доступ к его внутренней структуре и может быть полезным инструментом при работе с изображениями в контексте компьютерной графики и обработки изображений
Исследование, описанное в статье про битовая плоскость , подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое битовая плоскость и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Цифровая обработка изображений
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про битовая плоскость
Комментарии