Digitalna obrada slike se kao posebna disciplina pojavila sredinom šezdesetih godina dvadesetog veka, u nastojanju da se unapredi istraživanje svemira. S obzirom na ozbiljna ograničenja u mogućnostima tadašnje elektronike i računara, takva obrada je obuhvatala samo neke osnovne operacije nad slikom, ali je ipak omogućila značajnu popravku kvaliteta slika dobijenih sa svemirskih sondi i veštačkih satelita. U kasnijem razvoju digilalne obrade slike mogu se uočiti tri faze. Prva faza obuhvata razvoj digitalne obrade slike od sredine šezdesetih godina do sredine osamdesetih godina dvadesetog veka. Ovu fazu karakterišu, pre svega, primene u vojsci i istraživanju svemira. Oprema za obradu slike je bila glomazna i vrlo skupa, pa je bila koncenirisana u malom broju istraživačkih centara u razvijenim zemljama koji su imali mogućnosti da sarađuju sa vojskom i agencijama za istraživanje svemira. Krajem ovog perioda, 1977. godine, su publikovane i dve značajne knjige pod istim naslovom Digital image processing (Pran, Gonulez & Wintz), koje su predstavljale rezime dotadašnjih rezultata, ali i osnovu i podsticaj za nova istraživanja.

Sa naglim razvojem mikroelektronike i pojavom mikroprocesorskih komponenata došlo je do naglog pada cene računarske opreme i porasta njenih mogućnosti. Oprema za digilalnu obradu slike postaje periferija personalnih računara. koji su se u međuvremenu pojavili. Toje omogućilo da se digitalna obrada slike koristi i u raznim komercijalnim primenama, kao što su na primer, industrijska kontrola, robotika, televizija, telekomunikacije i dr. S obzirom na cenu opreme od nekoliko desetina hiljada dolara, digitalna obrada slike postaje pristupačna širem krugu istraživača. Ova faza je trajala od sredine osamdesetih do kraja devedesetih godina dvadesetog veka.

Treća faza digitalne obrade slike je započela sa pojavom prvih digitalnih fotoaparata. Nju karakterišu veoma raznovrsne primene, koje su često pristupačne običnom korisniku bez mnogo iskustva u obradi slike. S obzirom na dalje povećanje moći personalnih računara, digitalna obrada slike postaje ostvariva bez posebnog hardvera, čak i u kućnim uslovima. Pojavilo se mnogo specijalizovanih programa za obradu slike, koji imaju pristupačnu cenu, a često su i besplatni. U istraživačke svrhe najviše se koristi MATLAB sa svojim Image Processing T 001 box-om. Intenzivno se radi na obradi video signala, digitalnoj televiziji, prenosu slike preko Interneta, pojavljuju se multimedijalni sistemi, itd. Ova faza traje i danas, i ne vidi se kraj mogućim primenama.

Prva istraživanja u oblasti digitalne obrade slike na Elektrolehničkom fakultetu u Beogradu počela su početkom osamdesetih godina i bila su uglavnom vezana za primene u televiziji. Kasnije, sa nabavkom odgovarajuće opreme, istraživanja se intenziviraju i prošimju. Digitalna obrada slike je kao poseban predmet uvedena na postdiplomske studije sredinom osamdesetih godina, a kao izborni predmet na redovnim studijama početkom devedesetih godina. Autor ove knjige je imao priliku da učestvuje u razvoju digitalne obrade slike na Elektrotehničkom fakultetu od samog početka, kao i da formira nove predmete i predaje ovu materiju na redovnim i postdiplomskim studijama već dvadeset godina. Ova knjiga je proistekla iz autorovog dugogodišnjeg pedagoškog rada u ovoj oblasti.

S obzirom na raznolikost primena digitalne obrade slike, teško je u jednoj knjizi ograničenog obima obuhvatiti sve ono što digitalna obrada slike danas predstavlja. Stoga materijal prezentiran u ovoj knjizi predstavlja autorov izbor tema iz oblasti digitalne obrade slike. Prvih pet poglavlja knjige predstavljaju izlaganje neophodnih osnova obrade dvodimenzionalnih signala, osobina čula vida, formiranja televizijske i digitalne slike i transformacija digitalne slike. Ova materija predstavlja neophodnu pripremu za izlaganja koja slede i može se prilikom čitanja ili predavanja preskočiti ukoliko čitalac već ima neophodna predznanja. Posle toga je u naredna četiri poglavlja izložena materija iz klasične digitalne obrade slike i digitalne obrade video signala. Predstavljene su oblasti poboljšanja kvaliteta sive slike, postupci otklanjanja degradacija iz slike, kompresija slike sa i bez gubitaka, kompresija video signala, itd. U narednih pet poglavlja su predslavljene oblasti iz: analize slike: izdvajanje ivica, segmentacija, opis teksture, binarne operacije i opis slike. Poslednje poglavlje je posvećeno obradi slike u boji, što je još uvek retkost u svetskoj literaturi iz ove oblasti.

Knjiga je prvenstveno namenjena studentima redovnih i postdiplomskih studija na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu, koji kroz razne predmete u manjoj ili većoj meri proučavaju digitalnu obradu slike. S obzirom na nedostatak literature iz oblasti obrade slike na srpskom jeziku, autor se nada da će knjiga korisno poslužiti kao udžbenik i studentima drugih univerziteta u zemlji i okruženju, a inženjerima i drugim stručnjacima koji se u svom radu sreću sa digitalnom obradom slike kao dopunska literalura.

1. OSNOVI DIGITALNE OBRADE SLIKE, 1
1.2 Oblasti digitalne obrade slike2
1.3 Koordinarni sistemi za predstavljanje slike, 5
l.4 Elementi sistema za obradu slike, 5

2. DVODIMENZIONALNI SIGNALI I SISTEMI, 7
2.1 Elementarni 2D diskretni signali, 7
2.2 Linearni vremenski nepromenljivi 2D sistemi, 8
2.3 Furijeova transformacija 2D signala, 10
2.4 Slučajni 2D signali, 16

3. OSOBINE SVETLOSTI I VIZUELNOG SISTEMA, 19
3.1 Fizičke karakteristike svetlosti, 19
3.2 Vizuelni sistem čoveka, 20
3.3 Osobine vizuelnog sistema, 22
3.4 Boja, 28


4. FORMIRANJE DIGITALNE SLIKE, 39
4.1 Formiranje video signala, 39
4.2 Reprodukcija video signala, 48
4.3 Pdabiranje 2D signala, 50
4.4 Ograničenja praktičnih 2D sistema, 54
4.5 Kvantovanje amplitude, 55
4.6 Digitalizacija slike, 64
4.7 Osnovne osobine digitalne slike, 68
4.8 Objektivne i subjektivne mere kvaliteta slike, 70

5. TRANSFORMACIJE SLIKE, 73
5.1 Diskretne unitarne transformacije, 73
5.2 Diskretna Furijeova transformacija, 78
5.3 Diskretna kosinusna transformacija, 81
5.4 Diskretna sinusna transformacija, 85
5.5 Diskretna Hartlijeva transformacija, 86
5.6 Diskretna Volš-Adamarova transformacija , 87
5.7 Diskretna Harova transformacija, 89
5.8 Diskretna slant transformacija, 91
5.9 KL (optimalna) transformacija, 92

6. POBOLJŠANJE KVALITETA SLIKE, 95
6.1 Lokalne operacije nad pojedinačnim pikselima, 95
6.2 Prostorne operacije, 102
6.3 Operacije u transformacionom domenu, 109
6.4 Nelinearno filtriranje, 113

7. RESTAURACIJA SLIKE, 117
7.1 Degradacije slike, 117
7.2 Resturacija slike inverznim filtriranje, 125
7.3 Redukcija šuma Vinerovim filterom, 132
7.4 Redukcija zamrljavanja i šume Vinerovim filterom, 134

8. KOMPRESIJA SLIKE, 139
8.1 Uvod, 139
8.2 KKompresija slike bez gubitka, 140
8.3 Prediktivne tehnike za kompresiju slike, 148
8.4 Transformacione tehnike za kompresiju slike, 158
8.5 Kompresija slike u boji, 168
8.6 Standardi za kompresiju slike, 169

9. KOMPRESIJAVIDEO SIGNALA, 179
9.1 Uvod, 179
9.2 Trodimenzionalna kornpresija video signala, 179
9.3 Kompresija video signala uz kompesiju pokreta, 180
9.4 Kodovanje video signala zasnovano na modelovanju scene, 190
9.5 Standardi za kompresiju video signala, 192

10. IZDVAJANJE IVICA, 115
10.1 Osnovni pojmovi, 216
10.2 Izdvajanje ivica gradijentnim operatorima, 117
10.3 Izdvajanje ivica kompas operatorima, 225
10.4 Izbor vrednosti praga za formiranje mape ivica, 226
10.5 Laplasov operator (Laplasijan), 229
10.6 LoG operator, 130
10.7 Izdvajanje ivica pomoću modela, 231
10.8 Poređenje metoda za izdvajanje ivica, 232

11. OPIS TEKSTURE, 237
11.1 Metodi za opis teksture zasnovani na operatorima, 238
11.2 Spektralni metodi, 246
11.3 Modelovanje teksture, 247
11.4 Strukturni metodi opisa teksture, 248
11.5 Multirezolucioni metodi za opis teksture, 249

12. SEGMENTACIJA SLIKE, 253
12.1 Segmentacija pomoću praga, 253
12.2 Segmentacija pomoću klasterizacije, 257
12.3 Segmentacija pomoću regiona, 259
12.4 Segmentacija pomoću granica regiona, 260
12.5 Segmentacija teksture, 265

13. OPERACIJE NAD BINARNOM SLIKOM, 267
13.1 Povezanost piksela, 267
13.2 Elementarne binarne operacije, 268
13.3 Osnovne morfološke operacije, 273
13.4 Složene morfološke operacije, 275
13.5 Morfološke operacije nad slikom sa više nivoa sivog, 277

14. OPIS SADRŽAJA SLIKE, 279
14.1 Reprezentacija konture, 279
14.2 Jednostavni deskriptori konture, 280
14.3 Furijeovi deskriptori, 281
14.4 Momenti i momentne invarijante, 282

15. OBRADA SLIKE U BOJI, 285
15.1 Bojenje monohromnih slika (pseudokolor) 285
15.2 Rastavljanje slike u boji na monohromne komponente, 287
15.3 Lažni kolor, 288
15.4 Metodi za korekciju boja u slici, 289
15.5 Operacije nad slikom u boji u prostornom domenu, 290
15.6 Vektorske operacije nad slikom u RGB domenu, 292
15.7 Izdvajanje ivica iz slike u boji, 292
15.8 Segmentacija slike u boji, 294

LITERATURA, 295
REGISTAR, 303