Shanna通信理论中的空间位信息及其应用

纸张是信息交流中用作光学信息的载体，在计算机技术的早期，纸张可以将信息作为打孔带和卡上的位尺寸孔保存的介质。从那时起，人们已经尝试使用纸作为计算机中的光学可读存储器。使用低成本的纸，与磁和光存储器件相比，信息存储容量至少小一个数量级。

如第6章所述，在编码和其他机器读取应用中，纸张作为部分机器可读存储介质。在所谓的符号和水印技术中，纸张被附加视觉可读的文本和图像信息。这些符号存储系统形成稳定的系统。这些信息在某些低频条件下不可见，但是当在某些高频条件下人眼可以识别。尽管有其他例子，但是作为视觉信息的载体最常见的还是纸张。

可以用各种方式定义信息的概念。空间位信息就是一种，即在第7.2.6节和7.3.5节中介绍的Shanna通信理论的信息技术方法。空间信息是x，y级的位信息。视觉空间信息指的是人类视觉系统区分色调和色彩水平的能力。基于亮度和色彩级别，借助于色度滤波的光谱信息来分离色调。空间的概念来自于基于概率的信息定义：

信息（内在信息）是负的以2为底的对数，-log₂p_i，事件级别的概率p_i。

空间信息包括图片的明暗程度和颜色水平。信息容量是所计算的信息的最大值，是指所有事件[参见第7章中的公式（7-52）]，如式（8-39）所示

该值是相对于概率分布p_i最大化。当所有事件同样可能发生时，即分布是偶数时，出现最大值。如果可能的音调和色彩级别的数量是n，则在相等概率的情况下发生某个级别的概率是n^-1，并且信息容量如式（8-40）所示：

信息容量是可分离明暗不同级别的彩色图像。以下是检查纸张黑暗度和印刷的颜色水平的方法。

统计信息理论的另一个基本概念是信息的两个过程，例如印刷中的输入和输出以及信息传递，是所有参数的平均值。共同信息是衡量信息的多少，通过某些通道或过程转移到事件上观察，计算如公式（8-41）所示：

该公式包括共同信息量随着概率增加而增加的原理，当通过通道传输时，过程在输出产生事件j。图8-23是示意图，共同信息增长i值可以获得j值。印刷属于这样的通道或过程。在所有事件级别上计算的共同信息的平均值如下：(www.xing528.com)

图8-23 输入输出图

由i表示的通道或过程的输入事件级别，并通过j输出事件，如（8-42）所示。

相对于输入事件级别i的分布p_i是最大化的信息，传送的值确定信息信道的容量。信道容量可以最大等于输出事件集合的信息容量。这意味着该通道不能传递比输出更多的信息。

将纸作为信息载体的讨论可以使用上面定义的空间信息的概念。可以应用这种评价：

①用于比较不同的通信模式，例如电视或基于计算机的通信和具有印刷通信的人类视觉；

②用于优化打印中的参数，例如网点形状和网线数。

从信息的角度来看，当传送的信息达到其最大值时，各种参数的水平是最佳的。此外，信息容量还是一个质量因素，可将其作为质量开发的标准。