Una imagen binaria es aquella que consta de píxeles que pueden tener uno de exactamente dos colores, generalmente blanco y negro. Las imágenes binarias también se denominan binivel o dos niveles , el Pixelart hecho de dos colores a menudo se denomina 1 bit o 1 bit . [2] Esto significa que cada píxel se almacena como un solo bit, es decir, un 0 o un 1. Los nombres blanco y negro , blanco y negro , monocromo o monocromático se utilizan a menudo para este concepto, pero también pueden designar cualquier imagen que tenga solo una muestra por píxel, como imágenes en escala de grises . En el lenguaje de Photoshop , una imagen binaria es lo mismo que una imagen en modo "Mapa de bits". [3] [4]
Las imágenes binarias a menudo surgen en el procesamiento de imágenes digitales como máscaras o umbrales y difuminados . Algunos dispositivos de entrada/salida, como impresoras láser , máquinas de fax y pantallas de computadora de dos niveles , solo pueden manejar imágenes de dos niveles.
Una imagen binaria se puede almacenar en la memoria como un mapa de bits , una matriz empaquetada de bits. Una imagen de 640 × 480 requiere 37,5 KiB de almacenamiento. Debido al pequeño tamaño de los archivos de imagen, las máquinas de fax y las soluciones de gestión de documentos suelen utilizar este formato. La mayoría de las imágenes binarias también se comprimen bien con esquemas de compresión simples .
Las imágenes binarias pueden interpretarse como subconjuntos de la red de enteros bidimensional Z 2 ; El campo del procesamiento de imágenes morfológicas se inspiró en gran medida en este punto de vista.
Toda una clase de operaciones sobre imágenes binarias opera en una ventana de 3×3 de la imagen. Contiene nueve píxeles, por lo que 2 9 o 512 valores posibles. Considerando únicamente el píxel central, es posible definir si permanece armado o no, en función de los píxeles circundantes. Ejemplos de tales operaciones son adelgazar, dilatar, encontrar puntos de ramificación y puntos finales, eliminar píxeles aislados, desplazar la imagen un píxel en cualquier dirección y romper conexiones H. Game of Life de Conway es también un ejemplo de operación de ventana 3×3.
Otra clase de operaciones se basa en la noción de filtrado con un elemento estructurante. El elemento estructurante es una imagen binaria, normalmente pequeña, que se pasa sobre la imagen objetivo, de forma similar a un filtro en el procesamiento de imágenes en escala de grises. Dado que los píxeles solo pueden tener dos valores, las operaciones morfológicas son erosión (cualquier píxel no configurado dentro del elemento de estructuración hace que el píxel se desarme) y dilatación (cualquier píxel establecido dentro del elemento de estructuración hace que el píxel se establezca). Las operaciones importantes son la apertura morfológica y el cierre morfológico que consisten en erosión seguida de dilatación y dilatación seguida de erosión, respectivamente, utilizando el mismo elemento estructurante. La apertura tiende a agrandar pequeños agujeros, eliminar objetos pequeños y separar objetos. El cierre retiene objetos pequeños, elimina agujeros y une objetos.
Una característica muy importante de una imagen binaria es la transformada de distancia . Esto proporciona la distancia de cada píxel establecido desde el píxel no establecido más cercano. La transformada de distancia se puede calcular de manera eficiente. Permite el cálculo eficiente de diagramas de Voronoi , donde cada píxel de una imagen se asigna al más cercano de un conjunto de puntos. También permite la esqueletización, que se diferencia del adelgazamiento en que los esqueletos permiten recuperar la imagen original. La transformación de distancia también es útil para determinar el centro del objeto y para hacer coincidir el reconocimiento de imágenes.
Otra clase de operaciones es la recopilación de métricas sin orientación. Esto suele ser importante en el reconocimiento de imágenes donde es necesario eliminar la orientación de la cámara. Las métricas sin orientación de un grupo de píxeles conectados o rodeados incluyen el número de Euler , el perímetro, el área, la compacidad, el área de los agujeros, el radio mínimo y el radio máximo.
Las imágenes binarias se producen a partir de imágenes en color mediante segmentación . La segmentación es el proceso de asignar cada píxel de la imagen de origen a dos o más clases. Si hay más de dos clases, el resultado habitual son varias imágenes binarias. La forma más simple de segmentación es probablemente el método de Otsu , que asigna píxeles al primer plano o al fondo según la intensidad de la escala de grises. Otro método es el algoritmo de cuenca hidrográfica . La detección de bordes también suele crear una imagen binaria con algunos píxeles asignados a los píxeles del borde y también es un primer paso para una mayor segmentación.
El adelgazamiento o esqueletización produce imágenes binarias que constan de líneas de un ancho de píxeles. Luego se pueden extraer los puntos de bifurcación y los puntos finales y convertir la imagen en un gráfico. Esto es importante en el reconocimiento de imágenes, por ejemplo en el reconocimiento óptico de caracteres .
La interpretación del valor binario del píxel también depende del dispositivo. Algunos sistemas interpretan el valor del bit 0 como negro y 1 como blanco, mientras que otros invierten el significado de los valores. En la interfaz de PC estándar TWAIN para escáneres y cámaras digitales , el primer sabor se llama vainilla y el inverso chocolate .
El tramado se utiliza a menudo para mostrar imágenes de medios tonos . [5]
El pixelart binario , más conocido como 1-Bit o 1bit art, ha sido un método para mostrar gráficos desde los primeros ordenadores. Mientras que las primeras computadoras, como la ZX81, utilizaban la restricción como una necesidad del hardware, los juegos LCD portátiles como Game & Watch y Tamagotchi , junto con las primeras computadoras centradas en interfaces gráficas de usuario como Macintosh , dieron grandes pasos en la promoción de la cultura. , técnica y estética de las restricciones del arte de 1 bit. [6]
Ejemplos modernos de arte de 1 bit son visibles en videojuegos independientes y otro arte digital. [7] Los juegos más vendidos como Gato Roboto , Return of the Obra Dinn , Minit y World of Horror usan 1bit como estilo para darle a sus juegos una sensación retro [8] o simplemente para ahorrar tiempo a los diseñadores gráficos en el desarrollo. [9] Incluso hay nuevo hardware de 1 bit en desarrollo, como la consola portátil experimental Playdate . [10]
Para los artistas de píxeles, 1-Bit se ha convertido en un desafío común para la creación de arte. El concurso de pixelart Pixtogether requirió que sus participantes usaran solo dos colores para su décimo concurso mensual. [11] No muchos artistas hacen principalmente arte de 1 bit, pero muchos de ellos se mantienen en contacto entre sí para intercambiar conocimientos sobre cómo trabajar con la restricción y organizar colaboraciones propias. [12]
Brandon James Greer, que crea tutoriales populares en YouTube [13] [14] sobre 1 bit y otras ilustraciones de píxeles, dice que "la restricción conduce a algunos enfoques únicos" y que trabajar en 1 bit es "un desafío único y muy divertido". [15]
Si bien 1bit puede considerarse un estilo artístico en sí mismo, cada pieza también pertenece a un segundo estilo. Las diferencias obvias en los estilos artísticos de 1 bit son, por ejemplo, si se utiliza cuánto y qué tipo de tramado , la resolución de la imagen , el uso de contornos y el nivel de detalle de la obra de arte.
El sensor de imagen binaria sobremuestreado es un nuevo sensor de imagen que recuerda a la película fotográfica tradicional. Cada píxel del sensor tiene una respuesta binaria, lo que proporciona sólo una medida cuantificada de un bit de la intensidad de la luz local.