وبینار آشنایی با پردازش تصویر و کاربردهای آن

پردازش تصویر دیجیتال شامل دست‌کاری تصاویر با استفاده از رایانه‌های دیجیتال است. در دهه‌های گذشته استفاده از آن به‌طور تصاعدی افزایش‌یافته است. کاربردهای پردازش تصویر دیجیتال از پزشکی گرفته تا سرگرمی و سنجش‌ از دور است. رشتۀ پردازش‌تصویر دیجیتال یک رشتۀ گسترده است که شامل تکنیک‌های پردازش سیگنال دیجیتال و همچنین تکنیک‌های خاص تصاویر است.

انواع پردازش تصویر

 

در حالت کلی پردازش تصویری در بافت فناوری امروزه، بیشتر به پردازش‌تصویر دیجیتالی اطلاق می‌شود. اما در حالت کلی دو نوع پردازش‌تصویر وجود دارد:

• پردازش تصویر آنالوگ


• پردازش تصویر دیجیتال

در پردازش‌تصویر آنالوگ، تصویر گرفته‌شده توسط دوربین‌های معمولی عکاسی مورد پردازش قرار می‌گیرد اما در پردازش‌تصویر دیجیتالی با استفاده از اسکنرهای نوری، حسگرهای دیجیتالی و موارد دیگر، تصویر مورد پردازش قرار می‌گیرد.فرایند به‌دست‌آوردن تصویری از منطقۀ موردنظر، پیش‌پردازش آن تصویر، تشخیص افراد در تصویر، توصیف تصویری افراد به شکلی مناسب برای پردازش رایانه‌ای و شناسایی آنها، پردازش‌تصویر دیجیتال است.

عناصر تصویر دیجیتالی

 

تصویر دیجیتالی از تعداد محدودی از عناصر تشکیل شده است که هر یک از آنها دارای موقعیت و مقادیری هستند. این عناصر عبارت‌اند از

• عنصر عکس


• عنصر تصویر


• پیکسل

انواع تصاویر دیجیتال

 

انواع تصاویری که در نظر خواهیم گرفت عبارت‌اند از

•  باینری


• در مقیاس خاکستری


• رنگی


• چند طیفی

مراحل اساسی در پردازش تصویر دیجیتال

 

• تهیه تصویر

این اولین مرحله یا روند مراحل اساسی پردازش تصویر دیجیتال است. تهیۀ تصویر می‌تواند به‌سادگی دریافت تصویری که از قبل به شکل دیجیتال است، باشد. به‌طورکلی، مرحله کسب تصویر شامل پیش‌پردازش، مانند مقیاس‌گذاری و غیره است.

• بهبود تصویر

بهبود تصویر از ساده‌ترین و جذاب‌ترین زمینه‌های پردازش‌تصویر دیجیتال است. اساساً تکنیک‌های بهبود بدین منظور استفاده می‌شوند که جزئیات پنهان‌شده را ارائه دهند و یا برخی از ویژگی‌های جذاب در تصویر را برجسته کنند. مانند تغییر روشنایی و کنتراست.

• ترمیم تصویر

ترمیم تصویر ناحیه‌ای است که با بهبود ظاهر تصویر نیز سروکار دارد. بااین‌حال، برخلاف بهبود که ذهنی است، ترمیم تصویر عینی است، به این معنا که فن‌های ترمیم تمایل دارند بر اساس مدل‌های ریاضی یا احتمالی تخریب تصویر باشد.

• پردازش تصویر رنگی

پردازش تصاویر رنگی، منطقه‌ای است که به دلیل افزایش چشمگیر استفاده از تصاویر دیجیتالی در اینترنت، اهمیت خود را پیدا کرده است. این ممکن است شامل مدل‌سازی و پردازش رنگ در یک حوزه دیجیتال و غیره باشد.

• موجک و پردازش چند وضوحی

موجک‌ها، پایه‌ای برای نمایش تصاویر در درجات مختلف با وضوح هستند. تقسیم تصاویر به‌طور متوالی به مناطق کوچک‌تر برای فشرده‌سازی داده‌ها و نمایش هرمی.

• فشرده‌سازی

فشرده‌سازی با تکنیک‌های کاهش فضای ذخیره‌سازی موردنیاز برای ذخیره یک تصویر یا پهنای باند برای انتقال آن کار می‌کند. به‌خصوص در هنگام استفاده از اینترنت، فشرده‌سازی داده‌ها بسیار ضروری است.

• پردازش ریخت‌شناسی

پردازش ریخت‌شناسی با ابزاری برای استخراج اجزای تصویر که در نمایش و توصیف شکل مفید هستند سروکار دارد.

• تقسیم‌بندی

روش‌های تقسیم‌بندی، یک تصویر را به قسمت‌های تشکیل‌دهنده یا اشیا آن تقسیم می‌کند. به‌طورکلی، تقسیم‌بندی خودکار، یکی از دشوارترین کارها در پردازش تصویر دیجیتال است. یک روش تقسیم‌بندی ناهموار روند طولانی را به سمت حل موفقیت‌آمیز مشکلات تصویربرداری سوق می‌دهد.

• نمایش و توصیف

نمایش و توصیف تقریباً همیشه از یک مرحله تقسیم‌بندی پیروی می‌کند که معمولاً داده پیکسل خام است که یا مرز یک منطقه یا تمام نقاط موجود در منطقه را تشکیل می‌دهد. انتخاب نمایش، تنها بخشی از راه‌حل تبدیل داده‌های خام به فرم مناسب برای پردازش رایانه‌ای بَعدی است. توضیحات مربوط به استخراج ویژگی‌هایی است که منجر به برخی اطلاعات کمی موردعلاقه می‌شوند یا برای تمایز یک کلاس از اشیا from از طبقه دیگر، اساسی هستند.

• تشخیص شیء

تشخیص، فرایندی است که یک برچسب را، مانند برچسب روی وسایل نقلیه، به یک شی اختصاص می‌دهد.

• پایگاه دانش

دانش ممکن است به‌اندازهٔ جزئیات مناطق یک تصویر که در آن اطلاعات موردعلاقه واقع شده است، ساده باشد و همین امر نتایج جستجو را محدود می‌کند. پایگاه دانش همچنین می‌تواند کاملاً پیچیده باشد.

مزایا پردازش تصویر

 

• در دسترس بودن فرمت‌‌های مختلف


• دقت و سرعت بالا


• پیشرفت‌های هوش مصنوعی


• تشخیص چهره، جداسازی بافت مفید از تصویر و سایر موارد دیگر

الگوریتم‌هایی برای پردازش تصویر

 

• تقویت کنتراست و رنگ


• برچسب‌گذاری و شناسایی و یا تقویت مناطق خاص مانند الگوریتم انتشار خطا


• جستجوگر difference-map


• تشخیص لبه

کاربرد های پردازش تصویر

پردازش تصویر کاربردهای متنوع و زیادی دارد که از صنعت و مسائل پزشکی گرفته تا کاربردهای روزمره در زندگی همه‌ی ما که به مهم‌ترین آنها اشاره خواهیم کرد:

• کاربرد در پردازش ویدیو


• کاربرد در کنترل ترافیک


• کاربرد در حوزه‌های پزشکی


• کاربرد در حوزه هواشناسی


• کاربرد در حوزه صنعت


• کاربرد در حوزه کشاورزی


• کاربرد در حوزه شهرسازی


• کاربرد در حوزه علوم نظامی


• کاربرد در کدگذاری و فشرده‌سازی پیش از انتقال داده


• کاربرد در پردازش تصاویر سه بعدی در واقعیت مجازی/افزوده


• کاربرد در ویرایش تصاویر از طریق نرم‌افزارهای ادیت عکس مانند فوتوشاپ