پردازش تصویر چیست ؟ از صفر تا صد

پردازش تصویر چیست ؟ از صفر تا صد

این مطلب اولین پست از پست های پردازش تصویر در سایت توتیک است. ما در این نوشتار ابتدا به این پرسش پاسخ میدهیم که پردازش تصویر چیست ؟ سپس شما را با مفاهیم، کاربردها، زمینه ها و هرآنچه که شما برای شناخت پردازش تصویر نیاز دارید آشنا خواهیم کرد.

پردازش تصویر چیست ؟

کوتاه ترین پاسخ به این سوال که پردازش تصویر چیست را میتوان به صورت زیر بیان نمود:

روشی برای تبدیل یک تصویر به فرم دیجیتال آن میباشد.

که این کار با انجام یک سری عملیات بخصوص روی تصویر انجام میشود. اما دلیل انجام این کار چیست؟ اصلا چرا باید یک تصویر را به شکل دیجیتال آن تبدیل کنیم؟ این کار برای دو منظور زیر انجام میشود:

1- برای استخراج اطلاعات مفید از یک تصویر بمنظور استفاده افراد مختلف در تخصص های مختلف.

2- برای ایجاد یک تصویر مناسب و سازگار با دستگاهی که قرار است آن را بخواند.

در حقیقت پردازش تصویر نوعی توزیع و پردازش سیگنال است که در آن ورودی، تصویر است. معمولا رفتار تصاویر در این سیستم بصورت یک سیگنال دو بعدی، به علاوه روشهای پردازش سیگنال میباشد.

این سیستم یکی از فناوری های روز دنیاست که سرعت رشد بالایی دارد و میتواند به وجوه مختلفی از یک کسب و کار کمک شایانی کند. همچنین پردازش تصویر در رشته های مهندسی و علوم مرتبط با کامپیوتر یکی از پایه های اصلی پژوهش است.

پردازش تصویر چیست

 

اصول کار پردازش تصاویر

اگر بخواهیم بهتر به پرسش پردازش تصویر چیست پاسخ دهیم، لازم است که اصول کار پردازش تصویر را بصورت خلاصه توصیف کنیم. در این حالت میتوان سه گام زیر را تعریف کرد:

1- ایجاد تصویر ورودی به کمک یک اسکنر نوری یا دوربین عکاسی دیجیتال.

2- تجزیه و تحلیل و دستکاری تصویر ورودی، که این کار شامل فشرده سازی داده ها و افزایش کیفیت عکس است به گونه ای که قبل از انجام این کار المان های مشخص شده توسط پردازش توصویر در چشم انسان واضح و قابل تشخیص نبودند مانند تصاویر ماهواره ای.

حتما بخوانید:  فیلتر کالمن در ردیابی اجسام متحرک در متلب

3- خروجی آخرین مرحله است که در آن تصویر با تجزیه و تحلیل کامل در اختیار کاربر قرار میگیرد.

بسیاری از تکینیک های پردازش تصاویر دیجیتال از سال 1960 و در مکانهای زیر گسترش و توسعه یافته است:

  • آزمایشگاه  Jet Propulsion
  • موسسه فناوری ماساچوست
  • آزمایشگاههای  Bell
  • دانشگاه  Maryland

پردازش تصویر چیست ؟ اهداف!

بعد از پاسخ کلی به این پرسش که پردازش تصویر چست ، لازم است اهداف آن را مورد بررسی قرار دهیم. این اهداف به پنج دسته تقسیم میشوند:

1- تجسم: دیدن اجزائی که در تصویر قابل مشاهده نیستند

2- ترمیم و تیز کردن تصویر: برای  ایجاد یک تصویر بهتر

3- بازیابی تصویر: برای جستجو و پیدا کردن تصویر دلخواه

4- ایجاد الگوی اندازه گیری: برای اندازه گیری آبجکت های مختلف در یک تصویر

5- تشخیص تصویر: تشخیص آبجک های یک تصویر که در تصویر اولیه قابل تشخبص نبودند

تکنیک ها و روشها

 

مراحل پردازش تصویر در مطلب پردازش تصویر چیست

 

برای درک بهتر پرسش پردازش تصویر چیست ، می توان پردازش تصویر را به دو دسته دیجیتال و آنالوگ تقسیم بندی نمود. تکینیک آنالوگ برای تصاویر و نسخه های چاپی مورد استفاده قرار میگیرد و پژوهشگران نه تنها این تکنیک را رد نکرده اند بلکه در تفاسیر مختلف از آن استفاده میکنند چراکه میدانند علم پردازش تصویر محدودیت ندارد. و همچنین در تمام تکنیک های آن قابلیت پیشرفت وجود دارد. پیوستگی یکی از عوامل مهم در تکنیک آنالوگ است. بنابراین پژوهشگران ترکیبی از دانش شخصی خودشان را در کنار اطلاعات دیگر به سیستم های پردازش تصویر اعمال میکنند.

اما در تکنیک دیجیتال چه اتفاقاتی رخ میدهد؟ تکنیک پردازش دیجیتال مهارت را در انجام پردازش بالاتر برده است و دلیل آن استفاده از کامپیوترهاست، با این وجود همچنان در برخی داده های خام از تصاویر ماهواره ای دارای کمبودهایی میباشد.

در این تکنیک برای یافتن نقاط ضعف و بدست آوردن اطلاعات اورجینال و اصلی باید مراحل مختلف پردازش را انجام داد. سه مرحله کلی دارد که تمام داده ها هنگام استفاده از تکنیک دیجیتال باید از آنها استفاده کنند:

حتما بخوانید:  فشرده سازی تصویر با متلب - کوانتیزاسیون تصویر + ویدیو

1- پیش پردازش

2- افزایش کیفیت و نمایش آن

3- استخراج اطلاعات

 

پردازش تصویر دیجیتال

 

جزء به جزء پردازش تصاویر دیجیتال

در بند قبل سه گام اصلی را برای پردازش تصویر مطرح کردیم. اما قطعا مراحل انجام پردازش به این سه گام ختم نمیشوند بلکه در این سه خلاصه میشوند. بنابراین پردازش تصویر بصورت جزئی دارای مراحل زیر میباشد:

1- دریافت تصویر

2- افزایش کیفیت تصویر

3- بازیابی تصویر

4- پردازش رنگ تصاویر

5- پردازش چندگانه

6- فشرده سازی تصویر

7- پردازش مورفولوژیکی

8- روش جداسازی

9- نمایش و توصیف تصاویر

10- تشخیص اجزاء تصویر

نمونه ای از پردازش تصویر با متلب را در تصویر زیر ملاحظه میکنید:

پردازش تصویر با متلب

 

دریافت تصویر

در این مرحله تصاویر بصورت دیجیتالی به شما داده میشوند. در این مرحله کار اصلی شامل مقیاس گذاری و تبدیل رنگ (رنگ اصلی تصویر به رنگ خاکستری) میباشد.

افزایش کیفیت تصویر

مرحله یکی از ساده ترین و جذاب ترین مراحل پردازش تصویر است و برای استخراج برخی از جزئیات پنهان تصویر از آن استفاده میشود.

بازیابی تصویر

در این مرحله نیز کیفیت و وضوح تصویر را بالا میبریم یا به اصطلاح آنرا ترمیم میکنیم اما هدفمندتر از مرحله قبل (که این ترمیم بوسیله الگوها و مدلهای وابسته به ریاضی انجام میگیرد).

پردازش رنگ تصاویر

این مرحله شامل پردازش تصاویر دیجیتال تمام رنگی یا تصاویر با رنگ کاذب میباشد که این پردازش بوسیله مدلهای مناسب پردازش رنگ انجام میگیرد.

پردازش چندگانه

این مرحله شامل نمایش تصاویر در درجه ها و ابعاد گوناگون است.

فشرده سازی تصویرفشرده سازی تصویر

برای انجام عملیات این مرحله تنها دانستن توابع مربوط به فشرده سای نیاز است. این مرحله بطور مستقیم با اندازه و رزولوشن تصویر در ارتباط است.

پردازش مورفولوژیکی

مرحله ای است که بوسیله ابزار مربوط به آن میتوان اجزاء تصویر را برای توصیف بهتر آن، استخراج کرد.

روش جداسازی

این مرحله شامل تقسیم یک تصویر به قطعات و اجزاء تشکیل دهنده آن است. باید توجه داشت که این مرحله سخت ترین قسمت پردازش تصویر است.

حتما بخوانید:  تبدیل فوریه در تصاویر دیجیتال

نمایش و توصیف تصاویر

این مرحله خروجی مرحله قبل یعنی جداسازی را دنبال میکند. شیوه نمایش تصویر بخشی از عملیات تبدیل داده های خام به داده های پردازش شده است.

تشخیص اجزاء تصویر

این فرایند بر اساس توصیف صورت گرفته، اجزاء جداسازی شده را تشخیص میدهد که به مفهوم انتهای پردازش میباشد.

در این جا برای نمونه شما تصویری پردازش شده به کمک نرم افزار متلب از پلاک یک خودرو را مشاهده میکنید که در این پردازش از شبکه عصبی استفاده شده است:

 

تشخیص پلاک خودرو با پردازش تصویر

 

کاربردها

1- سیستم های حمل و نقل هوشمند

2- سنجش از راه دور

3- ردیابی حرکت اشیاء

4- تکنیکهای تصویربرداری پزشکی

5- سیستم بازرسی خودکار

 

سیستم های حمل و نقل هوشمند

این تکنیک میتواند در تشخیص شماره و کاراکترهای پلاک خودروها استفاده شود.

سنجش از راه دور

در این کاربرد، حسگرها تصاویر را از سطح زمین توسط ماهواره ها دریافت کرده و عملیات پردازش را روی آن انجام میدهند و آنرا به ایستگاههای زمینی ارسال میکنند. از این کاربرد میتوان برای نظارت بر محصولات کشاورزی، برنامه ریزی شهری، کنترل سیلابها و … استفاده کرد.

ردیابی حرکت اشیاء و انسانها

این کاربرد قابلیت اندازه گیری پارامترهای مربوط به حرکت و ضبط حرکت اشیاء و انسانها را دارد.

 

ردیابی حرکت اشیا و انسانها با پردازش تصویر

 

تکنیکهای تصویربرداری پزشکی

برای تشخیص های پزشکی ابزار متفاوتی برای گرفتن تصاویر وجود دارد که از جمله آنها میتوان به تصاویر X-ray، تصاویر التراسونیک، تصاویر کامپیوتری برای تشخیص تومور (CT) و … اشاره کرد. برخی از کاربردهای تکنیکهای تصویربرداری پزشکی عبارتند از:

  1. شناسایی بیماریهای قلبی
  2. شناسایی بیماریهای تنفسی
  3. ماموگرافی دیجیتال

 

پردازش تصویر در تصویربرداری پزشکی

سیستم بازرسی خودکار

این کاربرد باعث بهبود کیفیت محصولات در صنایع مختلف میشود که در زیر به برخی از آنها اشاره شده است:

  • بازرسی اتوماتیک لامپهای رشته ای
  • سیستمهای کنترل اتوماتیک سطوح (در صنایع فلز برای تشخیص لبه و بافتهای فلزات)
  • شناسایی اجزاء بیهوده (مورد استفاده در صنایع الکترونیکی برای کاهش توان و مصرف انرژی)

امیدواریم که این مطلب از سری مطالب توتیک در امر پردازش تصویر مورد توجه شما قرار گرفته باشد.

2 دیدگاه در “پردازش تصویر چیست ؟ از صفر تا صد

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.