پردازش تصویر چیست: نمای کلی ، برنامه ها ، مزایا و موارد دیگر

یادگیری عمیق در چند سال گذشته تأثیر چشمگیری در زمینه های مختلف فناوری داشته است. یکی از داغترین مباحثی که در این صنعت ایجاد می شود ، دید رایانه است ، توانایی رایانه ها برای درک تصاویر و فیلم ها به تنهایی. خودروهای خودران ، بیومتریک و شناخت صورت همه برای کار به دید رایانه متکی هستند. در هسته دید رایانه پردازش تصویر است.

در همه چیز AI و ML متخصص شوید!

برنامه تحصیلات تکمیلی Caltech در برنامه اکتشاف AI & ML

تصویر چیست؟

قبل از پرش به پردازش تصویر ، ابتدا باید بفهمیم دقیقاً چه چیزی یک تصویر را تشکیل می دهد. یک تصویر با ابعاد آن (ارتفاع و عرض) بر اساس تعداد پیکسل ها نشان داده شده است. به عنوان مثال ، اگر ابعاد یک تصویر 500 400 400 (عرض x x) باشد ، تعداد کل پیکسل های موجود در تصویر 200000 است.

این پیکسل نقطه ای از تصویر است که سایه ، کدورت یا رنگ خاصی را به خود می گیرد. معمولاً در یکی از موارد زیر نشان داده شده است:

• Grayscale - پیکسل یک عدد صحیح با مقدار بین 0 تا 255 است (0 کاملاً سیاه و 255 کاملاً سفید است).
• RGB - پیکسل از 3 عدد صحیح بین 0 تا 255 تشکیل شده است (عدد صحیح نشان دهنده شدت قرمز ، سبز و آبی است).
• RGBA - این یک پسوند RGB با یک میدان آلفا اضافه شده است ، که نشان دهنده کدورت تصویر است.

پردازش تصویر به توالی های ثابت عملیات نیاز دارد که در هر پیکسل یک تصویر انجام می شود. پردازنده تصویر اولین دنباله عملیات را روی تصویر ، پیکسل توسط پیکسل انجام می دهد. پس از انجام این کار به طور کامل ، شروع به انجام عملیات دوم و غیره خواهد کرد. مقدار خروجی این عملیات را می توان در هر پیکسل تصویر محاسبه کرد.

پردازش تصویر چیست؟

پردازش تصویر فرآیند تبدیل یک تصویر به یک فرم دیجیتالی و انجام عملیات خاص برای به دست آوردن اطلاعات مفید از آن است. سیستم پردازش تصویر معمولاً هنگام استفاده از روشهای خاص پردازش سیگنال از پیش تعیین شده ، تمام تصاویر را به عنوان سیگنال های 2D درمان می کند.

انواع پردازش تصویر

پنج نوع اصلی پردازش تصویر وجود دارد:

• تجسم - اشیاء را پیدا کنید که در تصویر قابل مشاهده نیستند
• شناخت - اشیاء را در تصویر تشخیص یا تشخیص دهید
• تیز کردن و ترمیم - یک تصویر پیشرفته از تصویر اصلی ایجاد کنید
• تشخیص الگوی - الگوهای مختلف اطراف اشیاء موجود در تصویر را اندازه گیری کنید
• بازیابی - تصاویر را از یک پایگاه داده بزرگ از تصاویر دیجیتالی که شبیه به تصویر اصلی است ، مرور و جستجو کنید

اجزای پردازش تصویر

کامپیوتر

یک رایانه با هدف کلی ، که ممکن است هر چیزی از رایانه شخصی تا یک ابر رایانه باشد ، در یک سیستم پردازش تصویر استفاده می شود. بعضی اوقات ، به طور خاص از رایانه های ساخته شده در برنامه های تخصصی استفاده می شود تا به درجه مشخصی از عملکرد برسند.

سخت افزار برای پردازش تخصصی تصویر

این شامل دیجیتایزر و سخت افزار است که می تواند عملیات اساسی را انجام دهد ، از جمله یک واحد منطق حسابی (ALU) ، که می تواند عملیات حسابی و منطقی همزمان را در تصاویر کامل انجام دهد.

ذخیره گسترده

در برنامه های مربوط به پردازش تصویر ، مهارت ضروری است. سه نوع اصلی ذخیره سازی دیجیتال برای برنامه های پردازش تصویر به شرح زیر است: سه نوع ذخیره سازی وجود دارد (1) ذخیره سازی کوتاه مدت ، (2) ذخیره آنلاین برای فراخوان سریع (3) ذخیره سازی بایگانی ، که با دسترسی نادر مشخص می شود.

سنسورهای دوربین

این به ادراک اشاره دارد. عملکرد اصلی سنسور تصویر جمع آوری نور ورودی ، تبدیل آن به یک سیگنال الکتریکی ، اندازه گیری آن سیگنال و سپس خروجی آن به پشتیبانی الکترونیک است. این مجموعه از یک آرایه دو بعدی از اجزای حساس به نور تشکیل شده است که فوتون ها را به الکترون تبدیل می کند. تصاویر توسط تجهیزات مانند دوربین های دیجیتال با استفاده از سنسورهای تصویر مانند CCD و CMO ضبط می شوند. برای جمع آوری تصاویر دیجیتال ، دو مؤلفه اغلب در سنسورهای تصویر مورد نیاز است. مورد اول یک ابزار واقعی (سنسور) است که می تواند انرژی ساطع شده توسط شیء مورد نظر ما را به یک تصویر تبدیل کند. مورد دوم دیجیتایزر است که خروجی دستگاه سنجش فیزیکی را به شکل دیجیتال تبدیل می کند.

نمایش تصویر

تصاویر نشان داده شده است.

نرم افزار

نرم افزار پردازش تصویر شامل ماژول های تخصصی است که عملکردهای خاصی را انجام می دهند.

تجهیزات سخت کپی

چاپگرهای لیزر ، دوربین های فیلم ، تجهیزات حساس به گرما ، چاپگرهای جوهر افشان و تجهیزات دیجیتالی مانند دیسک های نوری و CDROM فقط چند نمونه از سازهای مورد استفاده برای ضبط تصاویر هستند.

شبکه

برای ارسال داده های بصری از طریق یک رایانه شبکه ، یک مؤلفه لازم است. مهمترین عامل در انتقال تصویر پهنای باند است زیرا برنامه های پردازش تصویر به مقادیر زیادی از داده ها نیاز دارند.

حرفه AI/ML شما تقریباً در گوشه و کنار است!

برنامه تحصیلات تکمیلی Caltech در برنامه اکتشاف AI & ML

مراحل اساسی پردازش تصویر

تهیه تصویر

کسب تصویر اولین قدم در پردازش تصویر است. این مرحله همچنین به عنوان پیش پردازش در پردازش تصویر شناخته می شود. این شامل بازیابی تصویر از یک منبع ، معمولاً یک منبع مبتنی بر سخت افزار است.

افزایش کیفیت عکس

تقویت تصویر فرایند بیرون آوردن و برجسته کردن برخی از ویژگی های مورد علاقه به تصویری است که مبهم است. این می تواند شامل تغییر روشنایی ، کنتراست و غیره باشد.

ترمیم تصویر

ترمیم تصویر فرآیند بهبود ظاهر یک تصویر است. با این حال ، بر خلاف تقویت تصویر ، ترمیم تصویر با استفاده از مدلهای خاص ریاضی یا احتمالی انجام می شود.

پردازش تصویر رنگی

پردازش تصویر رنگ شامل تعدادی از تکنیک های مدل سازی رنگ در یک دامنه دیجیتال است. این مرحله به دلیل استفاده قابل توجه از تصاویر دیجیتال از طریق اینترنت برجسته شده است.

موجک و پردازش چند منظوره

از موجک ها برای نشان دادن تصاویر در درجات مختلف وضوح استفاده می شود. تصاویر برای فشرده سازی داده ها و برای بازنمایی هرمی به موجک ها یا مناطق کوچکتر تقسیم می شوند.

تراکم

فشرده سازی فرایندی است که برای کاهش ذخیره مورد نیاز برای ذخیره یک تصویر یا پهنای باند مورد نیاز برای انتقال آن استفاده می شود. این کار به ویژه هنگامی انجام می شود که تصویر برای استفاده در اینترنت باشد.

پردازش مورفولوژیکی

پردازش مورفولوژیکی مجموعه ای از عملیات پردازش برای تصاویر بر اساس شکل آنها است.

تقسیم بندی

تقسیم بندی یکی از دشوارترین مراحل پردازش تصویر است. این شامل تقسیم یک تصویر در قسمت های تشکیل دهنده یا اشیاء آن است.

نمایش و توضیحات

پس از تقسیم یک تصویر به مناطقی در فرآیند تقسیم بندی ، هر منطقه به صورت مناسب برای پردازش رایانه بیشتر نشان داده شده و توصیف می شود. نمایندگی با ویژگی های تصویر و خصوصیات منطقه ای سروکار دارد. توضیحات مربوط به استخراج اطلاعات کمی است که به تمایز یک کلاس از اشیاء از دیگری کمک می کند.

به رسمیت شناختن

تشخیص بر اساس توضیحات آن ، یک برچسب را به یک شیء اختصاص می دهد.

تجزیه کور در پردازش تصویر

تجزیه و تحلیل تصویر کور ، چالش بازیابی یک تصویر واضح از یک مبهم و پر سر و صدا است بدون اینکه دقیقاً بدانید که چگونه تصویر تار شده است ، همانطور که توسط یک دوربین ایده آل سوراخ به دست می آید. عمل تار ناشناس ممکن است توسط Defocus ، حرکت دوربین ، حرکت صحنه یا سایر نقایص نوری انجام شود. تجارت بین مدت زمان قرار گرفتن در معرض و تنظیم دیافراگم برای قرار گرفتن در معرض مناسب عکاسی ضروری است. عکاس ممکن است از دیافراگم بزرگ یا یک دوره قرار گرفتن در معرض طولانی استفاده کند که روشنایی بد باشد. گزینه اول هنگام حرکت دوربین در مورد اشیاء موجود در صحنه ، در حالی که قرار گرفتن در معرض قرار می گیرد ، باعث ایجاد تاری حرکتی می شود. هنگام استفاده از گزینه دوم ، همه چیز دورتر از هواپیمای کانونی از بین می رود. این ممکن است منجر به تجزیه کور در پردازش تصویر شود.

اهمیت فاز در پردازش تصویر

به طور خلاصه ، فاز حاوی اطلاعاتی در مورد موقعیت های ویژگی ها است. عکس های فقط فاز و بزرگی فقط نمی توانند برای تولید اصلی ترکیب شوند. برای به دست آوردن اصل ، آنها را در حوزه فوریه ضرب کنید و تحول را معکوس کنید. مرحله موج مکرر موقعیت یا زمان بندی یک نقطه خاص در یک چرخه موج را توصیف می کند. به جای مراحل مطلق واقعی سیگنال ها ، تفاوت فاز بین امواج معمولاً اهمیت دارد.

اثر زنگ در پردازش تصویر

اثر زنگ زدگی ناخوشایند که اغلب به عنوان پدیده گیبس در رویکردهای ریاضی برای پردازش تصویر یاد می شود ، مصنوعی است که به عنوان موج های موج دار نزدیک به لبه های تیز در عکس ها و فیلم ها ظاهر می شود. از دست دادن یا تحریف اطلاعات با فرکانس بالا در تصویر منجر به این اثر می شود.

آیا می خواهید یک مهندس هوش مصنوعی شوید؟جلوترش رو نگاه نکن!

برنامه تحصیلات تکمیلی Caltech در برنامه اکتشاف AI & ML

برنامه های پردازش تصویر

بازیابی تصویر پزشکی

پردازش تصویر به طور گسترده در تحقیقات پزشکی مورد استفاده قرار گرفته و برنامه های درمانی کارآمدتر و دقیق تری را فعال کرده است. به عنوان مثال ، می توان از آن برای تشخیص زودهنگام سرطان پستان با استفاده از یک الگوریتم تشخیص گره پیشرفته در اسکن پستان استفاده کرد. از آنجا که استفاده از پزشکی برای پردازنده های تصویر بسیار آموزش دیده ، این برنامه ها قبل از پذیرش برای استفاده نیاز به اجرای و ارزیابی قابل توجهی دارند.

فن آوری های سنجش ترافیک

در مورد سنسورهای ترافیک ، ما از یک سیستم پردازش تصویر ویدیویی یا VIP استفاده می کنیم. این شامل الف) یک سیستم ضبط تصویر ب) یک سیستم ارتباط از راه دور و ج) یک سیستم پردازش تصویر است. هنگام ضبط فیلم ، یک VIPS دارای چندین منطقه تشخیص است که هر زمان که وسیله نقلیه وارد منطقه شود ، سیگنال "روشن" را تولید می کند و هر زمان که وسیله نقلیه از منطقه تشخیص خارج شود ، سیگنال "خاموش" را خروجی می کند. این مناطق تشخیص را می توان برای چندین خط تنظیم کرد و می تواند برای حس ترافیک در یک ایستگاه خاص استفاده شود.

سمت چپ - تصویر ترافیک عادی |سمت راست - یک تصویر VIPS با مناطق تشخیص (منبع)

علاوه بر این ، می تواند پلاک خودرو را ضبط کند ، نوع وسیله نقلیه را متمایز کند ، سرعت راننده را در بزرگراه و موارد دیگر نظارت کند.

بازسازی تصویر

از پردازش تصویر می توان برای بازیابی و پر کردن قسمت های گمشده یا فاسد یک تصویر استفاده کرد. این شامل استفاده از سیستم های پردازش تصویر است که به طور گسترده با مجموعه داده های عکس موجود برای ایجاد نسخه های جدیدتر از عکس های قدیمی و آسیب دیده آموزش دیده اند.

شکل: بازسازی تصاویر آسیب دیده با استفاده از پردازش تصویر (منبع)

شناسایی چهره

یکی از متداول ترین کاربردهای پردازش تصویر که امروزه از آنها استفاده می کنیم ، تشخیص چهره است. این الگوریتم های یادگیری عمیق را دنبال می کند که در آن دستگاه برای اولین بار با ویژگی های خاص چهره های انسان ، مانند شکل صورت ، فاصله بین چشم و غیره آموزش دیده است. اشیاء در تصویری که شبیه چهره انسان است. تشخیص چهره ابزاری اساسی است که در این روزها در امنیت ، بیومتریک و حتی فیلترهای موجود در اکثر برنامه های رسانه های اجتماعی مورد استفاده قرار می گیرد.

برای کار مناسب ، به ابزارهای مناسب AI تسلط دهید!

برنامه تحصیلات تکمیلی Caltech در برنامه اکتشاف AI & ML

مزایای پردازش تصویر

اجرای تکنیک های پردازش تصویر تأثیر گسترده ای در بسیاری از سازمان های فنی داشته است. در اینجا برخی از مفیدترین مزایای پردازش تصویر ، صرف نظر از زمینه کار:

• تصویر دیجیتالی را می توان در هر قالب دلخواه (بهبود تصویر ، اشعه ایکس ، عکس منفی و غیره) در دسترس قرار داد
• این به بهبود تصاویر برای تفسیر انسان کمک می کند
• اطلاعات را می توان از تصاویر برای تفسیر دستگاه پردازش و استخراج کرد
• پیکسل های موجود در تصویر را می توان در هر چگالی و کنتراست مورد نظر دستکاری کرد
• تصاویر را می توان به راحتی ذخیره و بازیابی کرد
• این امکان انتقال الکترونیکی آسان تصاویر به ارائه دهندگان شخص ثالث را فراهم می کند

کار AI/ML خود را با منابع مناسب پرش کنید! در برنامه گواهینامه حرفه ای SimpleLea در AI و ML ثبت نام کنید ، با حمایت امروز توسط دانشگاه Purdue و IBM امروز!

این کاری است که می توانید بعدی انجام دهید

رشد فن آوری های یادگیری عمیق منجر به شتاب سریع دید رایانه در پروژه های منبع باز شده است که فقط نیاز به ابزارهای پردازش تصویر را افزایش داده است. تقاضا برای متخصصان با مهارت های کلیدی در فن آوری های یادگیری عمیق هر ساله با سرعت زیادی در حال رشد است. اگر می خواهید در مورد پردازش تصویر و مزایای یادگیری عمیق اطلاعات بیشتری کسب کنید ، آموزش صدور گواهینامه بهترین دوره یادگیری عمیق Simpleilea (با Keras & Tensorflow) روش مناسبی برای تنظیم شما در مسیر درست است. شما با استفاده از چارچوب های Keras و TensorFlow ، تمام مفاهیم و مدل های یادگیری عمیق را تسلط خواهید داشت و الگوریتم های یادگیری عمیق را پیاده سازی می کنید. امروز با این دوره شروع کنید تا در یک مسیر شغلی موفق در یادگیری عمیق شروع کنید.

برنامه تحصیلات تکمیلی Caltech Post را در AI و Machine Leaing Online Bootcamp در شهرهای برتر پیدا کنید:

درباره نویسنده

ساده

Simpleilea یکی از ارائه دهندگان پیشرو در جهان آموزش آنلاین برای بازاریابی دیجیتال ، محاسبات ابری ، مدیریت پروژه ، علوم داده ، فناوری اطلاعات ، توسعه نرم افزار و بسیاری دیگر از فناوری های نوظهور است.

بیشتر ببینید

برنامه های پیشنهادی

برنامه تحصیلات تکمیلی Caltech در AI و یادگیری ماشین

2808 زبان آموز دسترسی به طول عمر*

مهندس هوش مصنوعی

24463 زبان آموز دسترسی به طول عمر*

برنامه تحصیلات تکمیلی در AI و یادگیری ماشین

4621 زبان آموز دسترسی به طول عمر*

*دسترسی به طول عمر به محتوای یادگیری الکترونیکی با کیفیت بالا و با کیفیت بالا.