Бінарне зображення

Бінарне зображення — це цифрове зображення, що має тільки два можливих значення кожного пікселя. Як правило, два кольори, що використовуються у бінарному зображенні: білий та чорний, хоча будь-які два кольори можуть бути використані.

Зображення знаку сусідської варти є кольором переднього плану, в той час як інша частина зображення є кольором тла. У сфері розпізнавання зображень це часто називають «двотональні зображення».

Бінарні зображення також називають дворівневими, піксельну графіку з двох кольорів часто називають 1-Бітною або 1бітною. Це означає, що кожен піксель зберігається у вигляді одиничного біту, тобто 0 або 1. Назви чорно-білий, B&W, монохромний або монохроматичний часто використовуються для цієї концепції, але також можуть позначати будь-які зображення, які мають лише один шаблон на кожен піксель, такі як зображення у відтінках сірого. На жаргоні користувачів Photoshop, бінарне зображення називається так само, як і зображення в режимі «Bitmap».

Бінарні зображення часто зустрічаються при обробці цифрових зображень як масок або в результаті деяких операцій, таких як сегментація, корекція з використанням порогу та ефект побудови зображення з точок без їх розмивання (дитеринг). Деякі пристрої вводу/виводу, такі як лазерні принтери, факсимільні апарати, а також монохромні дисплеї, можуть обробляти тільки бінарні зображення.

Бінарне зображення може бути збережене в пам'яті у вигляді бітового масиву. Для зображень формату 640 × 480 потрібно 37.5 KiB пам'яті. Через невеликий розмір файлів зображень для факсів і документів, як правило, використовують цей формат. Більшість бінарних зображень також добре стискаються за допомогою простих схем стиснення по довжині прогону.

Бінарні зображення можна інтерпретувати як підмножини двовимірної цілочисельної ґратки Z²; морфологічна обробка зображень отримала розвиток завдяки такому підходу.

Операції над бінарними зображеннями

Цілий клас операцій над бінарними зображеннями оперує вікном зображення розміру 3 × 3. Воно містить дев'ять пікселів, отже, число можливих значень буде 512(=2⁹). Беручи до уваги тільки центральний піксель можна визначити, залишається цей піксель включеним чи ні, ґрунтуючись на сусідніх пікселях. Прикладами таких операцій є стискання, розширення, знаходження точок розгалуження і кінцевих точок, видалення окремих пікселів, зміщення зображення пікселів в будь-якому напрямку, і порушення Н-зв'язку (горизонтального). Гра Конвея Життя також є прикладом операцій над вікном 3×3.

Інший клас операцій заснований на понятті фільтрації за допомогою структурного елементу. Структурований елемент це бінарне зображення, як правило, невелике, яке передається через цільове зображення, аналогічним чином, як фільтр в відтінках сірої обробки зображень. Оскільки пікселі можуть мати тільки два значення, морфологічні операції ерозії (всі невстановлені пікселі в межах структурного елементу викликає те, що піксель може бути відключеним) і розтягування (всі набори пікселів в межах структурного елементу викликає те, що піксель повинен бути встановлений). Важливі операції морфологічного відкриття і закриття, які складаються з ерозії з подальшим розтягуванням і дилатації з подальшою ерозією, відповідно, з використанням того ж структурного елементу. Відкриття має тенденцію збільшення маленьких отворів, видалення дрібних об'єктів і окремих об'єктів. Закриття зберігає невеликі об'єкти, видаляє отвори, і з'єднує об'єкти.

Дуже важливою характеристикою бінарного зображення є ^[en]. Це дає відстань кожного набору пікселів від найближчого пікселя до відключеного пікселя. Відстань перетворення може бути ефективно обчислена. Це дозволяє ефективно обчислювати діаграми Вороного, де кожен піксель в зображенні призначається найближчому з множини точок. Вона також дозволяє робити скелетизацію, яка відрізняється від проріджування в тому, що скелети дозволяють відновити вихідне зображення. Поле відстаней також корисне при визначенні центру об'єкта, а також для узгодження в розпізнавання образів.

Інший клас операцій збирає орієнтації вільних метрик. Це часто важливо в розпізнавання образів, де орієнтація камери повинна бути видалена. Орієнтація вільної метрики групи пов'язаних або в оточенні пікселів включають число Ейлера, периметр, площу, компактність, площу отворів, мінімальний та максимальний радіус.

Сегментування зображення

Бінарні зображення виробляються з кольорових зображень за допомогою сегментації. Сегментація є процесом присвоєння кожного пікселя в оригінальному документі для двох або більше класів. Якщо існує більше двох класів, то звичайний результат — кілька бінарних зображень. Найпростіша форма сегментації — метод Оцу, який призначає пікселі фону або переднього плану на основі півтонової інтенсивності. Інший метод це ^[en]. Виявляння контурів також часто створює бінарне зображення з деякими пікселями, привласнення контурів пікселям, а також є першим кроком у подальшій сегментації.

Скелетони

Витончення або скелетування виробляє бінарні зображення, що складаються з ліній шириною у піксель. Кінцеві точки розгалуження потім можуть бути виокремлені, а зображення перетворюється в граф. Це важливий застосунок у розпізнаванні образів, зокрема, для оптичного розпізнавання символів.

Інтерпретація

Інтерпретація двійкового значення пікселя також залежить від пристрою. Деякі системи інтерпретують значення біта 0, як чорний і 1 у вигляді білого, в той час як інші навпаки. У стандартному інтерфейсі ПК TWAIN для сканерів і цифрових камер, для першого прижилась назва ваніль, а для протилежного йому — шоколад.

Дитеринг (змішування) часто використовується для відображення напівтонових зображень.

1-Біт у цифровому мистецтві

Бінарна піксельна графіка, більш відома як 1-Бітна або 1бітна, використовувалась як метод відображення графіки з самих перших етапів розвитку комп'ютерної техніки. Хоча в перших комп'ютерах, таких як ^[ru], її обмеження випливали з апаратних вимог, проте низка портативних LCD приставок типу та Тамагочі, а також ранніх комп'ютерів, сфокусованих на графічних інтерфейсах, наприклад Macintosh, значно просунулися вперед у поширенні культури, технологій та естетики обмежень 1-бітної графіки.

Сучасні приклади 1-бітної графіки яскраво представлені в інді-відеоіграх та інших формах цифрового мистецтва. У популярних іграх типу ^[en], ^[ru], ^[en] та ^[en] 1-бітна графіка застосовується як спосіб надання грі ретро-стилю або просто для економії часу на розробку графічного дизайну. Розпочато розробку навіть нового обладнання для 1-бітної графіки — наприклад, експериментальної портативної консолі Playdate.

Для художників, що працюють у жанрі піксельного мистецтва, 1-бітна графіка стала справжнім випробуванням. Зокрема, на 10-му щомісячному конкурсі піксельного мистецтва Pixtogether учасникам дозволялося застосування лише двох кольорів. Взагалі ж, у наш час дуже небагато художників використовують лише 1-бітну графіку, причому більшість із них підтримує тісні контакти один з одним, як для обміну досвідом роботи з її обмеженнями, так і започаткування спільних проектів.

Брендон Джеймс Грір (Brandon James Greer), відомий популяризатор у Youtube підручників із 1-бітної та іншої піксельної графіки, зазначає, що «обмеження викликає до життя унікальні підходи», а робота в 1-Біті дає можливість «дуже цікавого та унікального експерименту».

1-бітна графіка загалом цілком заслуговує вважатися окремим ^[ru], який всередині себе підрозділяється на різні стилі. Так, стилі 1-бітного мистецтва очевидно розрізняються за ступенем і засобами застосування дитерингу, роздільною здатністю, використовуваними інструментами контурування, а також за ступенем деталізації самих творів.

Зображення захоплення датчика бінарних зображень

^[en] являє собою новий датчик зображення, який нагадує традиційну фотоплівку. Кожен піксель в датчику має двійкову відповідь, даючи лише однобітне квантоване вимірювання інтенсивності локального світла.

Див. також

• Чорно-біле кіно
• ^[en]
• ^[en]
• ^[ru]
• JBIG/JBIG2
• ^[en]
• X Pixmap
• ^[en]

Примітки

1. . CoderSource.net. 18 квітня 2005. Архів оригіналу за 10 червня 2008. Процитовано 11 червня 2008.
2. Top games tagged 1-bit. itch.io (англ.). Процитовано 26 червня 2022.
3. . Архів оригіналу за 8 жовтня 2013. Процитовано 12 березня 2017.
4. Photoshop Fundamentals: Working in Different Color Modes. www.graphics.com. Процитовано 26 червня 2022.
5. Allebach, Jan P.; Thompson, Brian J. (1999). Selected Papers on Digital Halftoning (англ.). SPIE Optical Engineering Press. ISBN .
6. Green, Michael (1986). "Zen and the Art of the Macintosh". Philadelphia, Pa. : Running Press. ISBN .
7. "Gato Roboto: Erinnert an Gameboy-Spiele, liegt aber voll im Trend". Digitalistan (de-DE) . 1 червня 2019. Процитовано 25 червня 2022.
8. Krishnan, Jay (19 лютого 2020). World of Horror Early Access Preview :: 1 Bit Macabre. Gameffine (амер.). Процитовано 25 червня 2022.
9. Harris, John (5 липня 2019). Q&A: Exploring the design of cat-in-a-mech Metroidvania Gato Roboto. Game Developer (англ.). Процитовано 25 червня 2022.
10. "Playdate Media Kit". play.date (англ.). Процитовано 25 червня 2022.
11. "Twitter account "pix2getherevent"". Twitter (укр.). Процитовано 25 червня 2022.
12. "Twitter account "1bitbadbitches"". Twitter (укр.). Процитовано 25 червня 2022.
13. Brandon James Greer. 1-bit pixel art con Brandon James Greer | www.masayume.it. www.masayume.it. Процитовано 25 червня 2022.
14. How to Make 1-Bit Pixel Art. The Awesomer (амер.). 8 квітня 2020. Процитовано 25 червня 2022.
15. 1-Bit Pixel Art Techniques (Tutorial + Timelapse) (укр.), процитовано 25 червня 2022

Посилання

• Monochrome Bitmaps [ 13 серпня 2017 у Wayback Machine.]