دانلود جزوه پردازش تصاویر دیجیتال

جزوه پردازش تصاویر دیجیتال
دانلود جزوه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

سال هاي 1290 از تصوير برداري ديجيتال در كاربرد هاي پزشكي استفاده شد به طوريكه در سال هاي 1292 آقايان Hounsfield و Cormack برنده جايزه نوبل به خاطر اختراع توموگرافي)tomography( شدند كه اين اختراع مبناي تكنولوژي سي تي اسكن مي باشد. از سال هاي 1290 تا كنون تكنيك هاي پردازش تصاوير ديجيتال در بسياري زمينه ها از جمله صنعتي، نظامي، هوايي، پزشكي و … مورد استفاده قرار گرفتند. مثلا در واحد كنترل كيفيت نهايي يك كارخانه توليد كننده مدار الكترونيكي مانند مادربرد، يك سيستم پردازش تصوير مي تواند تعبيه شود كه عكس مدار را به عنوان ورودي گرفته و آن را مورد پردازش و بازرسي قرار دهد و در صورتي كه همه قطعات و اجزاي لازم بر روي آن نصب شده باشد، آن را تاييد و در غير اين صورت با واكنش مناسب و پيغام مناسب به كاربر اطلاع دهد .از ديگر مواردي كه مي توان به عنوان كاربرد پردازش تصوير مطرح نمود عبارتند از: تشخيص پلاك خودرو – تشخيص اثر انگشت

مراحل اصلي و كليدي در پردازش تصاوير ديجيتال:
)Image Acquisition( تشكيل و دريافت تصوير -1
با در نظر گرفتن يك مساله) problem domain( اولين مرحله در پروژه هاي پردازش تصوير ، تشكيل تصوير) image acquisition( مي باشد . در خلال اين مرحله بايد در مورد نوع تصوير برداري و كيفيت آن تصميم گيري شود . مثلا اگر مسئله مورد نظر تشخيص پلاك خودرو ، تشخيص تركيدگي لوله گاز زيرزميني ، كنترل كيفيت جوشكاري ، تشخيص چهره و … باشد در مورد هركدام بايد دوربين هاي خاص ، مناسب با نوع مسئله انتخاب گردد .

)image enhancement (ارتقا تصوير -5
در اين مرحله تصوير دريافت شده تا حد امكان ارتقا داده مي شود تا تصوير بهتر و مفيدتري براي استفاده انسان يا ماشين حاصل گردد .

)image restoration (بازيافت )ترميم( تصوير -3
هدف از اين مرحله بازيابي عكس مي باشد كه آسيب ديده است . در اين حالت سعي مي شود كه منبع آسيب شناسايي شود و عمليات معكوس انجام شود تا عكس به حالت قبل از خرابي بازگردانده شود . اين مرحله تا حدي شبيه مرحله ي قبل يعني ارتقا تصوير مي باشد با اين تفاوت كه نسبت به آن هدفمند تر) more objective( مي
باشد يعني در اين مرحله منبع مشكل ، شناسايي مي شود و سعي در اجراي فرآيند معكوس جهت برطرف كردن مشكل صورت مي گيرد.

1- )morphological processing (پردازش مورفولوجيكي
هدف از اين مرحله معمولا اصلاح و تغيير شكل اشيا موجود در عكس مي باشد . يك سري عمليات بر روي تصوير صورت مي گيرد تا تصوير حاصل از لحاظ شكل مناسب تر باشد.

2- )segmentation (بخش بندي
هدف از بخش بندي يك تصوير تقسيم پيكسل هاي آن به گروههايي مي باشد كه هر گروه مشخص كننده ي يك شي در تصوير مي باشد .

)object recognition (شناسايي شي -9
هدف از اين مرحله تشخيص يك شي مي باشد. در اين حالت با توجه به اينكه اشيا موجود در عكس سگمنت شده اند، مي توان هر شي موجود در عكس را از لحاظ رنگ يا شكل يا ساير خصوصيات بررسي نمود تا شي مورد علاقه) object of interest ( شناسايي شود.

)description & representation (نمايش و توصيف -9
در اين مرحله شي موجود در تصوير نمايش يا توصيف مي شود. مثلا تصميم گرفته مي شود كه نقاط مرزي شي مختصاتش به صورت يك آرايه نشان داده شود .

علاوه بر مراحل فوق مي توان پردازش هاي زير را نيز داشت:
1. فشرده سازي تصوير) image compression( : در اين مبحث از پردازش تصوير برداري نحوه فشرده سازي تصوير جهت ذخيره يا انتقال با فرمت هاي مختلف تمركز صورت مي گيرد .

2. پردازش تصاوير رنگي: در اين مبحث از پردازش تصوير،تصاوير رنگي مورد پردازش و تحليل قرار مي گيرند.

سيستم بينايي انسان
بهترين مدل بينايي موجود، سيستم بينايي انسان است. دانستن چگونگي تشكيل تصاوير در چشم، مي تواند به ما در درك بيشتر مفاهيم پردازش تصاوير ديجيتال كمك كند. در اين قسمت به ارايه مختصري از سيستم بينايي انسان خواهيم پرداخت.

ساختمان چشم انسان
عدسي )lens( چشم، نور را از شي به شبكيه) retina( متمركز مي كند. شبكيه از دريافت كننده هاي نور كه به آنها مخروط )cons( و ميله) rods( مي گويند ،پوشيده شده است.
مخروط ها، در اطراف فرو رفتگي )fovea( شبكيه متمركز شده اند و بسيار به رنگ حساس هستند. ميله ها گسترده تر از مخروط ها هستند و به سطوح پايين روشنايي حساس هستند.
در شكل زير اجزاي اصلي در ساختار چشم نشان داده شده است:

تشکيل تصوير در چشم
ماهيچه هاي چشم به منظور تغيير شكل عدسي استفاده مي شوند كه به ما اجازه مي دهد كه اشياء را در فاصله هاي دور يا نزديك مشاهده كنيم.

تصوير روي شبكيه متمركز شده و باعث مي شود كه مخروط ها و ميله ها برانگيخته شوندكه در نهايت سيگنال هايي را به مغز مي فرستند.

انطباق و تبعيض روشنايي
سيستم بينايي انسان مي تواند حدود 1010 سطح شدت نور مختلف را درك كند. اگرچه در هر زمان ما فقط مي توانيم بين تعداد كمي از آنها تمايز قائل شويم كه به آن ها انطباق روشنايي مي گويند.
به طور مشابه درك شدت نور از يك منطقه به شدت نور مناطق اطراف آن بستگي دارد.

نور و طيف الکترومغناطيسي
نور فقط بخش خاصي از طيف الكترومغناطيسي است كه مي تواند با چشم انسان حس شود.
طيف الكترومغناطيسي با توجه به طول موج هاي مختلف فرم هاي انرژي تقسيم بندي مي شود.

 

 

دانلود رایگان خلاصه کتاب جزوه پردازش تصاویر دیجیتال

بازتاب نور
رنگي كه ما درك مي كنيم توسط طبيعت نور منعكس شده از شئ مشخص مي شود. به طور مثال اگر نور سفيد به يك شئ سبز بتابد، بيشتر طول موج ها جذب شده و نور سبز از شئ بازتاب مي شود.

نمونه برداري، کوانتيزه کردن و رزولوشن
قبل از بيان مفاهيم فوق در ادامه، ابتدا چگونگي گرفتن يك عكس ديجيتال از صحنه هاي دنياي واقعي را مورد بررسي قرار مي دهيم. براي اين منظور، مفاهيم زير بايد تشريح گردند:
– حس كردن و نشان دادن تصوير
– نمونه برداري و كوانتيزه كردن
– رزولوشن
قبل از اين كه ما در مورد اكتساب تصوير بحث كنيم يادآور مي شويم كه يك دانلود کتاب پردازش تصویر دیجیتال گونزالس فارسی ديجيتال از m سطر و n ستون از پيكسل ها كه هر كدام از آنها مقداري را ذخيره مي كنند تشكيل شده است.
مقادير پيكسلها اكثرا داراي سطح خاكستري) gray level( در بازه ي 0 تا 522 مي باشند .يك تصويررا مي توانيم همانند شكل زير در قالب يك ماتريس نمايش دهيم:

موارد معمول شدت نور و صحنه مي تواند شامل موارد زير باشد:
– تصوير اشعه ي ايكس از استخوان
– تصوير يك جنين
– تصوير الكتروميكروسكوپي يك مولكول

حس کردن تصوير
سطح انرژي وارد شده به ماده حسگر به نوع آن انرژي واكنش مي دهد كه در نتيجه ي آن ولتاژ توليد مي كند. مجموعه اي از سنسورها براي گرفتن عكس چيده شده اند.

نمونه برداري و کوانتيزه کردن عکس
يك سنسور ديجيتال مي تواند فقط تعداد محدودي از نمونه ها را در مجموعه ي مجزاي سطح انرژي اندازه بگيرد.
كوانتيزه كردن يك پردازش سيگنال دنباله دار آنالوگ به نمايش ديجيتال اين سيگنال ها است.

يادآوري مي كنيم كه يك تصوير ديجيتال تقريبي از صحنه ي دنياي واقعي است.

رزولوشن مكاني يك تصوير به اين كه چگونه نمونه برداري كرده ايم، تعيين مي شود.
رزولوشن مكاني به سادگي به جزئيات قابل درك يك تصوير اشاره مي كند.
– متخصصان بينايي اغلب در مورد سايز پيكسل صحبت مي كنند.
– طراحان گرافيكي در مورد نقطه در اينچ (DPI) صحبت خواند كرد.

شدت سطح رزولوشن به تعداد شدت سطح هاي استفاده شده براي بيان يك تصوير اشاره مي كند.
– هر چه شدت سطح مورد استفاده بيشتر باشد، ظرافت سطح جزئيات قابل مشاهده در تصوير بيشتر است.
– شدت سطح رزولوشن معمولا تعداد بيت هاي استفاده شده براي ذخيره ي هر سطح شدت را به ما مي دهد.
چقدر رزولوشن کافي است؟
هميشه سوال بزرگ در مورد رزولوشن اين است كه چقدر رزولوشن كافي است؟

– اين كاملا به چيزهايي كه در تصوير وجود دارد و اين كه ما چه كاري دوست داريم با آنها انجام دهيم بستگي دارد.
– سوال هاي كليدي آن عبارتند از:
آيا تصوير زيبا و دلپذير به نظر مي رسد؟
آيا شما مي توانيد چيزهاي مورد نياز خود را در داخل تصوير ببينيد؟
تصوير سمت راست براي اين كه تعداد ماشين ها را دانلود جزوه پردازش تصاویر دیجیتال كنيم خوب است، اما براي خواندن پلاك ماشين.

 

 

آموزش و مراحل پردازش تصاویر

نکته اي درباره ي سطح خاکستري
سطوح خاكستري تصاوير معمولا در بازه 255[-0] قرار دارند كه 0 بيانگر سياه و 522 بيانگر سفيد بوده است.
اين بازه از تكنولوژي صفحات نمايشي نشات مي گيرد و دليلي ديگر مبني بر اين كه چرا از اين بازه استفاده مي كنيم، وجود ندارد. همچنين مي توان اين بازه را بين 0 تا 1 در نظر گرفت .براي بسياري از عمليات هاي پردازش تصوير در ادامه بحث، سطح خاكستري در بازه 0 تا 1 فرض شده است.

 

 

روشهای دیگری وجود دارند که باید از ماسکهای 5*5 استفاده کنند .این سایز ماسک می تواند 33 میلیون حالت مختلف را در بر گیرد که برای هر پیکسل باید چک شود. بهترین راه استفاده از یک روش دو مرحله ای است که هر دو مرحله از ماسک 3*3 استفاده می کنند:
– مرحله اول: پیکسلهائی که باید بر روی آنها کار شود جدا می شوند .
– مرحله دوم: تصویر اصلی با تصویر بدست آمده مقایسه می شود .
در این روش نیز از جداول جستجو استفاده میشود.

تمرین:برنامه ای بنویسید که عملیات را Dilation,opening,closing Erosion انجام دهد.

از نظر ریاضی، استفاده ای که از این تکنیک میکنیم، این است که بتوانیم تصویرمان رابا مجموعه های ریاضی معادل کنیم. در حقیقت هر مجموعه بازگوکننده ی یک آبجکت در تصویر است به این معنا که اگه آبجکتی در تصویر وجود داشته باشدکه تمام پیکسل هایش سیاه باشد، میتواند باز گو کننده ی یک مجموعه ی مستقل در فضای Morphology باشد برای تصاویر باینری معادل ریاضی که برای مجموعه ها در نظر گرفته میشود، مجموعه های دوبعدی است، به این معنا که اعضای آن عضو مجموعه ی Z^2 هستند . بنابر این اگر آبجکت سیاه در تصویر ما موجود باشد، اعضای مجموعه مختصات مولفه های سیاه درون آبجکت هستند ؛ لذا توانستیم از آبجکت یک تعریف ریاضی ارائه کنیم .. اگر فضای رنگی ما Gray Level باشد ، بعد مجموعه ی ما به فضای Z^3 تبدیل می شود و اینجا مجموعه ی ما سه بعدی است که دو بعدش به مختصات پیکسل ها اختصاص دارند و یک بعدهم به مولفه های رنگی) Color Distribution Factor( آبجکت مورد نظردرون تصویر اختصاص پیدا میکند .
همان طور که متوجه شدید ، با بالا بردن ابعاد مجموعه در فضای Z میتوانیم انعطاف فضاهای رنگی دیگری را هم برای آبجکت ها در نظر بگیریم.
اکثر روشهای ریخت شناختی بر روی همسایه های 3*3 عمل می کنند.پیکسل مورد توجه (X)درمرکز این پنجره واقع است.همسایه ها به صورت x0 – x7 نامگذاری می شوند.