Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для более широкого освещения этой темы см. Imaging .
Информацию о процессе цифровой криминалистической экспертизы см. В разделе « Приобретение (криминалистический процесс)» .

Цифровое изображение или получение цифрового изображения - это создание представления визуальных характеристик объекта [1], таких как физическая сцена или внутренняя структура объекта. Часто предполагается, что этот термин подразумевает или включает обработку , сжатие , хранение , печать и отображение таких изображений. Ключевым преимуществом цифрового изображения по сравнению с аналоговым изображением, таким как фотография на пленке , является возможность неограниченно долго копировать и копировать копии в цифровом виде без потери качества изображения.

Цифровые изображения можно классифицировать по типу электромагнитного излучения или других волн , переменное затухание которых при прохождении через объекты или отражении от них передает информацию , составляющую изображение . Во всех классах цифровых изображений информация преобразуется датчиками изображения в цифровые сигналы , которые обрабатываются компьютером и выводятся в виде изображения в видимом свете. Например, среда видимого света позволяет производить цифровую фотографию (включая цифровую видеосъемку ) с различными видамицифровые фотоаппараты (в том числе цифровые видеокамеры ). Рентгеновские лучи позволяют получать цифровые рентгеновские изображения ( цифровая рентгенография , рентгеноскопия и КТ ), а гамма-лучи позволяют получать цифровые гамма-изображения (цифровая сцинтиграфия , ОФЭКТ и ПЭТ ). Звук позволяет ультрасонографию (например, медицинской УЗИ ) и гидролокатор , и радиоволны позволяют радар . Цифровая визуализация хорошо подходит для анализа изображений с помощью программного обеспечения , а также дляредактирование изображений (включая манипуляции с изображениями).

История [ править ]

До создания цифровых изображений первая фотография « Вид из окна в Ле Гра» была сделана в 1826 году французом Жозефом Нисефором Ньепсом . Когда Джозефу было 28 лет, он обсуждал со своим братом Клодом возможность воспроизведения изображений с помощью света. Его внимание к его новым инновациям началось в 1816 году. На самом деле он был больше заинтересован в создании двигателя для лодки. Джозеф и его брат в течение некоторого времени уделяли этому внимание, и Клод успешно продвигал свое новаторство, перемещая его в Англию. Джозеф смог сфокусироваться на фотографии и, наконец, в 1826 году он смог сделать свою первую фотографию вида из окна. На это потребовалось 8 часов и более воздействия света. [2]

Первое цифровое изображение было получено в 1920 году системой передачи изображений по кабелю Bartlane . Британские изобретатели Гарри Дж. Бартоломью и Мейнард Д. Макфарлейн разработали этот метод. Процесс состоял из «серии негативов на цинковых пластинах, которые экспонировались в течение разного времени, таким образом создавая разную плотность». [3] Система передачи изображений по кабелю Bartlane генерировала на передатчике и приемнике перфокарту с данными или ленту, которая была воссоздана как изображение. [4]

В 1957 году Рассел А. Кирш создал устройство, генерирующее цифровые данные, которые можно было сохранить в компьютере; для этого использовались барабанный сканер и фотоэлектронный умножитель . [3]

Цифровое изображение было разработано в 1960-х и 1970-х годах, в основном для того, чтобы избежать эксплуатационных недостатков пленочных фотоаппаратов для научных и военных миссий, включая программу KH-11 . Поскольку в последующие десятилетия цифровая технология стала дешевле, она заменила старые кинематографические методы для многих целей.

В начале 1960-х, разрабатывая компактное, легкое портативное оборудование для неразрушающего контроля бортовых самолетов, Фредерик Г. Вейхарт [5] и Джеймс Ф. Макналти (радиоинженер из США) [6] из Automation Industries, Inc., затем в Эль-Сегундо, Калифорния, был соавтором первого устройства для создания цифрового изображения в реальном времени, которое представляло собой рентгеноскопическую цифровую рентгенограмму . Прямоугольные сигналы регистрировались на флуоресцентном экране флюороскопа для создания изображения.

Цифровые датчики изображения [ править ]

Основная статья: Датчик изображения

Основой для цифровых датчиков изображения является металл-оксид-полупроводник (МОП), [7] [8] [9] , который берет начало от изобретения МОП - транзистора (МОП полевого транзистора) на Мухамеда М. Atalla и Давон Канг на Bell Labs в 1959 г. [10] Это привело к разработке цифровых полупроводниковых датчиков изображения, включая устройство с зарядовой связью (ПЗС) [8], а затем и датчик CMOS . [9]

Устройство с зарядовой связью было изобретено Уиллардом С. Бойлом и Джорджем Смитом в Bell Labs в 1969 году. [11] При исследовании технологии МОП они поняли, что электрический заряд является аналогом магнитного пузыря и что он может храниться на крошечном МОП-конденсаторе . Поскольку было довольно просто изготовить серию МОП-конденсаторов в ряд, они подключали к ним подходящее напряжение, чтобы заряд мог переходить от одного к другому. [8] ПЗС - это полупроводниковая схема, которая позже использовалась в первых цифровых видеокамерах для телевизионного вещания . [12]

Ранние датчики CCD страдали от задержки срабатывания затвора . Это было в значительной степени решено с изобретением закрепленного фотодиода (PPD). [13] Он был изобретен Нобуказу Тераниши , Хиромицу Шираки и Ясуо Исихара в NEC в 1980 году. [13] [14] Это была структура фотодетектора с низкой задержкой, низким уровнем шума , высокой квантовой эффективностью и низким темновым током . [13] В 1987 году PPD начали включать в большинство устройств CCD, став неотъемлемой частью бытовых электронных видеокамер, а затем и цифровых фотоаппаратов.. С тех пор PPD использовался почти во всех датчиках CCD, а затем в датчиках CMOS. [13]

NMOS датчика активного пикселя (APS) , был изобретен Olympus в Японии в середине 1980-х годов. Это стало возможным благодаря достижениям в производстве полупроводниковых МОП- устройств , когда масштабирование МОП-транзисторов достигало более мелких микронных, а затем и субмикронных уровней. [15] [16] NMOS APS был изготовлен командой Цутому Накамура на Olympus в 1985 году [17] КМОП - датчика активного пикселя (КМОП - датчик) впоследствии был разработан Эрик фоссум команды «ы в НАСА Лаборатории реактивного движения в 1993 году . [13] К 2007 году объем продаж датчиков CMOS превзошли ПЗС - датчики.[18]

Сжатие цифровых изображений [ править ]

Основная статья: Сжатие изображений

Важным достижением в технологии сжатия цифровых изображений стало дискретное косинусное преобразование (DCT), метод сжатия с потерями , впервые предложенный Насиром Ахмедом в 1972 году. [19] DCT-сжатие стало основой для JPEG , который был представлен Объединенной группой экспертов по фотографии в 1992. [20] JPEG сжимает изображения до файлов гораздо меньшего размера и стал наиболее широко используемым форматом файлов изображений в Интернете . [21] Его высокоэффективный алгоритм сжатия DCT во многом стал причиной широкого распространения цифровых изображений.и цифровые фотографии , [22] с несколькими миллиардами изображений JPEG, производимых каждый день по состоянию на 2015 год. [23]

Цифровые камеры [ править ]

Основная статья: Цифровая камера

Эти различные идеи сканирования легли в основу первых разработок цифровых фотоаппаратов. Ранние камеры требовали много времени для захвата изображения и плохо подходили для потребительских целей. [3] Цифровые фотоаппараты стали действительно популярными только после того, как были приняты ПЗС-матрицы ( устройства с зарядовой связью ). ПЗС-матрица стала частью систем формирования изображений, используемых в телескопах, первых черно-белых цифровых камерах 1980-х годов. [3] Цвет был добавлен в ПЗС-матрицу, и сегодня это обычная функция фотоаппаратов.

Меняющаяся среда [ править ]

Большие успехи были достигнуты в области создания цифровых изображений. Негативы и открытость для многих являются чуждыми понятиями, и первое цифровое изображение в 1920 году в конечном итоге привело к более дешевому оборудованию, все более мощному, но простому программному обеспечению и развитию Интернета. [24]

Постоянное совершенствование и производство физического оборудования и оборудования, связанного с цифровой визуализацией, оказали влияние на окружающую среду на месторождении. Оборудование, от фотоаппаратов и веб-камер до принтеров и сканеров, становится изящнее, тоньше, быстрее и дешевле. По мере снижения стоимости оборудования рынок новых энтузиастов расширяется, позволяя большему количеству потребителей испытать острые ощущения от создания своих собственных изображений.

Обычные персональные ноутбуки, семейные настольные компьютеры и корпоративные компьютеры могут работать с программным обеспечением для фотографий. Наши компьютеры - это более мощные машины с увеличивающейся способностью запускать программы любого типа, особенно программное обеспечение для обработки цифровых изображений. И это программное обеспечение быстро становится умнее и проще. Хотя функции современных программ достигают уровня точного редактирования и даже рендеринга трехмерных изображений, пользовательские интерфейсы спроектированы так, чтобы быть удобными как для опытных пользователей, так и для новичков.

Интернет позволяет редактировать, просматривать и обмениваться цифровыми фотографиями и графикой. Быстрый просмотр веб-страниц позволяет легко найти графические изображения начинающих художников, фотографии из новостей со всего мира, корпоративные изображения новых продуктов и услуг и многое другое. Интернет явно зарекомендовал себя как катализатор роста цифровых изображений.

Интернет обмен фотографиями образов изменяет способ , которым мы понимаем фотографии и фотографы. Такие онлайн-сайты, как Flickr , Shutterfly и Instagram, дают миллиардам людей возможность делиться своими фотографиями, будь то любители или профессионалы. Фотография превратилась из роскошного средства общения и обмена в мимолетный момент времени. Сюжеты тоже изменились. Раньше в основном снимались люди и семья. Теперь мы берем их из чего угодно. Мы можем задокументировать наш день и поделиться им со всеми одним прикосновением пальцев. [25]

В 1826 году Ньепс был первым, кто разработал фотографию, в которой для воспроизведения изображений использовался свет. С годами прогресс фотографии резко возрос. Сейчас каждый фотограф по-своему, тогда как в начале 1800-х и 1900-х годов потребители и производители высоко ценили и ценили расходы на долговечные фотографии. Согласно статье журнала о пяти способах, которыми цифровая камера изменила нас, говорится следующее: «Воздействие на профессиональных фотографов было огромным. Когда-то фотограф не осмелился бы тратить зря снимок, если бы не был практически уверен, что он сработает ». Использование цифровых изображений (фотография) изменило способ нашего взаимодействия с окружающей средой на протяжении многих лет. Часть мира воспринимается по-другому благодаря визуальному представлению длительных воспоминаний,это стало новой формой общения с друзьями, семьей и близкими по всему миру без личного общения. С помощью фотографии легко увидеть тех, кого вы никогда раньше не видели, и почувствовать их присутствие без их присутствия, например, Instagram - это форма социальных сетей, где каждому разрешено снимать, редактировать и делиться фотографиями чего угодно с друзьями. и семья. Facebook, снимок, вайн и твиттер - это также способы, с помощью которых люди выражают свои мысли практически без слов и могут запечатлеть каждый важный момент. Надежные воспоминания, которые было трудно запечатлеть, теперь легко, потому что теперь каждый может делать снимки и редактировать их на своих телефонах или ноутбуках. Фотография стала новым способом общения, и с течением времени она быстро растет, что повлияло на мир вокруг нас.семья и любимые люди по всему миру без личного общения. С помощью фотографии легко увидеть тех, кого вы никогда раньше не видели, и почувствовать их присутствие без их присутствия, например, Instagram - это форма социальных сетей, где каждому разрешено снимать, редактировать и делиться фотографиями чего угодно с друзьями. и семья. Facebook, снимок, вайн и твиттер - это также способы, с помощью которых люди выражают свои мысли практически без слов и могут запечатлеть каждый важный момент. Надежные воспоминания, которые было трудно запечатлеть, теперь легко, потому что теперь каждый может делать снимки и редактировать их на своих телефонах или ноутбуках. Фотография стала новым способом общения, и с течением времени она быстро растет, что повлияло на мир вокруг нас.семья и любимые люди по всему миру без личного общения. С помощью фотографии легко увидеть тех, кого вы никогда раньше не видели, и почувствовать их присутствие без их присутствия, например, Instagram - это форма социальных сетей, где каждому разрешено снимать, редактировать и делиться фотографиями чего угодно с друзьями. и семья. Facebook, снимок, вайн и твиттер - это также способы, с помощью которых люди выражают свои мысли практически без слов и могут запечатлеть каждый важный момент. Надежные воспоминания, которые было трудно запечатлеть, теперь легко, потому что теперь каждый может делать снимки и редактировать их на своих телефонах или ноутбуках. Фотография стала новым способом общения, и с течением времени она быстро растет, что повлияло на мир вокруг нас.С помощью фотографии легко увидеть тех, кого вы никогда раньше не видели, и почувствовать их присутствие без их присутствия, например, Instagram - это форма социальных сетей, где каждому разрешено снимать, редактировать и делиться фотографиями чего угодно с друзьями. и семья. Facebook, снимок, вайн и твиттер - это также способы, с помощью которых люди выражают свои мысли практически без слов и могут запечатлеть каждый важный момент. Надежные воспоминания, которые было трудно запечатлеть, теперь легко, потому что теперь каждый может делать снимки и редактировать их на своих телефонах или ноутбуках. Фотография стала новым способом общения, и с течением времени она быстро растет, что повлияло на мир вокруг нас.С помощью фотографии легко увидеть тех, кого вы никогда раньше не видели, и почувствовать их присутствие без их присутствия, например, Instagram - это форма социальных сетей, где каждому разрешено снимать, редактировать и делиться фотографиями чего угодно с друзьями. и семья. Facebook, снимок, вайн и твиттер - это также способы, с помощью которых люди выражают свои мысли практически без слов и могут запечатлеть каждый важный момент. Надежные воспоминания, которые было трудно запечатлеть, теперь легко, потому что теперь каждый может делать снимки и редактировать их на своих телефонах или ноутбуках. Фотография стала новым способом общения, и с течением времени она быстро растет, что повлияло на мир вокруг нас.например, Instagram - это форма социальных сетей, где каждому разрешено снимать, редактировать и делиться фотографиями чего угодно с друзьями и семьей. Facebook, снимок, вайн и твиттер - это также способы, с помощью которых люди выражают свои мысли практически без слов и могут запечатлеть каждый важный момент. Надежные воспоминания, которые было трудно запечатлеть, теперь легко, потому что теперь каждый может делать снимки и редактировать их на своих телефонах или ноутбуках. Фотография стала новым способом общения, и с течением времени она быстро растет, что повлияло на мир вокруг нас.например, Instagram - это форма социальных сетей, где каждому разрешено снимать, редактировать и делиться фотографиями чего угодно с друзьями и семьей. Facebook, снимок, вайн и твиттер - это также способы, с помощью которых люди выражают свои мысли практически без слов и могут запечатлеть каждый важный момент. Надежные воспоминания, которые было трудно запечатлеть, теперь легко, потому что теперь каждый может делать снимки и редактировать их на своих телефонах или ноутбуках. Фотография стала новым способом общения, и с течением времени она быстро растет, что повлияло на мир вокруг нас.Виноградная лоза и твиттер - это также способы, с помощью которых люди могут выражать свои мысли практически без слов и могут запечатлеть каждый важный момент. Надежные воспоминания, которые было трудно запечатлеть, теперь легко, потому что теперь каждый может делать снимки и редактировать их на своих телефонах или ноутбуках. Фотография стала новым способом общения, и с течением времени она быстро растет, что повлияло на мир вокруг нас.Виноградная лоза и твиттер - это также способы, с помощью которых люди могут выражать свои мысли практически без слов и могут запечатлеть каждый важный момент. Надежные воспоминания, которые было трудно запечатлеть, теперь легко, потому что теперь каждый может делать снимки и редактировать их на своих телефонах или ноутбуках. Фотография стала новым способом общения, и с течением времени она быстро растет, что повлияло на мир вокруг нас.[26]

Исследование, проведенное Бэйси, Мэном, Фрэнсисом и Мельбурном, показало, что рисунки, используемые в классе, оказывают существенное негативное влияние на содержание более низкого порядка в лабораторных отчетах учащихся, перспективы лабораторных работ, волнение и эффективность обучения. Обучение в стиле документации не оказывает значительного влияния на студентов в этих областях. Он также обнаружил, что студенты были более мотивированы и заинтересованы в обучении при использовании цифровых изображений. [27]

Полевые достижения [ править ]

В сфере образования.

  • По мере того как цифровые проекторы, экраны и графика попадают в классную комнату, учителя и ученики в одинаковой мере получают выгоду от повышенного удобства и общения, которые они обеспечивают, хотя их кража может быть распространенной проблемой в школах. [28] Кроме того, получение базового образования в области цифровых изображений становится все более важным для молодых специалистов. Рид, специалист по дизайну и производству из Университета Западного Вашингтона , подчеркнул важность использования «цифровых концепций для ознакомления студентов с захватывающими и полезными технологиями, которые можно найти в одной из основных отраслей 21 века». [29]

Область медицинской визуализации

  • Отрасль цифровой визуализации, которая помогает в диагностике и лечении заболеваний, быстро растет. Недавнее исследование Американской академии педиатрии предполагает, что правильная визуализация детей, у которых может быть аппендицит, может уменьшить количество необходимых аппендэктомий. Дальнейшие достижения включают в себя удивительно подробные и точные изображения мозга, легких, сухожилий и других частей тела - изображения, которые могут использоваться медицинскими работниками для лучшего обслуживания пациентов. [30]
  • По словам Видара, по мере того, как все больше стран используют этот новый способ получения изображений, было обнаружено, что оцифровка изображений в медицине становится все более выгодной как для пациентов, так и для медицинского персонала. Положительные последствия отказа от использования бумаги и перехода к оцифровке включают в себя общее снижение затрат на медицинское обслуживание, а также повышение глобальной доступности этих изображений в режиме реального времени. ( http://www.vidar.com/film/images/stories/PDFs/newsroom/Digital%20Transition%20White%20Paper%20hi-res%20GFIN.pdf )
  • Существует программа под названием «Цифровые изображения в коммуникациях и медицине» (DICOM), которая меняет медицинский мир в том виде, в каком мы его знаем. DICOM - это не только система для получения высококачественных изображений вышеупомянутых внутренних органов, но и полезная при обработке этих изображений. Это универсальная система, которая включает в себя обработку изображений, совместное использование и анализ для удобства пациента и понимания. Эта услуга является всеобъемлющей и становится необходимостью. [31]

В области технологий цифровая обработка изображений стала более полезной, чем аналоговая обработка изображений, если принять во внимание современные технологические достижения.

  • Повышение резкости и восстановление изображения -
    • Повышение резкости и восстановление изображения - это процедура изображений, которые захватываются современной камерой, делая их улучшенными или изменяя изображения таким образом, чтобы получить выбранный продукт. Это включает в себя процесс масштабирования, процесс размытия, процесс повышения резкости, процесс преобразования серой шкалы в цвет, процесс восстановления изображения и процесс идентификации изображения.
  • Распознавание лиц -
    • Распознавание лиц - это инновация для ПК, которая определяет положение и размер человеческих лиц на самонадеянных цифровых изображениях. Он различает лицевые компоненты и просматривает все, например, структуры, деревья и тела.
  • Удаленное обнаружение -
    • Дистанционное обнаружение - это сбор данных о предмете или происшествии в небольшом или значительном масштабе с использованием записывающего или постоянного устройства обнаружения, которое не находится в существенном или тесном контакте с предметом. На практике удаленное обнаружение - это одновременное накопление с использованием набора устройств для сбора данных о конкретном предмете или местоположении.
  • Обнаружение паттернов -
    • Обнаружение паттернов - это исследование или исследование обработки изображений. При обнаружении рисунка обработка изображения используется для распознавания элементов в изображениях, и после этого машинное изучение используется для указания структуры для изменения рисунка. Обнаружение паттернов используется для компьютерного анализа, обнаружения каллиграфии, идентификации изображений и многого другого.
  • Обработка цвета -
    • Обработка цвета включает в себя обработку цветных изображений и различных цветовых местоположений, которые используются. Кроме того, это включает изучение передачи, хранения и кодирования цветных изображений.

Теоретическое приложение [ править ]

Хотя теории быстро становятся реальностью в современном технологическом обществе, диапазон возможностей для создания цифровых изображений широко открыт. Одно из основных приложений, которое все еще находится в разработке, - это безопасность и защита детей. Как мы можем использовать цифровые изображения, чтобы лучше защитить наших детей? Программа Kodak , Детское цифровое программное обеспечение для идентификации (KIDS), может дать ответ на этот вопрос. В начале есть комплект цифровых изображений, который будет использоваться для составления идентификационных фотографий учащихся, которые могут быть полезны во время неотложной медицинской помощи и преступлений. Более мощные и продвинутые версии приложений, подобные этим, все еще находятся в разработке, а расширенные функции постоянно тестируются и добавляются. [32]

Но не только родители и школа видят преимущества в таких базах данных. Офисы уголовных расследований, такие как полицейские участки, криминалистические лаборатории штатов и даже федеральные бюро, осознали важность цифровых изображений для анализа отпечатков пальцев и улик, проведения арестов и поддержания безопасности в сообществах. По мере развития области цифровых изображений растут и наши возможности по защите населения. [33]

Цифровая обработка изображений может быть тесно связана с теорией социального присутствия, особенно когда речь идет об аспектах социальных сетей, связанных с изображениями, снятыми нашими телефонами. Существует множество различных определений теории социального присутствия, но два из них четко определяют, что это такое: «степень, в которой люди воспринимаются как настоящие» (Gunawardena, 1995), и «способность социально и эмоционально проецировать себя как реальных людей. "(Гарнизон, 2000). Цифровые изображения позволяют проявлять свою социальную жизнь через изображения, чтобы передать ощущение своего присутствия в виртуальном мире. Присутствие этих изображений действует как продолжение вас самих на других, давая цифровое представление о том, что они делают и с кем.Цифровые изображения в виде камер на телефонах помогают облегчить этот эффект присутствия с друзьями в социальных сетях. Александр (2012) утверждает: «присутствие и репрезентация глубоко запечатлены в наших размышлениях об изображениях ... это, конечно, измененное присутствие ... никто не путает образ с реальностью репрезентации. этим представлением, и только это «представление» может правдоподобно показать живость отсутствующего ". Таким образом, цифровые изображения позволяют нам быть представлены таким образом, чтобы отразить наше социальное присутствие.Но мы позволяем себе быть вовлеченными в это представление, и только это «представление» может правдоподобно показать живость отсутствующего ». Следовательно, цифровое изображение позволяет нам быть представленными таким образом, чтобы отразить наши социальное присутствие.Но мы позволяем себе быть вовлеченными в это представление, и только это «представление» может правдоподобно показать живость отсутствующего ». Следовательно, цифровое изображение позволяет нам быть представленными таким образом, чтобы отразить наши социальное присутствие.[34]

Фотография - это средство, используемое для визуальной фиксации определенных моментов. Благодаря фотографии наша культура получила возможность передавать информацию (например, внешний вид) с минимальными искажениями или без них. Теория богатства медиа обеспечивает основу для описания способности среды передавать информацию без потерь или искажений. Эта теория дала возможность понять поведение человека в коммуникационных технологиях. В статье, написанной Дафтом и Ленгелем (1984, 1986), говорится следующее:

Коммуникационные средства массовой информации характеризуются разнообразием разнообразия. Богатство среды включает четыре аспекта: доступность мгновенной обратной связи, которая позволяет задавать вопросы и отвечать на них; использование нескольких сигналов, таких как физическое присутствие, интонация голоса, телодвижения, слова, числа и графические символы; использование естественного языка, который может использоваться для передачи понимания широкого набора концепций и идей; и личный фокус средства массовой информации (стр. 83).

Чем больше медиум способен передать точный внешний вид, социальные сигналы и другие подобные характеристики, тем более богатым он становится. Фотография стала естественной частью нашего общения. Например, на большинстве телефонов есть возможность отправлять изображения в текстовых сообщениях. Приложения Snapchat и Vine становятся все более популярными для общения. Такие сайты, как Instagram и Facebook, также позволили пользователям достичь более глубокого уровня богатства благодаря их способности воспроизводить информацию. Sheer, VC (январь – март 2011 г.). Использование подростками функций MSN, тем для обсуждения и развития онлайн-дружбы: влияние медиа-богатства и коммуникационного контроля. Communication Quarterly, 59 (1).

Методы [ править ]

Цифровая фотография может быть создана непосредственно с физической сцены с помощью камеры или аналогичного устройства. В качестве альтернативы цифровое изображение может быть получено из другого изображения на аналоговом носителе, таком как фотографии , фотопленка или печатная бумага, с помощью сканера изображений или аналогичного устройства. Многие технические изображения - например, полученные с помощью томографического оборудования , гидролокатора бокового обзора или радиотелескопов - фактически получены путем комплексной обработки данных, не являющихся изображениями. Карты погодных радаров, показанные в телевизионных новостяхявляются банальным примером. Оцифровка аналоговых реальных данных известна как оцифровка и включает в себя дискретизацию (дискретизацию) и квантование . Проекционное изображение цифровой рентгенографии может быть выполнено с помощью детекторов рентгеновского излучения, которые напрямую преобразуют изображение в цифровой формат. В качестве альтернативы рентгенография с люминофорной пластиной - это когда изображение сначала делается на пластине с фотостимулируемым люминофором (PSP), которая затем сканируется с помощью механизма, называемого фотостимулируемой люминесценцией .

Наконец, цифровое изображение также может быть вычислено на основе геометрической модели или математической формулы. В этом случае более уместно название « синтез изображения» , которое чаще известно как рендеринг .

Аутентификация цифрового изображения является проблемой [35] для поставщиков и производителей цифровых изображений, таких как медицинские организации, правоохранительные органы и страховые компании. В судебной фотографии появляются методы анализа цифрового изображения и определения того, было ли оно изменено .

Раньше создание цифровых изображений зависело от химических и механических процессов, теперь все эти процессы преобразованы в электронные. Для создания цифровых изображений необходимо выполнить несколько действий: энергия света преобразуется в электрическую - представьте себе сеть с миллионами маленьких солнечных элементов. Каждое состояние генерирует определенный электрический заряд. Заряды для каждого из этих «солнечных элементов» транспортируются и передаются прошивке для интерпретации. Прошивка - это то, что понимает и передает цвет и другие световые качества. Пиксели - это то, что мы замечаем дальше, разной интенсивности они создают и вызывают разные цвета, создавая картинку или изображение. Наконец, микропрограмма записывает информацию на будущее и для воспроизведения.

Преимущества [ править ]

Цифровое изображение дает несколько преимуществ. Во-первых, процесс обеспечивает легкий доступ к фотографиям и текстовым документам. Google находится в авангарде этой «революции», выполняя свою миссию по оцифровке мировых книг. Такая оцифровка сделает книги доступными для поиска, что сделает участвующие библиотеки, такие как Стэнфордский университет и Калифорнийский университет в Беркли, доступными во всем мире. [36] Цифровая визуализация также приносит пользу миру медицины, поскольку она «позволяет передавать изображения в электронном виде сторонним поставщикам, направляя стоматологов, консультантов и страховых компаний через модем». [36] Процесс «экологически безопасен, так как не требует химической обработки». [36]Цифровые изображения также часто используются для документирования и записи исторических, научных и личных жизненных событий. [37]

Преимущества также существуют в отношении фотографий . Цифровая обработка изображений снизит потребность в физическом контакте с исходными изображениями. [38] Кроме того, цифровое изображение создает возможность восстановления визуального содержания частично поврежденных фотографий, тем самым устраняя вероятность того, что оригинал будет изменен или уничтожен. [38] Кроме того, фотографы будут «освобождены от« приковывания »к темной комнате», у них будет больше времени для съемки и они смогут более эффективно выполнять задания. [39] Цифровая обработка изображений означает, что «фотографам больше не нужно спешить с пленкой в ​​офис, чтобы они могли оставаться на месте дольше, соблюдая при этом сроки». [40]

Еще одним преимуществом цифровой фотографии является то, что она была распространена на телефоны с камерой. Мы можем брать фотоаппараты с собой куда угодно, а также мгновенно отправлять фотографии другим. Нам это легко людям, а также помогает в процессе самоидентификации подрастающему поколению [41]

Критика [ править ]

Критики цифровых изображений называют несколько негативных последствий. Повышенная «гибкость в предоставлении читателям более качественных изображений» соблазнит редакторов, фотографов и журналистов манипулировать фотографиями. [39] Кроме того, «штатные фотографы больше не будут фотожурналистами, а будут операторами ... поскольку редакторы имеют право решать, что они хотят« снимать »». [39] Правовые ограничения, включая авторское право , вызывают еще одну озабоченность: произойдет ли нарушение авторских прав, когда документы будут оцифрованы, а копирование станет проще?

См. Также [ править ]

  • Мозаика цифровых изображений
  • Цифровая обработка изображений
  • Цифровая фотография
  • Динамическое отображение
  • Редактирование изображений
  • Поиск изображений
  • Формат графического файла
  • Разработка графического изображения
  • Общество науки и технологий в области изображений , (IS&T)
  • Магнитофон
  • Фотоплоттер

Ссылки [ править ]

  1. ^ Глоссарий Инициативы по цифровым рекомендациям федеральных агентств
  2. ^ Браун, Барбара Н. (ноябрь 2002 г.). «Первая в мире фотография GCI / HRC Research» . Информационный бюллетень аббатства . 26 (3). Архивировано из оригинала на 2019-08-03.
  3. ^ а б в г Трасселл Х. и Врхел М. (2008). "Вступление". Основы цифровой обработки изображений : 1–6.
  4. ^ «Рождение цифровой фототелеграфии», документы Технического совещания по истории электротехники IEEE, Vol. HEE-03, № 9-12, стр. 7-12 (2003)
  5. ^ Патент США 3277302, под названием «X-Ray Аппарат имеет средство для подачи Переменный Square Wave Напряжение на рентгеновской трубки», предоставленного Weighart 4 октября 1964 года, показывая свою патентную даты подачи заявкикак 10 мая 1963 года и в строках 1-6 своей колонки 4, также отмечая ранее поданную Джеймсом Ф. Макналти одновременно рассматриваемую заявку на существенный компонент изобретения.
  6. ^ Патент США 3289000, под названием «Средства для раздельного управления Нить тока и напряжения на рентгеновской трубки»,предоставляется Макналти 29 ноября 1966 года и показывая свою патентную даты подачи заявкикак 5 марта 1963 года
  7. ^ Кресслер, Джон Д. (2017). «Да будет свет: яркий мир фотоники» . Кремниевая Земля: Введение в микроэлектронику и нанотехнологии, второе издание . CRC Press . п. 29. ISBN 978-1-351-83020-1.
  8. ^ a b c Уильямс, JB (2017). Революция в электронике: изобретение будущего . Springer. С. 245–8. ISBN 9783319490885.
  9. ^ a b Ohta, июнь (2017). Датчики изображения Smart CMOS и приложения . CRC Press . п. 2. ISBN 9781420019155.
  10. ^ "1960: Металлооксидный полупроводниковый (МОП) транзистор продемонстрирован" . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров . Проверено 31 августа 2019 года .
  11. ^ Джеймс Р. Джейнсик (2001). Научные приборы с зарядовой связью . SPIE Press. С. 3–4. ISBN 978-0-8194-3698-6.
  12. ^ Бойл, Уильям S; Смит, Джордж Э. (1970). «Полупроводниковые приборы с зарядовой связью». Bell Syst. Tech. Дж . 49 (4): 587–593. DOI : 10.1002 / j.1538-7305.1970.tb01790.x .
  13. ^ a b c d e Fossum, Эрик Р .; Хондонгва, ДБ (2014). "Обзор закрепленного фотодиода для датчиков изображения CCD и CMOS" . Журнал IEEE Общества электронных устройств . 2 (3): 33–43. DOI : 10,1109 / JEDS.2014.2306412 .
  14. ^ Патент США 4484210: Твердотельное устройство формирования изображения , имеющая большое запаздывание уменьшенного изображения
  15. ^ Фоссум, Eric R. (12 июля 1993). Блуке, Морли М. (ред.). «Активные пиксельные сенсоры: динозавры ли ПЗС?». Труды SPIE, том. 1900: Устройства с зарядовой связью и твердотельные оптические датчики. III . Международное общество оптики и фотоники: 2–14. CiteSeerX 10.1.1.408.6558 . DOI : 10.1117 / 12.148585 . S2CID 10556755 .  
  16. ^ Фоссум, Eric R. (2007). «Активные пиксельные датчики». S2CID 18831792 .  Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  17. ↑ Мацумото, Кадзуя; и другие. (1985). «Новый МОП-фототранзистор, работающий в режиме неразрушающего считывания». Японский журнал прикладной физики . 24 (5A): L323. Bibcode : 1985JaJAP..24L.323M . DOI : 10,1143 / JJAP.24.L323 .
  18. ^ "Продажи датчиков изображения CMOS остаются рекордными темпами" . IC Insights . 8 мая 2018 . Дата обращения 6 октября 2019 .
  19. ↑ Ахмед, Насир (январь 1991 г.). «Как я пришел к дискретному косинусному преобразованию» . Цифровая обработка сигналов . 1 (1): 4–5. DOI : 10.1016 / 1051-2004 (91) 90086-Z .
  20. ^ «T.81 - ЦИФРОВОЕ СЖАТИЕ И КОДИРОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ - ТРЕБОВАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ» (PDF) . CCITT . Сентябрь 1992 . Проверено 12 июля 2019 .
  21. ^ «Объяснение формата изображения JPEG» . BT.com . BT Group . 31 мая 2018 . Дата обращения 5 августа 2019 .
  22. ^ «Что такое JPEG? Невидимый объект, который вы видите каждый день» . Атлантика . 24 сентября 2013 . Проверено 13 сентября 2019 .
  23. ^ Baraniuk, Крис (15 октября 2015). «Защита от копирования может приходить на файлы JPEG» . BBC News . BBC . Проверено 13 сентября 2019 .
  24. ^ Рид, Майк (2002). «Графика, цифровые изображения и технологическое образование» . Журнал . 21 (5): 69+ . Проверено 28 июня 2012 года .(требуется подписка)
  25. ^ Мюррей, Сьюзен (август 2008 г.). «Цифровые изображения, обмен фотографиями и наши меняющиеся представления о повседневной эстетике». Журнал визуальной культуры . 7 (2): 147–163. DOI : 10.1177 / 1470412908091935 . S2CID 194064049 . (требуется подписка)
  26. Перейти ↑ Castella, TD (2012, 1, 12). Цифровая камера изменила нас пятью способами . BBC.
  27. ^ «Воздействие цифровых изображений по сравнению с рисованием на обучение студентов в лабораториях по биоразнообразию бакалавриата» (PDF) . eric.ed.gov . Проверено 22 декабря 2016 .
  28. ^ Ричардсон, Ронни (2003). «Цифровая визуализация: волна будущего» . Журнал . 31 (3) . Проверено 28 июня 2012 года .
  29. ^ Рид, Майк (2002). «Графика, цифровые изображения и технологическое образование» . Журнал . 21 (5): 69+ . Проверено 28 июня 2012 года .
  30. ^ Бачур, RG; Hennelly, K .; Каллахан, MJ; Chen, C .; Монюто, MC (2012). «Диагностическая визуализация и частота отрицательной аппендэктомии у детей: влияние возраста и пола». Педиатрия . 129 (5): 877–884. DOI : 10.1542 / peds.2011-3375 . PMID 22508920 . S2CID 18881885 .  
  31. ^ Planykh, Олег, S. (2009). Цифровые изображения в коммуникациях в медицине: практическое введение и руководство по выживанию . Бостон, Массачусетс: Springer. С. 3–5. ISBN 9783642108495.
  32. ^ Уиллис, Уильям (1997). «Цифровые изображения - это новаторский, полезный продукт, который теперь доступен преподавателям» . Журнал . 25 (2): 24+ . Проверено 28 июня 2012 года .
  33. ^ Черри, Майкл; Эдвард Имвинкельрид (2006). «Предупреждение об анализе отпечатков пальцев и использовании цифровых технологий» . Судебная власть . 89 (6): 334+ . Проверено 28 июня 2012 года .
  34. ^ Александр, JC (2012). Iconic Power: существенность и значение в социальной жизни . Нью-Йорк: Пэлгрейв Макмиллан.
  35. ^ Проверка подлинности цифрового изображения для доказательства
  36. ^ a b c Михельс, С. (30 декабря 2009 г.). «Цель Google: оцифровать каждую когда-либо напечатанную книгу» . PBS Newshour . Проверено 2 октября 2012 года .
  37. ^ Густавссон, Т. (2009). Камера: История фотографии от дагерротипа до цифровой. Нью-Йорк: Стерлинговые инновации.
  38. ^ а б Фрей S (1999). «Цифровые изображения как инструмент для сохранения». Препринты IADA: 191–4.
  39. ^ a b c Паркер Д. (1988). «Этические последствия электронных фотоаппаратов и компьютерных цифровых изображений в печатных СМИ». Журнал СМИ . 3 (2): 47–59. DOI : 10.1080 / 08900528809358322 .
  40. ^ Фахми S, Smith CZ (2003). «Фотографы отмечают достоинства и недостатки цифровых технологий». Газетный исследовательский журнал . 24 (2): 82–96. DOI : 10.1177 / 073953290302400206 . S2CID 107853874 . 
  41. Перейти ↑ Gai, B. (2009). «Мир сквозь объектив камеры телефона: пример использования телефона с камерой в Пекине». Знания, технологии и политика . 22 (3): 195–204. DOI : 10.1007 / s12130-009-9084-х . S2CID 109060999 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Новейшие технологии в области цифровой обработки изображений. Скорость: 12 000 страниц в час.
  • Рочестерский технологический институт. Лаборатория цифровой обработки изображений и дистанционного зондирования
  • Cornell University. Учебник по цифровой визуализации
  • Цифровые изображения FAQ / Часто задаваемые вопросы. Цифровые изображения: часто задаваемые вопросы
  • Дартмут, Хани Фарид . Криминалистическая экспертиза цифровых изображений
  • Лекции Алана Петерса по обработке изображений . Университет Вандербильта. Обновлено 7 января 2016 г.
  • http://electronics.howstuffworks.com/cameras-photography/digital/digital-camera.htm