کاربردهای پردازش تصویر

کاربردهای پردازش تصویر

از آنجا که کاربردهای پردازش تصویر دیجیتال طیف گسترده‌ای دارد و تقریباً تمامی حوزه‌های فنی توسط آن دستخوش تغییر شده‌اند؛ به برخی از پرکاربردترین آنها می‌پردازیم.

پردازش تصویر دیجیتال تنها به اصلاح رزلوشن تصاویر دوربین­های شخصی ما و یا تنظیم روشنایی عکس و از این دست تغییرات محدود نمی‌شود؛ بلکه کاربردهای بسیار بیش­تری از آن وجود دارد.

امواج الکترومغناطیسی را می‌توان به عنوان رشته‌ای از ذرات در نظر گرفت که هر ذره با سرعت نور در حرکت است. هر ذره حاوی بسته‌ای از انرژی است که به آن فوتون گفته می‌شود. طیف امواج الکترومغناطیس براساس طول موج در زیر نشان داده شده است.

در این طیف، ما تنها قادر به دیدن بخش مرئی امواج هستیم که شامل هفت رنگ بنفش، نیلی، آبی، سبز، نارنجی، زرد و قرمز می­شود.

چشم ما تنها قابلیت دیدن بخش مرئی این طیف را دارد که بازتاب این طیف از اشیاء را می‌بینیم. اما یک دوربین توانایی دیدن طیف­های بیشتری را دارد که در محدوده دید چشم انسان نیست. تحلیل تمام این اطلاعات می­تواند به سادگی و با استفاده از تکنیک­های مشخصی توسط پردازش تصویر دیجیتال انجام شود.

با درک این موضوع یک سوال اساسی در ذهن شکل می­گیرد که:

چرا ما به پردازش دیگر بخش‌های امواج الکترومغناطیسی احتیاج داریم؟

پاسخ به این سوال واضح است؛ دلیل آن کاربرد سایر طیف­های نور در ابزارهای مختلفی است که به­طور مستقیم و غیر مساقیم در زنگی ما تأثیر دارد. برای مثال: اشعه ایکس کاربرد بسیار گسترده‌ای در حوزه پزشکی دارد و تحلیل پرتوهای گاما در پرتودرمانی و مشاهدات نجومی مورد استفاده قرار می‌گیرد. درمورد اغلب طیف نیز همین مسئله صادق است.

کاربردهای پردازش تصویر دیجیتال #

برخی حوزه‌های بزرگ که در آن‌ها پردازش تصویر دیجیتال کاربرد دارد:

افزایش وضوح و ترمیم تصویر #

افزایش وضوح و ترمیم تصویر به فرایندی گفته می‌شود که تصاویر گرفته شده با دوربین‌های دیجیتالی به­منظور بهبود تصویر یا دستیابی به نتیجه دلخواه دستکاری و تغییراتی در آن اعمال می­شود. تغییراتی عمدتاً مشابه آن را در نرم­افزار فوتوشاپ می­بینیم.

این فرایند معمولاً شامل اعمالی است؛ مانند: زوم کردن، محو کردن، افزایش وضوح، اندازه خاکستری در رنگ، شناسایی لبه‌ها، بازیابی و تشخیص تصویر می‌شود.

تصویر اصلی

حوزه پزشکی #

برخی از کاربردهای پردازش تصویر دیجیتال در حوزه پزشکی عبارتند از:

  • تصویربرداری پرتو گاما
  • اسکن PET (برش نگاری با گسیل پوزیترون Positron emission tomography)
  • تصویربرداری اشعه ایکس
  • سی تی اسکن
  • تصویربرداری فرابنفش UV

سنجش از دور(remote sensing) #

در سنجش از دور، برخی نواحی از کره زمین توسط ماهواره و یا سنجنده­های ارتفاعات پایین اسکن می­شود و سپس برای دستیابی به اطلاعات موردنظر آن­ها را با تکنیک­های پردازش تصویر بررسی

می­کنند. از کاربردهای پردازش تصویر دیجیتال در این حوزه، می­توان به شناسایی خسارات

زیرساختی که بر اثر زمین لرزه ایجاد شده‌؛ اشاره کرد.

از آنجا که محدوده تحت تأثیر زمین لرزه معمولاً وسیع است، با چشم انسانی نمی‌توان میزان خسارات را براورد کرد. حتی اگر شدنی باشد هم فرایندی بسیار زمانبر و مشکل خواهد بود. بنابراین یک راه حل برای ان مسئله پردازش تصویر دیجیتال است. تصویری ماهواره­ای از ناحیه تحت تأثیر را ضبط کرده و سپس برای شناسایی انواع خسارات ایجاد شده توسط زمین لرزه مورد تحلیل قرار می‌گیرد.

مراحل کلیدی در این تحلیل عبارتند از:

  • استخراج لبه‌ها
  • تحلیل و بهبود انواع لبه‌ها

انتقال و کدگذاری #

یکی از کاربردهای پردازش تصویر دیجیتال، انتقال و کدگذاری است. نخستین تصویری که از طریق سیم انتقال یافت از لندن به نیویورک توسط کابلی زیردریا بود

که برای رسیدن به مقصد از لحظه ارسال آن حدود سه ساعت زمان نیاز بود.

نخستین تصویر ارسال شده از طریق سیم

حالا فقط تصور کنید که ما امروزه می‌توانیم ویدیوهای زنده ببینیم و فیلم­ها را از قاره‌ای به قاره دیگر تنها با تأخیر چندثانیه‌ای انتقال دهیم. بنابراین پیشرفت‌های زیادی در این زمینه صورت گرفته است. این حوزه تنها به مسئله انتقال نمی‌پردازد، بلکه به کدگذاری تصاویر و المان­های آن نیز می‌پردازد. ساختارهای متعددی توسعه پیدا کرده که می­توان با استفاده از طیف وسیع باندها، کدگذاری تصاویر و حتی بارگذاری لحظه‌ای آن در اینترنت را انجام داد.

بینایی ماشین #

چالش‌های زیادی وجود دارد که امروزه ماشین­های هوشمند با آن مواجه هستند. یکی از بزرگترین آن‌ها افزایش دید و بینایی ماشین است؛ که یک ربات بتواند اشیاء را ببیند، و آن‌ها را تشخیص دهد. پیشرفت‌های زیادی در این حوزه انجام شده و حوزه مستقل دیگری تحت عنوان بینایی کامپیوتر برای آن توسعه داده شده است.

تشخیص موانع #

تشخیص موانع یکی از وظایف معمول در پردازش تصویر است و شامل شناسایی انواع مختلف اشیاء درون تصویر و سپس محاسبه دقیق فاصله حسگر دوربین تا مانع در فضای واقعی می‌شود.

ربات‌های مسیریاب #

بیشتر ربات‌های امروزی بر اساس دنبال کردن یک خط عمل مسیریابی را انجام می­دهند و به آن‌ها  ربات مسیریاب گفته می‌شود. این روند به ربات کمک می‌کند که در مسیری حرکت کرده و وظایفی را انجام دهد. این دستاورد نیز توسط تکنیک­های پردازش تصویر ایجاد شده است.

پردازش رنگ #

پردازش رنگ شامل پردازش تصاویر رنگی و فضاهای رنگی مختلفی است که در تصویر وجود دارد. به طور مثال مدل رنگی RGB، YCbCr، HSV جز دسته پردازش رنگ قرار می­گیرد. این حوزه همچنین شامل مطالعه انتقال، ذخیره‌سازی و کدگذاری این تصاویر رنگی نیز می‌شود.

تشخیص الگو #

این حوزه از پردازش تصویر از فنون مختلف دیگر که شامل یادگیری ماشین می­شود؛ استفاده می‌کند. در تکنیک تشخیص الگو، از پردازش تصویر برای شناخت اشیاء در عکس استفاده می‌شود و یادگیری ماشین به آموزش ماشین برای شناسایی الگو و تشخیص تغییرات در آن کمک می­کند.

یادگیری ماشین به کامپیوتر کمک می­کند که در شناسایی برخی الگوها مانند: شناسایی دستخط، شناسایی تصاویر و … را به بهترین شکل عمل کند.

پردازش ویدیو #

ویدیو چیزی به جز مجموعه‌ای از تصاویر که با سرعت زیادی جابجا می‌شوند؛ نیست. کیفیت ویدیو به تعداد فریم در هر ثانیه و کیفیت هر فریم یا تصویر بستگی دارد. پردازش ویدیو شامل کاهش اختلالات تصویری، بهبود جزئیات، تشخیص حرکت، تبدیل‌های نرخ فریم، تبدیل نرخ نسبت تصویر، تبدیل فضای رنگی و … می‌شود.

منابع #

لینک کوتاه این مقاله:
امیرمحمد توحیدی
امیرمحمد توحیدی

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوشته های تازه
دسته ها
پر بازدیدها
آخرین دیدگاه ها