36. Редактирований растровых изображений. Типичные процедуры оптимизации фотоизображений средствами редакторов графики.

Растровый графический редактор — специализированная программа, предназначенная для создания и обработки растровых изображений, то есть графики, которая в память компьютера записывается как набор точек, а не как совокупность формул геометрических фигур. Подобные программные продукты нашли широкое применение в обработке цифровых фотографий и применяются в работе художников-иллюстраторов, при подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге, публикации в интернете.

Растровые графические редакторы позволяют пользователю рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их в различных растровых форматах, таких как, например, JPEG и TIFF, позволяющих хранить растровую графику с незначительным снижением качества за счёт использования алгоритмов сжатия с потерями, PNG и GIF, поддерживающими хорошее сжатие без потерь, и BMP, также поддерживающем сжатие (RLE), но в общем случае представляющем собой несжатое «попиксельное» описание изображения.

В противоположность векторным редакторам, растровые используют для представления изображений матрицу окрашенных точек (bit map). Большинство современных растровых редакторов содержат векторные инструменты редактирования в качестве вспомогательных, но сохраняют изображения только в растровых форматах.

Типичные процедуры оптимизации фотоизображений средствами редакторов графики.

Несмотря на наличие довольно эффективных алгоритмов сжатия графической информации, при сохранении изображений GIF и JPEG на диск записывается определенное количество «липших» данных, таких как невидимые текстовые комментарии, автоматически добавляемые в заголовок файла некоторыми графическими редакторами, ссылки на разработчиков стандарта и соответствующего программного обеспечения и т. д. Все эти дополнения не несут никакой полезной нагрузки и увеличивают размер файла. Чтобы сократить время загрузки иллюстраций в клиентский браузер, используют специальные методы оптимизации изображений.

Существует два способа дополнительной компрессии графических файлов: с использованием специальных утилит, так называемых оптимизаторов графики, и вручную.

37. Компьютерная планиметрия и морфометрия, определение размеров и площади биологических объектов.

Морфометрия – это наука, изучающая количественный подход к

объектам разного рода (геологические, биологические, географические и др.),

заключающийся в анализе элементов, форм и внешних признаков объекта.

При морфометрии могут анализироваться:

1) линейные и нелинейные размеры объекта;

2) площади и объёмы объектов;

3) расположение объектов относительно друг друга и другие типы

морфометрических показателей.

Целью морфометрического подхода к исследованию биологических

объектов является сравнительный анализ клеток, органелл клеток, органов

организма, а также других биологических объектов в целом или при

действии какого-либо фактора. Результаты такого морфометрического

анализа могут подвергаться статистической обработке и являться

результатом определённого научного исследования.

В информатике морфометрия сводится к обработке дву- или

трёхмерных изображений объекта, их количественный анализ. Анализ

двумерных изображений (на плоскости) как результатов световой,

флуоресцентной или электронной микроскопии называют планиметрией.

Таким образом, в самом простейшем случае, морфометрия сводится к

обработке биологических изображений с целью получения важнейшей

информации, несущей биологический смысл. В этом и заложен главный

принцип биологической морфометрии.

Панель инструментов ImageJ содержит инструменты для выделения,

рисования, масштабирования и прокрутки и т.д. Кроме того, в правой части

панели инструментов есть семь слотов, в которых можно разместить любой из более чем 60 инструментов и более 15 наборов инструментов, доступных

на веб-сайте ImageJ.

Одно из важнейших приложений работы в программе ImageJ –

проведение измерений и вычислений. Для начала разберемся что именно

может измерять данная программа.

Все инструменты измерения расположены во вкладке Analyze.

Измерение выбранного региона интереса со значениями можно вызвать

просто выполнением команды Analyze → Measure, однако сначала

разберёмся как именно измеряет программа и как менять выбор исследуемых

показателей.

В зависимости от типа выбора вычисляет и отображает в Results Table

либо статистику площади, длины и углы линий, либо координаты точек.

Выполненные измерения можно указать в диалоговом окне Set

Measurements… .

Статистика области вычисляется для всего изображения, если

выделение отсутствует, или для выбранного субрегиона, определенного

одним из инструментов Area Selection Tools. Для линейных выделений (прямые, сегментированные и линии от руки) также вычисляются длина и

угол (только прямые линии). Для выбора точки записываются координаты X

и Y. Обратите внимание, что Measure… закрасит (инвазивно) метку поверх

измеренной точки цветом переднего плана, если ширина метки в диалоговом

окне "Mark Width in the Point Tool" не установлена равной нулю.

С помощью выбора области можно измерить следующие параметры:

Площадь, Центр масс, Центроид, Периметр, Ограничивающий

прямоугольник, Описание формы, Подогнанный Эллипс, Диаметр Ферета,

Асимметрия, Эксцесс и Доля площади.

Выбор показателей для измерения региона интереса выбирается в

диалоговом окне Set Measurements. Вызвать его можно через таблицу

результатов. Выберем все регионы интереса в окне ROI Manager и вызовем

таблицу результатов с помощью команды Analyze → Measure. Далее в

данном окне выполним команду Results → Set Measurements… и откроется

нужное диалоговое окно с настройками. Там уже стоят галочки с

выбранными показателями по умолчанию. Мы можем добавлять галочки,

после чего нажимаем ОК и полученные показатели встраиваются в таблицу.

Для того, чтобы понять, что именно измеряется программой, рассмотрим эти

показатели.

Показатели измерения в ImageJ:

1) Площадь (Area) – область выделения в квадратных пикселях или в

откалиброванных квадратных единицах (например, мм2

, мкм

2

и т.д.), если

Analyze▷ Set Scale… использовался для пространственной калибровки

изображения;

2) Центроид (Centroid) – центральная точка выделения. Это среднее

значение координат x и y всех пикселей в изображении или выделении.

Использует заголовки X и Y;

3) Периметр (Perimeter) – длина внешней границы выделения/

Остальные показатели относятся к ряду статистических, например

стандратное отклонение (Standart Deviation), медиана (Median) и относятся к

количественному анализу пикселей на изображении.

38. Редакторы векторной графики, возможности их использования в документальном оформлении результатов исследований.

  Впервые представление данных в графическом виде было реализовано в середине 50-х годов ХХ века для больших ЭВМ, которые применялись в научных и военных исследованиях.

Особенно интенсивно технология обработки графической информации с помощью компьютера стала развиваться в 80-х годах .

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно в виде –

Растрового изображения

 Векторного изображения

Растровые изображения

Растровые изображения очень хорошо передают реальные образы. Они замечательно подходят для фотографий, картин и в других случаях, когда требуется максимальная "естественность". Такие изображения легко выводить на монитор или принтер, поскольку эти устройства тоже основаны на растровом принципе.

Одной из главных проблем растровых файлов является масштабирование:

при существенном увеличении изображения появляется зернистость, ступенчатость, картинка может превратиться в набор неряшливых квадратов (увеличенных пикселей ).

Векторное изображение

 

Векторное изображение рассматривается как графический объект, представляющий собой совокупность графических примитивов (точек, линий, прямоугольников, окружностей и т.д.) и описывающих их математических формул. Положение и форма графического объекта задается в системе графических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана.

Информация о векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами. Очень популярны такие программы, как CorelDRAW, Adobe Illustrator, Macromedia FreeHand.

Достоинства векторной графики

При кодировании векторного изображения хранится не само изображение объекта, а координаты точек, используя которые программа всякий раз воссоздает изображение заново. Кроме того, описание цветовых характеристик не сильно увеличивает размер файла. Поэтому объем памяти очень мал по сравнению с точечной графикой (растровой ).  

Недостатки векторной графики

Основной минус - то, что представлено в векторном формате почти всегда будет выглядеть, как рисунок. Векторная графика действительно ограничена в чисто живописных средствах и не предназначена для создания фотореалистических изображений.

39. Специальные возможности графических редакторов и графические программные продукты.

Для работы с файлами растровой графики применяют следующие группы программных продуктов:

1) полнофункциональные графические редакторы

2) просмотрщики графических файлов

3) каталогизаторы графических файлов

4) программы захвата статических графических изображений.

Специальные возможности графических редакторов:

1) определение площади объектов с помощью:

- специализированных графических редакторов: lpSquare v1.8, ImageJ

- универсальные графические редакторы: Adobe Photoshop CS Extended, GIMP

2) подсчет числа однотипных объектов

3) распознавание объектов стандартного облика.

40. Визуализация данных в научных исследованиях и образовании, компьютерные презентации.

В настоящее время в качестве научных и технологических направлений стремительно развиваются: визуализация информации и визуальная аналитика. Их прикладные приложения активно используются как в научных исследованиях, так и в образовании, социальной и информационной деятельности, маркетинге и других сферах.

В качестве научной дисциплины оформилась научная визуализация (scientific visualization). Теоретическая основа методов визуализации информации и визуальной аналитики – методы рисования и визуализации графов. Базовыми для разработок в данной области являются:

• теория графов;

• компьютерная геометрия;

• компьютерная графика;

• теория исчислений

Программные средства визуализации информации:

v офисные программные пакеты;

v системы управления базами данных;

v пакеты статистического анализа данных;

программы математического моделирования;

v системы машинной графики и геометрического моделирования;

v программы оптимизации, структурного синтеза и принятия решений;

v редакторы компьютерных презентаций;

v специализированные программные пакеты научной графики.

Для визуализации научных данных используются следующие основные типы графиков и диаграмм:

- Столбчатые гистограммы. Диаграммы с вертикальным расположением плоских либо объемных столбцов (прямоугольных либо цилиндрических). Подходят для отображения соотношений статичных параметров. Сгруппированные варианты предназначены для отображения относительного вклада компонентов (в абсолютном или процентном выражении).

- Линейчатые гистограммы. Диаграммы с горизонтальным расположением плоских либо объемных столбцов (прямоугольных либо цилиндрических). Подходят для отображения соотношений статичных параметров. Сгруппированные варианты предназначены для отображения относительного вклада компонентов (в абсолютном или процентном выражении).

- Круговые гистограммы. Предназначены для демонстрации соотношений или вклада компонентов.

- Кольцевые гистограммы. Предназначены для демонстрации соотношений или вклада компонентов.

Существуют варианты для представления нескольких соотношений одновременно:

- Диаграммы с областями. Предназначены для отображения относительных количественных параметров в динамике.

- Лепестковые (радарные) диаграммы. Предназначены для сопоставления значений разнородных параметров, характеризующих несколько объектов.

- XY-точечные диаграммы. Предназначены для демонстрации корреляции между изменяющимися параметрами.

- Графики. Предназначены для демонстрации трендов (тенденций изменений).

- Диаграммы «с усами». Предназначены для демонстрации диапазонов значений параметра. Данные в таблице для каждого варианта диаграммы должны быть соответствующим образом размещены.

- Плоскостные диаграммы. Предназначены для демонстрации соотношений или вклада компонентов.

- Организационные диаграммы. Применяются для демонстрации иерархически организованных структур. Диаграмма создается средствами MS OrgChart.