پردازش تصاویر امروزه بیشتر به موضوع پردازش تصویر دیجیتال گفته میشود که شاخهای از دانش رایانه است که با پردازش سیگنال دیجیتال که نماینده تصاویر برداشته شده با دوربین دیجیتال یا پویش شده توسط پویشگر هستند سر و کار دارد.
پردازش تصاویر دارای دو شاخه عمدهٔ بهبود تصاویر و بینایی ماشین است. بهبود تصاویر دربرگیرندهٔ روشهایی چون استفاده از ********** محوکننده و افزایش تضاد برای بهتر کردن کیفیت دیدارمتن ضخیمی تصاویر و اطمینان از نمایش درست آنها در محیط مقصد(مانند چاپگر یا نمایشگر رایانه)است، در حالی که بینایی ماشین به روشهایی میپردازد که به کمک آنها میتوان معنی و محتوای تصاویر را درک کرد تا از آنها در کارهایی چون رباتیک و محور تصاویر استفاده شود.
در معنای خاص آن پردازش تصویر عبارتست از هر نوع پردازش سیگنال که ورودی یک تصویر است مثل عکس یا صحنهای از یک فیلم. خروجی پردازشگر تصویر میتواند یک تصویر یا یک مجموعه از نشانهای ویژه یا متغیرهای مربوط به تصویر باشد. اغلب تکنیکهای پردازش تصویر شامل برخورد با تصویر به عنوان یک سیگنال دو بعدی و بکاربستن تکنیکهای استاندارد پردازش سیگنال روی آنها میشود. پردازش تصویر اغلب به پردازش دیجیتالی تصویر اشاره میکند ولی پردازش نوری و آنالوگ تصویر هم وجود دارند. این مقاله در مورد تکنیکهای کلی است که برای همه آنها به کار میرود.
[h=2]عملیات اصلی در پردازش تصویر [ویرایش][/h]
برای ذخیرهسازی تصاویر باید حجم اطلاعات را تا جایی که ممکن است کاهش داد و اساس تمام روشهای فشردهسازی کنار گذاردن بخشهایی از اطلاعات و دادهها است.
ضریب یا نسبت فشردهسازی است که میزان و در صد کنار گذاشتن اطلاعات را مشخص میکند. این روش ذخیرهسازی و انتقال اطلاعات را آسانتر میکند و پهنایباند و فرکانس مورد نیاز کاهش مییابد.
امروزه روشهایی متعدد و پیشرفته برای فشردهسازی وجود دارد. فشردهسازی تصویر از این اصل مهم تبعیت میکند که چشم انسان حد فاصل دو عنصر تصویری نزدیک به هم را یکسان دیده و تمایز آنها را نمیتواند تشخیص دهد. همچنین اثر نور و تصویر برای مدت زمان معینی در چشم باقی مانده و از بین نمیرود که این ویژگی در ساخت تصاویر متحرک مورد توجه بودهاست.
همانطوریکه در آموزش زبان کلمات به صورت مجزا و جداگانه قرار داده میشوند و ما با مرتب کردن آن جملات خاصی میسازیم و میتوانیم در چند جمله، کلمات مشترک را فقط یکبار بنویسیم و هنگام مرتب کردن آنها به کلمات مشترک رجوع کنیم، در اینجا هم هر یک از این اجزا یک موضوع خاص را مشخص میکند و ما میتوانیم اجزا مشترک را فقط یکبار به کار ببریم و هنگام ساختن موضوع به آنها رجوع کنیم. هر یک از موضوعات هم میتوانند با موضوعات دیگر ترکیب و مجموعه جدیدی را بوجود آورند. این مسئله باعث انعطافپذیری و کاربرد فراوان روش MPEG۴ میشود. برای مثال به صحنه بازی تنیس توجه کنید. در یک بازی تنیس میتوان صحنه را به دو موضوع بازیکن و زمین بازی تقسیم کرد زمین بازی همواره ثابت است بنا بر این بعنوان یک موضوع ثابت همواره تکرار میشود ولی بازیکن همواره در حال حرکت است و چندین موضوع مختلف خواهد بود. این مسئله سبب کاهش پهنای باند اشغالی توسط تصاویر دیجیتالی میشود. توجه داشته باشید که علاوه بر سیگنالهای مربوط به این موضوعات سیگنالهای هماهنگ کنندهای هم وجود دارند که نحوه ترکیب و قرارگیری صحیح موضوعات را مشخص میکند.
[h=2]تصاویر رقمی(دیجیتالی) [ویرایش][/h] تصاویر سنجش شده که از تعداد زیادی مربعات کوچک(پیکسل) تشکیل شدهاند. هر پیکسل دارای یک شماره رقمی(Digital Number) میباشد که بیانگر مقدار روشنایی آن پیکسل است. به این نوع تصاویر، تصاویر رستری هم میگویند. تصاویر رستری دارای سطر و ستون میاشند.
[h=3]مقادیر پیکسلها [ویرایش][/h] مقدار انرژی مغناطیسی که یک تصویر رقومی به هنگام تصویر برداری کسب میکند، رقمهای دوتایی(Digit binary) یا بیت ها(Bits) را تشکیل میدهند که از قوه صفر تا ۲ ارزش گذاری شدهاست. هر بیت، توان یک به قوه ۲ (۱بیت=۲۱)میباشد. حداکثر تعداد روشنایی بستگی به تعداد بیتها دارد. بنابراین ۸ بیت یعنی ۲۵۶ شماره رقومی که دامنهای از ۰ تا ۲۵۵ دارد. به همین دلیل است که وقتی شما تصویر رستری از گیرنده خاصی مانند TM را وارد [[نرم افزار]]ی میکنید تغییرات میزان روشنایی را بین ۰ تا ۲۵۵ نشان میدهد.
[h=3]دقت تصویر [ویرایش][/h] دقت تصویر بستگی به شماره پیکسلها دارد. با یک تصویر ۲ بیتی، حداکثر دامنه روشنایی 2*2 یعنی ۴ میباشد که دامنه آن از ۰ تا ۳ تغییر میکند. در این حالت تصویر دقت (تفکیک پذیری لازم) را ندارد. تصویر ۸ بیتی حداکثر دامنه ۲۵۶ دارد و تغییرات آن بین ۰ تا ۲۵۵ است. که دقت بالاتری دارد.
[h=2]روشهای پردازش تصاویر [ویرایش][/h] نوشتار اصلی: روشهای پردازش تصویر
[h=2]کاربرد پردازش تصویر در زمینههای مختلف [ویرایش][/h] امروزه با پیشرفت سیستمهای تصویر برداری و الگوریتمهای پردازش تصویر شاخه جدیدی در کنترل کیفیت و ابزار دقیق به وجود آمدهاست. و هر روز شاهد عرضه سیستمهای تصویری پیشرفته برای سنجش اندازه، کالیبراسیون، کنترل اتصالات مکانیکی، افزایش کیفیت تولیدو........ هستیم.
[h=3]اتوماسیون صنعتی [ویرایش][/h] با استفاده از تکنیکهای پردازش تصویر میتوان دگرگونی اساسی در خطوط تولید ایجاد کرد. بسیاری از پروسههای صنعتی که تا چند دهه پیش پیاده سازیشان دور از انتظار بود، هم اکنون با بهرگیری از پردازش هوشمند تصاویر به مرحله عمل رسیدهاند. از جمله منافع کاربرد پردازش تصویر به شرح زیر است.
عدم اطلاع کافی مهندسین از تکنولوژی ماشین بینایی و عدم آشنایی با توجیه اقتصادی بکارگیری آن موجب شدهاست که در استفاده از این تکنولوژی تردید و در بعضی مواقع واکنش منفی وجود داشته باشد. علی رغم این موضوع، ماشین بینایی روز به روز کاربرد بیشتری پیدا کرده و روند رشد آن چشمگیر بودهاست. عملیات پردازش تصویر در حقیقت مقایسه دو مجموعه عدد است که اگر تفاوت این دو مجموعه از یک محدوده خاص فراتر رود، از پذیرفتن محصول امتناع شده و در غیر اینصورت محصول پذیرفته میشود. در زیر پروژههایی که در زمینه پردازش تصاویر پیاده سازی شدهاست، توضیح داده میشود. این پروژهها با استفاده از پردازش تصویر، شمارش و اندازه گیری اشیا، تشخیص عیوب، تشخیص ترک، دسته بندی اشیا و عملیات بیشمار دیگری را انجام میدهند:
[h=3]حمل و نقل [ویرایش][/h]
[h=2]پیوندهای بیرونی [ویرایش][/h]
پردازش تصاویر دارای دو شاخه عمدهٔ بهبود تصاویر و بینایی ماشین است. بهبود تصاویر دربرگیرندهٔ روشهایی چون استفاده از ********** محوکننده و افزایش تضاد برای بهتر کردن کیفیت دیدارمتن ضخیمی تصاویر و اطمینان از نمایش درست آنها در محیط مقصد(مانند چاپگر یا نمایشگر رایانه)است، در حالی که بینایی ماشین به روشهایی میپردازد که به کمک آنها میتوان معنی و محتوای تصاویر را درک کرد تا از آنها در کارهایی چون رباتیک و محور تصاویر استفاده شود.
در معنای خاص آن پردازش تصویر عبارتست از هر نوع پردازش سیگنال که ورودی یک تصویر است مثل عکس یا صحنهای از یک فیلم. خروجی پردازشگر تصویر میتواند یک تصویر یا یک مجموعه از نشانهای ویژه یا متغیرهای مربوط به تصویر باشد. اغلب تکنیکهای پردازش تصویر شامل برخورد با تصویر به عنوان یک سیگنال دو بعدی و بکاربستن تکنیکهای استاندارد پردازش سیگنال روی آنها میشود. پردازش تصویر اغلب به پردازش دیجیتالی تصویر اشاره میکند ولی پردازش نوری و آنالوگ تصویر هم وجود دارند. این مقاله در مورد تکنیکهای کلی است که برای همه آنها به کار میرود.
[h=2]عملیات اصلی در پردازش تصویر [ویرایش][/h]
- تبدیلات هندسی: همانند تغییر اندازه، چرخش و...
- رنگ: همانند تغییر روشنایی، وضوح و یا تغییر فضای رنگ
- ترکیب تصاویر: ترکیب دو و یا چند تصویر
- فشرده سازی تصویر: کاهش حجم تصویر
- قطعه بندی تصویر: تجزیهٔ تصویر به قطعات با معنی
- تفاوت تصاویر: به دست آوردن تفاوتهای تصویر
- میانگین گیری: به دست آوردن تصویر میانگین از دو تصویر
برای ذخیرهسازی تصاویر باید حجم اطلاعات را تا جایی که ممکن است کاهش داد و اساس تمام روشهای فشردهسازی کنار گذاردن بخشهایی از اطلاعات و دادهها است.
ضریب یا نسبت فشردهسازی است که میزان و در صد کنار گذاشتن اطلاعات را مشخص میکند. این روش ذخیرهسازی و انتقال اطلاعات را آسانتر میکند و پهنایباند و فرکانس مورد نیاز کاهش مییابد.
امروزه روشهایی متعدد و پیشرفته برای فشردهسازی وجود دارد. فشردهسازی تصویر از این اصل مهم تبعیت میکند که چشم انسان حد فاصل دو عنصر تصویری نزدیک به هم را یکسان دیده و تمایز آنها را نمیتواند تشخیص دهد. همچنین اثر نور و تصویر برای مدت زمان معینی در چشم باقی مانده و از بین نمیرود که این ویژگی در ساخت تصاویر متحرک مورد توجه بودهاست.
- روش JPEG
- روش MPEG
- روش MP۳
- روش MPEG۲
- روش MPEG ۴
همانطوریکه در آموزش زبان کلمات به صورت مجزا و جداگانه قرار داده میشوند و ما با مرتب کردن آن جملات خاصی میسازیم و میتوانیم در چند جمله، کلمات مشترک را فقط یکبار بنویسیم و هنگام مرتب کردن آنها به کلمات مشترک رجوع کنیم، در اینجا هم هر یک از این اجزا یک موضوع خاص را مشخص میکند و ما میتوانیم اجزا مشترک را فقط یکبار به کار ببریم و هنگام ساختن موضوع به آنها رجوع کنیم. هر یک از موضوعات هم میتوانند با موضوعات دیگر ترکیب و مجموعه جدیدی را بوجود آورند. این مسئله باعث انعطافپذیری و کاربرد فراوان روش MPEG۴ میشود. برای مثال به صحنه بازی تنیس توجه کنید. در یک بازی تنیس میتوان صحنه را به دو موضوع بازیکن و زمین بازی تقسیم کرد زمین بازی همواره ثابت است بنا بر این بعنوان یک موضوع ثابت همواره تکرار میشود ولی بازیکن همواره در حال حرکت است و چندین موضوع مختلف خواهد بود. این مسئله سبب کاهش پهنای باند اشغالی توسط تصاویر دیجیتالی میشود. توجه داشته باشید که علاوه بر سیگنالهای مربوط به این موضوعات سیگنالهای هماهنگ کنندهای هم وجود دارند که نحوه ترکیب و قرارگیری صحیح موضوعات را مشخص میکند.
[h=2]تصاویر رقمی(دیجیتالی) [ویرایش][/h] تصاویر سنجش شده که از تعداد زیادی مربعات کوچک(پیکسل) تشکیل شدهاند. هر پیکسل دارای یک شماره رقمی(Digital Number) میباشد که بیانگر مقدار روشنایی آن پیکسل است. به این نوع تصاویر، تصاویر رستری هم میگویند. تصاویر رستری دارای سطر و ستون میاشند.
[h=3]مقادیر پیکسلها [ویرایش][/h] مقدار انرژی مغناطیسی که یک تصویر رقومی به هنگام تصویر برداری کسب میکند، رقمهای دوتایی(Digit binary) یا بیت ها(Bits) را تشکیل میدهند که از قوه صفر تا ۲ ارزش گذاری شدهاست. هر بیت، توان یک به قوه ۲ (۱بیت=۲۱)میباشد. حداکثر تعداد روشنایی بستگی به تعداد بیتها دارد. بنابراین ۸ بیت یعنی ۲۵۶ شماره رقومی که دامنهای از ۰ تا ۲۵۵ دارد. به همین دلیل است که وقتی شما تصویر رستری از گیرنده خاصی مانند TM را وارد [[نرم افزار]]ی میکنید تغییرات میزان روشنایی را بین ۰ تا ۲۵۵ نشان میدهد.
[h=3]دقت تصویر [ویرایش][/h] دقت تصویر بستگی به شماره پیکسلها دارد. با یک تصویر ۲ بیتی، حداکثر دامنه روشنایی 2*2 یعنی ۴ میباشد که دامنه آن از ۰ تا ۳ تغییر میکند. در این حالت تصویر دقت (تفکیک پذیری لازم) را ندارد. تصویر ۸ بیتی حداکثر دامنه ۲۵۶ دارد و تغییرات آن بین ۰ تا ۲۵۵ است. که دقت بالاتری دارد.
[h=2]روشهای پردازش تصاویر [ویرایش][/h] نوشتار اصلی: روشهای پردازش تصویر
[h=2]کاربرد پردازش تصویر در زمینههای مختلف [ویرایش][/h] امروزه با پیشرفت سیستمهای تصویر برداری و الگوریتمهای پردازش تصویر شاخه جدیدی در کنترل کیفیت و ابزار دقیق به وجود آمدهاست. و هر روز شاهد عرضه سیستمهای تصویری پیشرفته برای سنجش اندازه، کالیبراسیون، کنترل اتصالات مکانیکی، افزایش کیفیت تولیدو........ هستیم.
[h=3]اتوماسیون صنعتی [ویرایش][/h] با استفاده از تکنیکهای پردازش تصویر میتوان دگرگونی اساسی در خطوط تولید ایجاد کرد. بسیاری از پروسههای صنعتی که تا چند دهه پیش پیاده سازیشان دور از انتظار بود، هم اکنون با بهرگیری از پردازش هوشمند تصاویر به مرحله عمل رسیدهاند. از جمله منافع کاربرد پردازش تصویر به شرح زیر است.
- افزایش سرعت و کیفیت تولید
- کاهش ضایعات
- اصلاح روند تولید
- گسترش کنترل کیفیت
عدم اطلاع کافی مهندسین از تکنولوژی ماشین بینایی و عدم آشنایی با توجیه اقتصادی بکارگیری آن موجب شدهاست که در استفاده از این تکنولوژی تردید و در بعضی مواقع واکنش منفی وجود داشته باشد. علی رغم این موضوع، ماشین بینایی روز به روز کاربرد بیشتری پیدا کرده و روند رشد آن چشمگیر بودهاست. عملیات پردازش تصویر در حقیقت مقایسه دو مجموعه عدد است که اگر تفاوت این دو مجموعه از یک محدوده خاص فراتر رود، از پذیرفتن محصول امتناع شده و در غیر اینصورت محصول پذیرفته میشود. در زیر پروژههایی که در زمینه پردازش تصاویر پیاده سازی شدهاست، توضیح داده میشود. این پروژهها با استفاده از پردازش تصویر، شمارش و اندازه گیری اشیا، تشخیص عیوب، تشخیص ترک، دسته بندی اشیا و عملیات بیشمار دیگری را انجام میدهند:
- اندازه گیری و کالیبراسیون
- جداسازی پینهای معیوب
- بازرسی لیبل و خواندن بارکد
- بازرسی عیوب چوب
- بازرسی قرص
- بازرسی و دسته بندی زعفران
- درجه بندی و دسته بندی کاشی
- بازرسی میوه
- بازرسی شماره چک
[h=3]حمل و نقل [ویرایش][/h]
- تشخیص شماره پلاک خودرو
- نرمافزار شمارش خودروهای عبوری از عرض خیابان
[h=2]پیوندهای بیرونی [ویرایش][/h]
- پردازش تصویر چیست؟
- کتابها، منابع و مقالات جهت یادگیری پردازش تصویر
- پردازش تصویر
- پردازش تصاویر و علائم اپتیکی
- بینایی کامپیوتر و پردازش تصاویر
- تشخیص چهره
- مقدمهای بر ریاضیات کاربردی (انگلیسی)
- Strang, Gilbert (July 19, 2005), Linear Algebra and Its Applications (۴th ed.), Brooks Cole, ISBN 978-0-03-010567-8
- Gonzalez, R. C. , and Woods, R. E. (۲۰۰۲), Digital Image Processing (۲nd ed.), Prentice-Hall, Inc. , ISBN 0-201-18075-8
