پرديس فناوري کيش _ طرح ملي مشاوره متخصصين صنعت و مديريت _ گروه فناوري اطلاعات و ارتباطات
مقدمه اي برپردازش تصوير
در اوايل دهه ۶۰ سفينه فضايي رنجر ۷ که متعلق به ناسا است.شروع به ارسال تصاوير تلويزيوني مبهمي از سطح ماه به زمين کرد.
[list]
[*]استخراج جزئيات تصوير براي يافتن محلي براي فرود سفينه آپولو نيازمند اعمال تصميماتي روي تصاوير بود.
[*]اين کار مهم به عهده لابراتوار JPL Jet Propulsion قرار داده شد.
[*]بدين ترتيب زمينه تخصصي پردازش تصاوير رقومي آغاز گرديد و مثل تمام تکنولوژي های ديگر سريعاً استفاده هاي متعدد پيدا کرد.
[/list]از سال ۱۹۶۴ تاكنون، موضوع پردازش تصوير، رشد فراواني كرده است. علاوه بر برنامه تحقيقات فضايي، اكنون از فنون پردازش تصوير، در موارد متعددي استفاده مي شود. گر چه اغلب اين مسائل با هم نامرتبط هستند، اما عموما نيازمند روش هايي هستند كه قادر به ارتقاي اطلاعات تصويري براي تعبير و تحليل انسان باشد.
براي نمونه در پزشكي شيوه هاي رايانه اي Contrast تصوير را ارتقا مي دهند يا اين كه براي تعبير آسانتر تصاوير اشعه ايكس يا ساير تصاوير پزشكي، سطوح شدت روشنايي را با رنگ، رمز مي كنند.
متخصصان جغرافيايي از اين روش ها يا روش هاي مشابه که براي مطالعه الگوهاي آلودگي هوا است .
و با تصوير برداري هوايي و ماهواره اي بدست آمده است استفاده مي كنند.
در باستان شناسي نيز روش هاي پردازش تصوير براي بازيابي عكس هاي مات شده اي است.كه تنها باقي مانده آثار هنري نادر هستند ،مورد استفاده قرار مي گيرد. در فيزيك و زمينه هاي مرتبط، فنون رايانه اي بارها تصاوير آزمايش هاي مربوط به موضوعاتي نظير پلاسماهاي پرانرژي و تصاوير ريزبيني الكتروني را ارتقا داده اند. كاربردهاي موفق ديگري از پردازش تصوير را نيز مي توان در نجوم، زيست شناسي، پزشكي هسته اي، اجراي قانون، دفع و صنعت بيان كرد.
مفهوم پردازش تصوير :
اگر بخواهیم بصورت مختصر مفهوم پردازش تصویر را بیان کنیم میتوان گفت که شما یک تصویر یا مجموعه ای از تصاویر (چه عکس ، چه ویدئو) دارید که میخواهید با انجام کارهایی بر روی این تصاویر خروجی معنی و مشخصی از تصاویر بگیرید .
این کار یا فراید که روی تصویر انجام میدهید .می‌توانند برای افزایش دقت تصویر باشند (Image enhancement) یا می‌توانند .برای جداکردن یک بخش مشخص از تصویر (Image segmentation) باشند و…
تعریف ویکی پدیا از پردازش تصویر :
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 است .با دوربین دیجیتال یا پویش شده توسط پویشگر هستند سر و کار دارد.
پردازش تصاویر دارای دو شاخه عمده بهبود تصاویر و بینایی ماشین است.
[list]
[*]بهبود تصاویر دربرگیرنده روشهایی چون استفاده از فیلتر محوکننده و افزایش تضاد برای بهتر کردن کیفیت دیداری تصاویر و اطمینان از نمایش درست آنها در محیط مقصد (مانند چاپگر یا نمایشگر رایانه)است.
[*]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.
[/list]در معنای خاصتر پردازش تصویر عبارت است از هر نوع پردازش سیگنالی که ورودی آن یک تصویر است .(مثل عکس یا صحنه‌ای از یک فیلم) اما خروجی پردازشگر تصویر می‌تواند .یک تصویر یا یک مجموعه از نشانهای ویژه یا متغیرهای مربوط به تصویر باشد.
در اغلب موارد هنگام پردازش تصویر ، تصویر را بعنوان یک سیگنال دو بعدی (تصاویر سیاه و سفید) و یا سه بعدی (تصاویر رنگی) در نظر میگیرند. و با بکار بردن تکنیک های استاندارد پردازش سیگنال آن تصویر را پردازش میکنند.
برخي از موضوعات مهم درحيطه پردازش تصوير عبارت است از :
ناحيه بندي تصوير
ناحیه بندی تصویر عبارت است از تفکیک پیکسل های تصویر به نواحی مجزایی که بر حسب ویژگی هایی مانند شدت روشنایی، بافت و یا رنگ، یکسان هستند. و یا تا حد ممکن همبستگی دارند.ناحیه بندی تصاویر در بسیاری از کارهای پردازشی بر روی تصاویر چون تصاویر درمانی، بینایی ماشین، فشرده سازی تصویرو...است. نیازی ضروری و مهم برای شروع پردازش بر روی شی یا بافت مورد نظر می باشد.
تشخيص اشياء
شی به همه چیزهایی که در یک تصویر وجود دارد اطلاق می شود. و فرایند تشخیص شی در تصویر به ساده ترین تحلیل تا پیشرفته ترین تحلیلی که ممکن است با دیدن یک تصویر صورت بگیرد اطلاق می شود.مانند تشخیص انواع اجسام طبیعی و مصنوعی، تشخیص وضعیت هوا، تشخیص بیماری و روش درمان، تشخیص معادله و حل آن،تشخیص چهره شخص، تشخیص وضعیت اعضای بدن شخص و تشخیص وضعیت روحی شخص و ..است .همه این تشخیص ها از تصاویر قابل استنتاج است.
تشخيص چهره
روش تشخیص چهره یکی از چندین روش بیومتریک است .که دارای دقت بالا بوده و می تواند تا مدت ها قابل اتکا باشد.برخلاف روش های دیگر اعتبار سنجی که لازم بود تا کاربر حداقل PIN و کلمه عبور، را به یاد داشته باشد، در روش های تشخیص چهره، کاربر خیلی راحت با چهره خودش، می تواند در پروسه اعتبار سنجی وارد شود.در حال حاضر علاوه بر این کاربردهای کلاسیک برای تشخیص چهره، اعتبار سنجی های جدیدی پدیدار شده اند.
لبه يابي تصوير
فرآیند تشخیص لبه یکی از مهمترین تکنیک های مفید در پردازش تصویر در جداسازی و شناسایی چارچوب اصلی تصویر میباشد.شیوه های متفاوتی جهت آشکارسازی لبه دریک تصویر وجود دارد .که بامشکلاتی نظیر ازمیان رفتن داده های تصویر اصلی و عدم توانایی در لبه یابی درزوایای گوناگون مواجه هستند. هدف از تشخیص لبه، مکانیابی مرزهایی از اشیای در یک تصویر است . که پایه و اساس تجزیه و تحلیل تصویر و بینایی ماشین محسوب می شود.
کاربردهاي پردازش تصوير
[list]
[*]ابتدايي ترين کاربردهاي پردازش تصاوير رقومي دردهه ۶۰ و۷۰ جنبه هاي نظامي و جاسوسي بودکه باعث شدنياز به تصاوير با کيفيت بالاتر بوجود آيد.
[*]پس از آن مصارف ديگري براي تصاويررقومي سطح زمين پيداشد .که کاربردتصاويرچندطيفي (MultiSpectral) در کشاورزي و جنگل داري از آن جمله است.
[*]همچنين با استفاده از تصاوير دیجیتال عملياتهايي مثل کنکاش نفت درسرزمين هاي دورافتاده ويارديابي منابع آلودگي شهري ازداخل دفترکارمتخصصين آنها انجام شد.
[*]بزودي کاربردهاي زميني زيادي براي پردازش تصاوير رقومي پيدا شد .
[*]از اواسط دهه ۷۰ تا اواسط دهه ۸۰ اختراع اسکنر هاي CAT يا (Computerized Arial Topography ) و اسکنرهاي MRI يا (Magnetic Resonance Imagery ) پزشکي را متحول کردند.
[*]صنعت چاپ استفاده کننده بعدي بود.
[*]در اواخر دهه ۸۰ پردازش تصاوير رقومی وارد دنياي سرگرمي شد .بطوريکه امروزه اين نقش به امر عادي تبديل شده است.
[*]دنياي صنعت با روباتهايي که عملا مي بينند. يعني در واقع با ظهور تکنولوژي Machine Vision متحول شد.و هنوز هم در حال تحول است.
[/list]
هر ساله با سريعتر و ارزانتر شدن کامپيوتر ها و ايجاد امکان پخش تصاوير با استفاده از تکنولوژي ارتباطات، افراد بيشتري به اين تصاوير دسترسي پيدا مي کنند.
کنفرانس هاي ويدئويي يک روش زنده براي انجام بکار شده اند و کامپيوترهاي خانگي توانايي نمايش و مديريت تصاوير را به خوبي پيدا کرده اند.
خوشبختانه بابالاتر رفتن سرعت پردازش و فضاي حافظه کامپيوترهاديگر از بابت امکانات پردازش تصاوير نگراني هاکمتر شده است .و روز به روز اين روند رو به رشد ادامه پيدا مي کند.
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.
www.kishtech.ir
مقدمه اي برپردازش تصوير
در اوايل دهه ۶۰ سفينه فضايي رنجر ۷ که متعلق به ناسا است.شروع به ارسال تصاوير تلويزيوني مبهمي از سطح ماه به زمين کرد.
[list]
[*]استخراج جزئيات تصوير براي يافتن محلي براي فرود سفينه آپولو نيازمند اعمال تصميماتي روي تصاوير بود.
[*]اين کار مهم به عهده لابراتوار JPL Jet Propulsion قرار داده شد.
[*]بدين ترتيب زمينه تخصصي پردازش تصاوير رقومي آغاز گرديد و مثل تمام تکنولوژي های ديگر سريعاً استفاده هاي متعدد پيدا کرد.
[/list]از سال ۱۹۶۴ تاكنون، موضوع پردازش تصوير، رشد فراواني كرده است. علاوه بر برنامه تحقيقات فضايي، اكنون از فنون پردازش تصوير، در موارد متعددي استفاده مي شود. گر چه اغلب اين مسائل با هم نامرتبط هستند، اما عموما نيازمند روش هايي هستند كه قادر به ارتقاي اطلاعات تصويري براي تعبير و تحليل انسان باشد.
براي نمونه در پزشكي شيوه هاي رايانه اي Contrast تصوير را ارتقا مي دهند يا اين كه براي تعبير آسانتر تصاوير اشعه ايكس يا ساير تصاوير پزشكي، سطوح شدت روشنايي را با رنگ، رمز مي كنند.
متخصصان جغرافيايي از اين روش ها يا روش هاي مشابه که براي مطالعه الگوهاي آلودگي هوا است .
و با تصوير برداري هوايي و ماهواره اي بدست آمده است استفاده مي كنند.
در باستان شناسي نيز روش هاي پردازش تصوير براي بازيابي عكس هاي مات شده اي است.كه تنها باقي مانده آثار هنري نادر هستند ،مورد استفاده قرار مي گيرد. در فيزيك و زمينه هاي مرتبط، فنون رايانه اي بارها تصاوير آزمايش هاي مربوط به موضوعاتي نظير پلاسماهاي پرانرژي و تصاوير ريزبيني الكتروني را ارتقا داده اند. كاربردهاي موفق ديگري از پردازش تصوير را نيز مي توان در نجوم، زيست شناسي، پزشكي هسته اي، اجراي قانون، دفع و صنعت بيان كرد.
مفهوم پردازش تصوير :
اگر بخواهیم بصورت مختصر مفهوم پردازش تصویر را بیان کنیم میتوان گفت که شما یک تصویر یا مجموعه ای از تصاویر (چه عکس ، چه ویدئو) دارید که میخواهید با انجام کارهایی بر روی این تصاویر خروجی معنی و مشخصی از تصاویر بگیرید .
این کار یا فراید که روی تصویر انجام میدهید .می‌توانند برای افزایش دقت تصویر باشند (Image enhancement) یا می‌توانند .برای جداکردن یک بخش مشخص از تصویر (Image segmentation) باشند و…
تعریف ویکی پدیا از پردازش تصویر :
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 است .با دوربین دیجیتال یا پویش شده توسط پویشگر هستند سر و کار دارد.
پردازش تصاویر دارای دو شاخه عمده بهبود تصاویر و بینایی ماشین است.
[list]
[*]بهبود تصاویر دربرگیرنده روشهایی چون استفاده از فیلتر محوکننده و افزایش تضاد برای بهتر کردن کیفیت دیداری تصاویر و اطمینان از نمایش درست آنها در محیط مقصد (مانند چاپگر یا نمایشگر رایانه)است.
[*]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.
[/list]در معنای خاصتر پردازش تصویر عبارت است از هر نوع پردازش سیگنالی که ورودی آن یک تصویر است .(مثل عکس یا صحنه‌ای از یک فیلم) اما خروجی پردازشگر تصویر می‌تواند .یک تصویر یا یک مجموعه از نشانهای ویژه یا متغیرهای مربوط به تصویر باشد.
در اغلب موارد هنگام پردازش تصویر ، تصویر را بعنوان یک سیگنال دو بعدی (تصاویر سیاه و سفید) و یا سه بعدی (تصاویر رنگی) در نظر میگیرند. و با بکار بردن تکنیک های استاندارد پردازش سیگنال آن تصویر را پردازش میکنند.
برخي از موضوعات مهم درحيطه پردازش تصوير عبارت است از :
ناحيه بندي تصوير
ناحیه بندی تصویر عبارت است از تفکیک پیکسل های تصویر به نواحی مجزایی که بر حسب ویژگی هایی مانند شدت روشنایی، بافت و یا رنگ، یکسان هستند. و یا تا حد ممکن همبستگی دارند.ناحیه بندی تصاویر در بسیاری از کارهای پردازشی بر روی تصاویر چون تصاویر درمانی، بینایی ماشین، فشرده سازی تصویرو...است. نیازی ضروری و مهم برای شروع پردازش بر روی شی یا بافت مورد نظر می باشد.
تشخيص اشياء
شی به همه چیزهایی که در یک تصویر وجود دارد اطلاق می شود. و فرایند تشخیص شی در تصویر به ساده ترین تحلیل تا پیشرفته ترین تحلیلی که ممکن است با دیدن یک تصویر صورت بگیرد اطلاق می شود.مانند تشخیص انواع اجسام طبیعی و مصنوعی، تشخیص وضعیت هوا، تشخیص بیماری و روش درمان، تشخیص معادله و حل آن،تشخیص چهره شخص، تشخیص وضعیت اعضای بدن شخص و تشخیص وضعیت روحی شخص و ..است .همه این تشخیص ها از تصاویر قابل استنتاج است.
تشخيص چهره
روش تشخیص چهره یکی از چندین روش بیومتریک است .که دارای دقت بالا بوده و می تواند تا مدت ها قابل اتکا باشد.برخلاف روش های دیگر اعتبار سنجی که لازم بود تا کاربر حداقل PIN و کلمه عبور، را به یاد داشته باشد، در روش های تشخیص چهره، کاربر خیلی راحت با چهره خودش، می تواند در پروسه اعتبار سنجی وارد شود.در حال حاضر علاوه بر این کاربردهای کلاسیک برای تشخیص چهره، اعتبار سنجی های جدیدی پدیدار شده اند.
لبه يابي تصوير
فرآیند تشخیص لبه یکی از مهمترین تکنیک های مفید در پردازش تصویر در جداسازی و شناسایی چارچوب اصلی تصویر میباشد.شیوه های متفاوتی جهت آشکارسازی لبه دریک تصویر وجود دارد .که بامشکلاتی نظیر ازمیان رفتن داده های تصویر اصلی و عدم توانایی در لبه یابی درزوایای گوناگون مواجه هستند. هدف از تشخیص لبه، مکانیابی مرزهایی از اشیای در یک تصویر است . که پایه و اساس تجزیه و تحلیل تصویر و بینایی ماشین محسوب می شود.
کاربردهاي پردازش تصوير
[list]
[*]ابتدايي ترين کاربردهاي پردازش تصاوير رقومي دردهه ۶۰ و۷۰ جنبه هاي نظامي و جاسوسي بودکه باعث شدنياز به تصاوير با کيفيت بالاتر بوجود آيد.
[*]پس از آن مصارف ديگري براي تصاويررقومي سطح زمين پيداشد .که کاربردتصاويرچندطيفي (MultiSpectral) در کشاورزي و جنگل داري از آن جمله است.
[*]همچنين با استفاده از تصاوير دیجیتال عملياتهايي مثل کنکاش نفت درسرزمين هاي دورافتاده ويارديابي منابع آلودگي شهري ازداخل دفترکارمتخصصين آنها انجام شد.
[*]بزودي کاربردهاي زميني زيادي براي پردازش تصاوير رقومي پيدا شد .
[*]از اواسط دهه ۷۰ تا اواسط دهه ۸۰ اختراع اسکنر هاي CAT يا (Computerized Arial Topography ) و اسکنرهاي MRI يا (Magnetic Resonance Imagery ) پزشکي را متحول کردند.
[*]صنعت چاپ استفاده کننده بعدي بود.
[*]در اواخر دهه ۸۰ پردازش تصاوير رقومی وارد دنياي سرگرمي شد .بطوريکه امروزه اين نقش به امر عادي تبديل شده است.
[*]دنياي صنعت با روباتهايي که عملا مي بينند. يعني در واقع با ظهور تکنولوژي Machine Vision متحول شد.و هنوز هم در حال تحول است.
[/list]
هر ساله با سريعتر و ارزانتر شدن کامپيوتر ها و ايجاد امکان پخش تصاوير با استفاده از تکنولوژي ارتباطات، افراد بيشتري به اين تصاوير دسترسي پيدا مي کنند.
کنفرانس هاي ويدئويي يک روش زنده براي انجام بکار شده اند و کامپيوترهاي خانگي توانايي نمايش و مديريت تصاوير را به خوبي پيدا کرده اند.
خوشبختانه بابالاتر رفتن سرعت پردازش و فضاي حافظه کامپيوترهاديگر از بابت امکانات پردازش تصاوير نگراني هاکمتر شده است .و روز به روز اين روند رو به رشد ادامه پيدا مي کند.
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.
www.kishtech.ir