تا چه حد پردازش تصویر را می شناسید؟

تاریخ بروزرسانی : پنجشنبه 25 اردیبهشت 1399

تعداد بازدید : 408

زمان خواندن مقاله : 15 دقیقه

اگر مشتاق آگاهی مطالب به روز و بیشتر هستید پردازش تصویر ما را مطالعه کنید.

تا چه حد پردازش تصویر را می شناسید؟

بیان مفهوم، مراحل و کاربردهای آن

حتما شما نام پردازش تصویر را در زمینه های مختلف شنیده اید و از گستردگی کاربرد های آن تا حدودی مطلع اید .
پس اگر میخواهید بیشتر با این واژه آشنا شوید کمربند های ایمنی خود را ببندید و با گردش علمی امروز ما همراه شوید.

تاریخچه پردازش تصویر به چه زمانی برمیگردد؟

اجازه دهید در شروع سفر شما را با تاریخچه آن آشنا کنم.
دهه 1960 در آزمایشگاه جت پروپالژن، موسسه فناوری ماساچوست، آزمایشگاه های بل، دانشگاه مریلند و چند موسسه تحقیقاتی دیگر کارهایی چون تصویر برداری ماهواره ای، تبدیل استاندارد رادیو عکس، تصویر برداری پزشکی، ویدیوفون، شناسایی حروف و تقویت عکس با استفاده از تکنیک های پردازش تصویر دیجیتال یا پردازش تصویر که اغلب اینگونه نامیده میشد توسعه داده شدند اما هزینه این پردازش با تجهیزات کامپیوتری نسبت به آن زمان بالا بود تا این که در دهه 1970 با دسترسی به رایانه های ارزانتر و تغییر و تحول در سخت افزارهای مخصوص، پردازش تصویر دیجیتال گسترش پیدا کرد.
در آن زمان پردازش همزمان تصاویر برای مساله های خاصی چون تبدیل استانداردهای تلویزیون ممکن بود.
با سریع تر شدن رایانه های چند منظوره، جای سخت افزارهای مخصوص را برای تمامی کارها به جز تخصصی ترین عملیات گرفتند و در سال 1994 در تالار مشاهیر فناوری فضایی، از فناوری پردازش تصویر برای کاربردهای پزشکی رونمایی شد.
با فراهم شدن رایانه ها و پردازنده های سیگنالی در سال 2000 پردازش تصویر دیجیتال به متداول ترین شکل پردازش تصویر تبدیل شد.

پردازش تصویر چیست؟

در ابتدای سفر شما را با تاریخچه ای از آن آشنا کردیم اکنون میخواهم با یک تعریف کلی و مفید به شما بگویم که این تکنولوژی چیست؟در واقع پردازش تصویر که امروزه به آن پردازش تصویر دیجیتال گفته می شود عبارت است از: استفاده از الگوریتم های کامپیوتری جهت انجام پردازش تصویر روی تصاویر دیجیتالی.
در واقع پردازش تصویر روشی است که در آن میتوان یک تصویر به عنوان ورودی دریافت کرده و با استفاده از یک سری عملیات بر روی آن یک تصویر به عنوان خروجی دریافت شود که این خروجی می تواند شامل: نمایش و چاپ تصویر، ویرایش تصویر، بهبود تصویر، کشف و تشخیص یک ویژگی خاص در تصویرو فشرده سازی تصویر باشد.

 

رشته های مشابه پردازش تصویر چه نام دارد؟

پردازش تصویر یا Image Processing با موارد مشابه آن  مانند Image Analysis و Computer Vision یکسان در نظر گرفته  می شود در حالی که این سه مورد تفاوت های زیادی دارند اگرچه هر سه این موارد به منظور مطالعه تصاویر دیجیتالی استفاده می شوند اما در سطوح مختلفی قرار دارند.
اجازه دهید بیشتربرایتان توضیح دهم در واقع  Image Analysis برای  استخراج اطلاعات معنی دار از تصویر است. اطلاعاتی مانند:
تقسیم بندی تصویرتطبیق و مقایسه تصاویر تشخیص پزشکی وComputer Vision  برای تقلید از سیستم بینایی انسان است و هدف آن تفسیر سه بعدی جهان به کمک تصاویر دو بعدی یا فیلم. تفاسیری مثل  :تشخیص شی، ردیابی حرکت، سه بعدی سازی
پس می توان گفت Image Analysis و Computer Vision سطوح بالاتری از Image Processing هستند گرچه در عموم به همه آنها Image Processing گفته می شود.

برای پردازش تصویر چه مراحلی وجود دارد؟

اولین مرحله گرفتن تصویر با اسکنرهای نوری یا دوربین ها و حسگرهای دیجیتالی برای به دست آوردن اطلاعات ورودی است و بعد از انجام مرحله پیش پردازش به حذف نویز و جداسازی و ارتقا تمایز نواحی که احتمال وجود اطلاعات حرفی و عددی است میپردازیم و در قدم بعدی به تجزیه و تحلیل تصویر که شامل فشرده سازی اطلاعات، بهبود تصویر و تشخیص الگوها که یکی از مشکل ترین بخش در پردازش تصویر دیجیتال است میپردازیم در واقع هدف ما در این مرحله خروج داده های پیکسلی خام به صورت مرز یا به صورت یک ناحیه است تا داده ها به شکل مناسب برای پردازش رایانه ای تبدیل شود. حالا باید بدانید که داده ها را به صورت مرزی نمایش دهیم یا به صورت یک ناحیه کامل؟
در واقع نمایش مرزی زمانی استفاده میشود که مشخصات خروجی مثل گوشه یا خمیدگی ها مد نظر ما باشد و از نمایش ناحیه ای برای مشخصات درونی بخش ها مثل بافت یا استخوان بندی شکل، مورد توجه باشد استفاده میشود که ممکن است در یک پردازش تصویر به هر دو روش نیاز باشد.
حال به آخرین مرحله یعنی خروجی پردازش رسیدیم که میتواند تصویر یا گزارشی باشد از نتیجه تجزیه و تحلیل تصویر که شامل اطلاعاتی از توصیف گرهای یک برچسب به شی و انتساب معنا به یک مجموعه از اشیا است.

چه عملیاتی در پردازش تصویر مهم است؟

تبدیلات هندسی : مثل تغییر اندازه، چرخش و…
رنگ: مثل تغییر روشنایی، وضوح ویا تغییر فضای رنگ ،ترکیب تصاویر مثل ترکیب دو یا چند تصویر .
فشرده سازی تصویر: مثل کاهش حجم تصویر ناحیه بندی یعنی تجزیه تصویر به نواحی با معنی .
بهبود کیفیت: کاهش نویز و افزایش کنتراست، سنجش کیفیت تصویر، ذخیره سازی اطلاعات در تصویر،
 انطباق تصویر.
 

 

انواع روش های پردازش تصویر چیست؟

اگر تا اینجا از سفر لذت برده اید در ادامه این مسیر همراه ما باشید  که میخواهیم شما را با انواع روش های پردازش تصویر و همچنین کاربردهای آن در حیطه های مختلف آشنا کنیم.
دو روش برای پردازش تصویر وجود دارد: 1. آنالوگ، 2. دیجیتال
از تکنیک آنالوگ برای پردازش تصویر در چاپ عکس استفاده می شود و از تکنیک دیجیتال برای کاربردهای متعددی از تجزیه و تحلیل تصاویر ماهواره ای گرفته تا کنترل قطعات میکروسکوپی مورد استفاده قرار میگیرد.

آیا کاربردهای پردازش تصویر را میدانید؟

در مواردی چون:
کیهان شناسی برای بهبود کیفیت تصاویر
زیست شناسی برای بهبود کیفیت تصاویر و افزایش کنتراست
پزشکی برای تشخیص بیماری های مختلف از طریق تشخیص ویژگی های گوناگون مانند: تشخیص تومور مغزی و شکستگی استخوان
موارد امنیتی برای تشخیص چهره یا اثر انگشت
تصاویر ماهواره ای برای تشخیص تغییرات، Image matching، بهبود تصاویر و افزایش کنتراست
کاهش نویز برای بهبود کیفیت تصاویر و افزایش کنتراست کمک می نماید که برای این منظور تصویر نویزی را وارد الگوریتم پردازش تصویر کرده و نویز را کاهش  دهیم.
افزایش کنتراست یکی دیگر از کاربردهای پردازش تصویر است که در مراحل قبلی به آن اشاره کردیم.
کنتراست به معنای تضاد  و منظور از آن در پردازش تصویر، واضح نمودن تمایز میان اشیای مختلف در تصویر که پیش نیاز اموری مانند تشخیص عوارض، اشیا و ویژگی ها می باشد.
تشخیص لبه یکی دیگر از مواردیست که برای تشخیص عوارض، اشیا و ویژگی ها ضروریست و یکی از پردازش های پایه در پردازش تصویر می باشد.
فشرده سازی تصویر، به معنای کاهش سایز و حجم آن بدون تغییر کیفیت می باشد. سایز تصاویر یکی از موارد مهم در ثبت ، ذخیره سازی و پردازش آن ها می باشد. به عنوان مثال تصاویر هوایی و ماهواره حجم بالایی داشته و این امر ذخیره سازی و پردازش آن را با مشکل مواجه می کند. به کمک پردازش تصویر می توان حجم آن ها را متناسب با کاربردشان بدون تغییر کیفیت کاهش داد.

چه روش هایی برای فشره سازی در پردازش تصویر وجود دارد؟

 روش JPEG

 این روش در فشرده سازی عکس های گرافیکی استفاده می شود.  JPEG  اولین و ساده ترین روش فشرده سازی تصویر است که سعی می شد تصاویر متحرک به صورت فریم به فریم فشرده شوند و برای ارتباط دادن این عکس ها به هم از Motion JPEG  استفاده می شد که مشکلاتی داشت.

روش MPEG

دراین روش اطلاعات تصویر حدود ۵.۱ مگابیت برثانیه انتقال داده می شود که برای تصاویر ویدیوئی مورد استفاده قرار میگرفت. این روش امکان ذخیره حدود ۶۵۰ مگابایت اطلاعات معادل حدود ۷۰ دقیقه تصویر متحرک در یک دیسک را می دهد. در MPEG اطلاعات به صورت سریال و به همراه آن بیت های کنترل و هماهنگ کننده ارسال می شوند که موقعیت و نحوه قرارگیری بیت های اطلاعتی را برای ثبت اطلاعات صدا و تصویر تعیین می کند.

روش MPEG 2

 در این روش از ضریب فشرده سازی بالاتر استفاده می شود و دسترسی به اطلاعات ۳ تا ۱۵ مگابیت بر ثانیه است که در دی وی دی های امروزی استفاده می شود. هر فریم از تصویر شامل چندین سطر از اطلاعات دیجیتالی است.

روش MPEG 4

 قبل از تعریف این روش برایتان مثالی میزنیم که درک مفهوم برای شما آسان شود.
صحنه ی بازی تنیس را در نظر بگیرید که می توان آن را به دو موضوع بازیکن و زمین بازی تقسیم کرد. زمین بازی همواره ثابت است و به عنوان  یک موضوع ثابت همواره تکرار می شود. ولی بازیکن همواره در حال حرکت است و چندین موضوع مختلف خواهد بود. این مسئله باعث کاهش پهنای باند اشغالی توسط تصاویر دیجیتالی می شود. توجه کنید که این ها تنها سیگنالهای ارسالی نیستند بلکه به همراه آن ها سیگنال های هماهنگ کننده که نحوه ترکیب و قرارگیری صحیح موضوعات را مشخص می کند، نیز ارسال می شود.
پس این روش برای تجهیزاتی که با انتقال سریع یا کند اطلاعات سروکار دارند استفاده می شود که توانایی جبران خطا و ارائه تصویر با کیفیت بالا را دارد. در شبکه های کامپیوتری باید تصویر برای تمام کاربران که با سرعت های متفاوت مودم کار می کنند، به خوبی نمایش داده شود که روش MPEG 4 مناسب است. ایده اصلی این روش تقسیم یک فریم ویدیوئی به یک یا چند موضوع است که طبق قاعده خاصی کنار هم قرار میگیرند و هر کدام شامل یک موضوع صوتی یا تصویری است و به صورت مجزا قابل کپی یا انتقال هستند. می توانیم اجزا مشترک را فقط یک بار به کار ببریم و هنگام ساختن موضوع به آن ها رجوع کنیم و حتی با ترکیب موضوعات می توانیم مجموعه جدیدی به وجود بیاوریم. این مسئله باعث انعطاف پذیری و کاربرد فراوان روش MPEG 4 شده است.


آیا حسگرهای مهم در پردازش تصویر را میشناسید؟
 

در پردازش تصویر از سنسورها و حسگرهای مختلفی استفاده می شود که در اینجا فقط به مهم ترین آنها شاره کرده ایم:
حسگر نقطه ای: حرکت در جهات افقی و عمودی
حسگر برداری: از چند حسگر نقطه ای تشکیل شده که در هر جابه جایی یک خط تصویر برداری می شود.
ماتریسی: نیاز به حرکت نیست و در یک لحظه از تمام هدف تصویر برداری می شود.

کلام آخر:

خب دوستانی که تا اینجای مسیر با ما همراه بوده اید کمربندهای ایمنی خود را بازکنید چون گردش علمی ما به پایان رسید امیدوارم از این سفر  لذت برده باشید و طولانی بودن مسیر شما را خسته نکرده باشد اما دوست دارم به عنوان حرف آخر نکته جالبی را برای شما بگم که پردازش تصویر از علوم مختلف موجود در ریاضی نیز بهره میبرد و با استفاده از کاربردش ،از آن استفاده میکنند .که برای استفاده بهتر از ابزار موجود در پردازش تصویر در ریاضی باید با علوم زیر آشنا شوید: حساب دیفرانسیل و انتگرال، جبر خطی، آمار و احتمال، معادلات دیفرانسیل (ODE, PDE) ، هندسه دیفرانسیل، آنالیز هارمونی( سریه فوریه، موجک و)
 
پیشنهاد:
  ما در پایان سفر خود یک پیشنهاد به شما داریم اگر علاقه مند به موضوعات این چنینی هستند و دوست دارید با تکنولوژی های روز آشنا شوید حتما سری هم به مقاله هوش مصنوعی ما بزنید تا با آن بیشتر آشنا شوید و از قدرت های آن هیجان زده و متعجب شوید.

ممنون که تا پایان سفر ما را همراهی کردید.
مشتاقانه منتظر پیام های شما عزیزان به عنوان حرف، نکته و یا در میان گذاشتن تجربه کاری خود در این زمینه هستیم.


اشتراک گذاری

کلمات کلیدی :
پردازش تصویر چیست

توضیحاتی در مورد نویسنده این مقاله :
مرضیه فتاحی مرضیه فتاحی

کارشناس کامپیوتر گرایش نرم افزار..... نویسندگی،تجربه ای انفرادی است یعنی به اشتراک گذاری.... این بخشی از ذات انسان است که بخواهد مسائل را به اشتراک بگذارد ازجمله:افکار،ایده ها،عقاید

نظرات


samane

سلام مقالتون خیلی خوب و جذاب بود با خوندش لذت بردم مطالبتون رو عالی نوشتین طوریه که خواننده مشتاق میشه تا اخر متن رو بخونه مرسی از سایت خوبتون

برای پاسخ باید وارد شوید


نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد .
برای ارسال نظر نیاز است وارد سایت شوید. در صورت نداشتن حساب کاربری عضو شوید.

گروه مقالات


آموزشی
42
علمی
25
تحقیقاتی
35
به مقاله امتیاز دهید.
لطفا برای امتیازدهی وارد شوید.
: میانگین امتیاز دوره


به دنبال هر آموزشی هستید در اینجا به دنبال آن باشید .