Растровый метод преобразования

В математике, компьютерной графике и цифровых изображениях растр представляет собой прямоугольную сетку пикселей, точек или линий. Растровые изображения также известны как растровые или растровые изображения. Они отличаются от векторных изображений, состоящих из кривых и многоугольников. Растровая графика широко используется для создания узоров, текстур и теней в цифровом искусстве. Процесс растеризации изображения иногда называют сканированием или трассировкой. Растровый метод преобразования — это метод обработки цифровых изображений, который позволяет преобразовать изображение из одной системы координат в другую. Этот метод обычно используется в таких приложениях, как системы автоматизированного проектирования (САПР) и географические информационные системы (ГИС).

Существует множество различных способов выполнения растровых преобразований, начиная от простого перемещения и поворота и заканчивая более сложными операциями, такими как масштабирование, сдвиг и отражение. Кроме того, существует множество доступных программных пакетов, которые можно использовать для выполнения растровых преобразований.

1. Масштабирование: Существует три основных типа масштабирования: точечное масштабирование, линейное масштабирование и масштабирование области. Масштабирование точек — это когда коэффициент масштабирования применяется к отдельным точкам. Масштабирование линий — это когда к линиям применяется коэффициент масштабирования. Масштабирование области — это когда коэффициент масштабирования применяется к областям.
2. Сдвиг: Сдвиг — это преобразование растрового изображения, которое изменяет ориентацию изображения. Сдвиг можно использовать для создания иллюзии глубины или для увеличения или уменьшения изображения. Сдвиг также можно использовать для исправления геометрических искажений изображения.
3. Отражение. Существует несколько способов математического преобразования растровых изображений. Наиболее распространенными (и простейшими в вычислительном отношении) являются перемещение, вращение и масштабирование. Трансляция — это перемещение изображения по осям x и y. Вращение — это преобразование изображения вокруг определенной точки, обычно начала координат (0,0). Масштабирование — это изменение размера изображения, которое может выполняться изотропно (сохранение того же соотношения сторон) или анизотропно (изменение соотношения сторон).

Все эти преобразования можно выполнить с помощью интерполяции, когда новые значения пикселей оцениваются на основе известных значений. Качество преобразования зависит от используемого метода интерполяции. Наиболее распространенным методом интерполяции является билинейная интерполяция, при которой каждому новому пикселю присваивается значение, представляющее собой средневзвешенное значение известных окружающих пикселей.

Растровый метод преобразований быстр и прост в реализации, но может привести к некоторым артефактам в преобразованном изображении. Эти артефакты можно свести к минимуму, используя более качественные методы интерполяции, такие как бикубическая интерполяция.

Преимущества:

Использование растрового метода преобразования имеет много преимуществ по сравнению с другими методами. Одним из преимуществ является то, что он более точен, чем другие методы. Это связано с тем, что в растровом методе используется система сетки, которая позволяет легко определить точные координаты каждой точки на изображении. Это означает, что меньше вероятность ошибки при преобразовании изображения.

Еще одним преимуществом растрового метода является то, что он с меньшей вероятностью вызывает искажение изображения. Это связано с тем, что преобразование применяется равномерно ко всему изображению, а не выборочно к определенным областям. Это делает его идеальным для изображений, которые необходимо преобразовать без изменения их общей формы или внешнего вида.

Наконец, растровый метод намного быстрее других методов. Это связано с тем, что все расчеты выполняются компьютером, а не вручную. Это означает, что сложные преобразования можно выполнять быстро и легко, не тратя часы на их выполнение вручную.

Недостатки:

Использование растрового метода преобразования имеет несколько недостатков. Во-первых, это может быть дорогостоящим в вычислительном отношении, особенно если растровые данные большие. Другая причина заключается в том, что может быть трудно контролировать количество искажений, возникающих в процессе преобразования. Кроме того, этот метод не сохраняет все функции исходных данных, такие как работа с линиями и текст.

Приложения:

Существует множество различных способов преобразования растровых данных в зависимости от конкретного приложения. Некоторые распространенные приложения включают в себя:

1. Передискретизация для изменения разрешения растра: Разрешение растра — это количество пикселей в заданной области. Изменение разрешения растра изменяет количество пикселей в изображении и, следовательно, размер файла. Чтобы изменить разрешение растра, его необходимо передискретизировать. Передискретизация означает изменение количества пикселей в изображении путем добавления или удаления пикселей. Когда вы добавляете или удаляете пиксели, вы изменяете значения пикселей, чтобы они представляли новые значения для области, из которой производится выборка. Наиболее распространенный способ повторной выборки растров — использование билинейной интерполяции. Это означает, что новые значения пикселей рассчитываются на основе окружающих четырех исходных значений пикселей.
2. Перепроецирование для изменения системы координат: Бывают случаи, когда вам нужно изменить систему координат ваших данных. Возможно, вы работаете с данными из разных источников, использующих разные системы координат, или вам нужно использовать определенную систему координат для анализа. В любом случае вы можете перепроецировать данные в новую систему координат с помощью QGIS. Репроекция — это процесс преобразования ваших данных из одной системы координат в другую. Когда вы перепроецируете свои данные, вы указываете исходную и конечную системы координат, а QGIS выполняет расчеты, чтобы убедиться, что ваши данные преобразованы правильно. Этот процесс можно выполнить с векторными или растровыми данными, но здесь мы сосредоточимся на растровых данных. Чтобы перепроецировать растровый слой в QGIS, выберите «Слой» > «Сохранить как…» и выберите новую систему координат, которую вы хотите использовать, в раскрывающемся меню. Вы также можете выбрать несколько слоев и перепроецировать их все сразу. Имейте в виду, что перепроецирование иногда может привести к ошибкам в ваших данных. Это связано с тем, что большинство картографических проекций каким-то образом искажают форму, площадь, расстояние или направление. Поэтому, если для вашей работы важна точность, обязательно проверьте наличие ошибок после повторного проецирования данных.
3. Переклассификация для изменения значений ячеек в растре: Есть два распространенных способа изменить значения ячеек в растре: переклассификация и перемасштабирование. Реклассификация — это когда вы назначаете новые значения ячейкам на основе их исходных значений. Например, вы можете переклассифицировать все ячейки со значением 1, чтобы они имели значение 2. Или вы можете переклассифицировать все ячейки со значениями от 1 до 10, чтобы они имели значение 0. Изменение масштаба — это изменение диапазона значений. в растре. Например, вы можете изменить масштаб всех значений ячеек, чтобы они находились в диапазоне от 0 до 1. Или вы можете изменить масштаб всех значений ячеек, чтобы они умножались на 10. Оба метода можно использовать для изменения внешнего вида набора растровых данных, но они обычно используются для разных целей. Повторная классификация часто используется для группировки похожих значений, а масштабирование часто используется для повышения контрастности или облегчения просмотра небольших изменений значений.
4. Вычисление статистики, такой как среднее значение, медиана и мода. Существует несколько способов расчета статистики, такой как среднее значение, медиана и мода, из растровых данных. Одним из распространенных методов является использование инструмента «растровый калькулятор» в программном пакете ГИС. Этот инструмент позволяет ввести выражение, которое будет применяться ко всем ячейкам растрового слоя. Например, если вы хотите вычислить среднее значение всех ячеек растрового слоя, вы должны ввести в растровый калькулятор следующее выражение: «A» / count(). Это выражение указывает растровому калькулятору взять сумму всех значений растрового слоя («A») и разделить ее на общее количество ячеек. Результатом будет среднее значение для всего растрового слоя. Вы также можете использовать аналогичные выражения для вычисления значений медианы и моды.
5. Создание гистограмм для визуализации распределения значений в растре: Существует два способа создания гистограмм из растровых данных: с помощью командной строки или с помощью графического пользовательского интерфейса. Чтобы создать гистограмму с помощью командной строки, вам нужно использовать инструмент GDALinfo. Этот инструмент предоставит информацию о наборе растровых данных, включая количество каналов, тип данных, а также минимальное и максимальное значения. Затем вы можете использовать эту информацию для создания гистограммы с помощью инструмента GNUplot. Чтобы создать гистограмму с помощью графического пользовательского интерфейса, вы можете использовать программное обеспечение QGIS. Это программное обеспечение имеет плагин под названием Raster Histogram, который позволит вам визуализировать распределение значений в растре.