نمایش های مختلف ماتریس اسپارس و کاربرد آن در پردازش تصویر

خرید این محصول

» :: نمایش های مختلف آرایه اسپارس و استعمال آن در پردازش تصویر

مقدمه:

آلبوم عملیات   و روش هایی که از بهر کاهش عیوب و ازدیاد کیفیت ظاهری تصویر مورد استعمال قرار باده گیرد، پردازش تصویر نامیده می شود. حوزه های مختلف پردازش تصویر را می استطاعت شامل بهبود تصاویر مختلف پزشکی   بسان آشکار سازی تومور های مغز یا پهنای رگ های مربوط به خون و ... ، ازدیاد کیفیت پرتره‌ها   بازده از ادوات نمایشی   مانند تصاویر تلویزیونی  و ویدیویی، ارتقا متون و شکل های مخابره شده باب رسانه های مختلف مانند شبکه و فاکس و همچنین بهبود کیفیت روش های کنترل توسط دید ابزار و درک واقعی تر مناظر توسط ربات ها دانست.

اگرچه حوزه ی کار با پرتره‌ها بسیار گسترده است ولی عموما محدوده ی مورد تدقیق در چهار زمینه ی تندرستی کیفیت ، بازسازی تصاویر مختل شده، فشرده سازی تصویر و ادراک پرتره توسط ماشین متمرکز می گردد. در ایدون   سه صنعت اول بررسی خواهد شد.

از آنجایی که برای کار روی تصاویر حرف پیکسل ها ارتباط داریم و هر پیکسل نشان دهنده ی یک عنصر از یک آرایه ی دوبعدی است، کار روی تصاویر  پیوسته با   پیشه روی ماتریس ها عجین شده است. آرایه اسپارس یا ماتریس خلوت ، ماتریسی است که درایه های صفر آن بابرکت باشد و باب نتیجه ذخیره ی عناصر صفر  مقرون به صرفه تلف و همواره اهتمام در کاهش ذخیره ی این عناصر است تا بتوان اعمال ماتریسی را سریع تر انجام داد.  باب کار حرف تصویر با اینگونه ماتریس ها زیاد برخورد می کنیم . در این برنامه ابتدا تکنیک ها و آیین های مختلف پردازش تصویر را معرفی می کنیم. در بهر بعد الگوریتم های موازی را شرح می دهیم که در GPU کاربرد دارند و با معماری موازی آشنا باده گردیم. باب بخش سوم برخی از الگوریتم های مرتبط به ماتریس خلوت را مورد بررسی قرار می دهیم و باب نهایت در بهر چهارم کاربرد این ماتریس ها را در پردازش تصویر معرفی خواهیم نمود.

و در آخر، پیاده سازی یکی از ا لگوریتم های مبحث مجمل سازی را   روی تصاویر باینری، انجام خواهیم انصاف و حرف یکی از الگوریتم های فشرده سازی مربوط به تصاویر باینری به نام Run length coding مقایسه خواهیم نمود.

خرید این محصول

پاورپوینت- اصول پردازش تصویر- در 50 اسلاید-powerpoint

خرید این محصول

» :: پاورپوینت- اصول پردازش تصویر- در 50 اسلاید-powerpoint



خلاصه پردازش تصاویر امروزه افزون‌تر به سمت 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 پرتره‌ها دارای دو ازگ عمدهٔ بهبود تصاویر و بینایی ماشین است. بهبود تصاویر در برگیرندهٔ روشهایی برای‌اینکه استفاده از فیلتر محوکننده و ازدیاد تضاد برای بهتر کردن کیفیت دیداری 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 اختصاصی آن پردازش تصویر عبارتست از هر سنخ پردازش سیگنال که ورودی یک تصویر است مثل عکس یا صحنه‌ای از یک فیلم. خروجی پردازشگر تصویر می‌تواند یک تصویر الا یک آلبوم از نشانهای ویژه یا متغیرهای مربوط به تصویر باشد. اکثر تکنیک‌های پردازش تصویر حاوی برخورد با تصویر به عنوان یک سیگنال دو بعدی و بکاربستن تکنیک‌های استاندارد پردازش سیگنال روی آنها می‌شود. پردازش تصویر اغلب به پردازش دیجیتالی پرتره اشاره می‌کند ولی پردازش نوری و آنالوگ تصویر هم وجود دارند. این مقاله در مورد تکنیک‌های کلی است که از بهر همه آنها به کار می‌رود. در هر سیستمی و با هر عملکردی برای تصمیم گیری به داده های ورودی احتیاج داریم. این ورودی ها میتوانند از یک سنسور صوتی, حسگر بعد سنج , سنسور مادون قرمز , میکروفن و با تصاویر ارسالی از یه دوربین باشد.   امروزه پردازش تصویر بهترین آلت برای استخراج ویژگی ها و تحلیل موقعیت و در نهایت تصمیم گیری صحیح می باشد. در مناسبت انسان نیز به همین چهره است, اطلاعات از طریق چشم به مغز ارسال می شوند و مغز با پردازش این اطلاعات تصمیم نهایی را گرفته و فرمان را صادر می کند. آماج از پردازش تصویر پیاده سازی عملکرد خرد انسان در قبال داده ها و انجام پردازش های خاصی برای استخراج ویژگی مورد نیاز برای رسیدن به هدف از پیش تعیین شده می باشد.  
مقدمه تاریخچه پردازش تصویر از سال 1964 تاکنون، سوژه پردازش تصویر، رشد فراوانی کرده است. علاوه بر برنامه تحقیقات فضایی، اکنون از فنون پردازش تصویر، در موردها متعددی استفاده می شود. جرب چاه اغلب این مسائل با هم نامرتبط هستند، اما عموما نیازمند روش هایی هستند که قادر به ارتقای اطلاعات تصویری برای تعبیر و تحلیل انسان باشد. از بهر نمونه باب پزشکی شیوه های رایانه ای Contrast تصویر را ارتقا می دهند یا این که برای تعبیر آسانتر تصاویر اشعه ایکس یا سایر تصاویر پزشکی، سطوح شدت روشنایی را با رنگ، رمز می کنند. متخصصان جغرافیایی نیز از این روش ها یا روش های مشابه از بهر مطالعه الگوهای پلیدی هوا که با تصویر برداری هوایی و ماهواره ای بدست آمده است، استفاده می کنند. در باستان شناسی ایضاً روش های پردازش پرتره برای بازیابی عکس های مات شده ای که تنها باقی مانده آثار هنری نادر هستند، مورد استفاده قرار می گیرد. در فیزیک و زمینه های مرتبط، فنون رایانه ایا بارها تصاویر آزمایش های مربوط به سمت موضوعاتی نظیر پلاسماهای پرانرژی و تصاویر ریزبینی الکترونی را ارتقا داده اند. کاربردهای موفق دیگری از پردازش پرتره را نیز باده توان در نجوم، زیست شناسی، پزشکی هسته ای، اجرای قانون، دفع و صنعت بیان کرد. باب آغاز دهه 60 سفینه فضایی رنجر 7 متعلق به ناسا شروع به ارسال تصاویر تلویزیونی مبهمی از سطح ماه به زمین کرد. استخراج جزئیات تصویر برای یافتن بومی از بهر فرود سفینه آپولو نیازمند اعمال تصمیماتی روی تصاویر بود. این کار مهم به عهده آزمایشگاه (JPL) Jet Propulsionقرار داده شد.   بدین ترتیب زمینه تخصصی پردازش تصاویر رقومی آغاز گردید و الگو تمام تکنولوژی‌های دیگر سریعاً استفاده های متعدد پیدا کرد.     عملیات اصلی باب پردازش تصویر فشرده‌سازی تصاویر برای ذخیره‌سازی تصاویر باید حجم  اطلاعات را تا جایی که امکان‌پذیر است افت داد و اساس تمام روش‌های فشرده‌سازی کنار گذاردن بخش‌هایی از اطلاعات و داده‌ها است. ضریب یا انتساب فشرده‌سازی است که میزان و باب صد کنار گذاشتن اطلاعات را مشخص میکند. این روش ذخیره‌سازی و جابجایی 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 اساس 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 ایز پرتو 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 نام این فرمت باب واقع مخفف کلمات JOINT PHOTOGRAPHIC EXPERT GROUP است. از این روش در فشرده‌سازی عکس و تصاویر گرافیکی صفت استفاده میشود JPEG اولین و ساده‌ترین آیین در فشرده‌سازی تصویر است به همین دلیل در ابتدا سعی شد برای فشرده‌سازی تصاویر متحرک مورد استفاده قرار گیرد. برای این منظور تصاویر به سمت صورت فریم به سمت فریم مانند عکس فشرده می‌شدند وبا ابداع روش MOTION JPEG برای ارتباط دادن این عکس‌ها به هم تلاش شد که با مشکلاتی همراه بود. روش MPEG          نام این فرمت اختصاری عبارت MOVING PICTURE EXOERT GROUP است. این روش باب ابتدای سال ۹۰ ابداع شد و در ثانیه اطلاعات تصویر با سرعت حدود ۵/۱ مگابیت بر ثانیه انتقال پیدا میکرد که در تهیه تصاویر ویدئویی استفاده می‌شد. حرف این آیین امکان ذخیره حدود ۶۵۰ مگابایت اطلاعات معادل حدود ۷۰ دقیقه تصویر متحرک در یک دیسک به وجود آمد. در MPEG بیت‌های داده‌ها به صورت  سریال ارسال می‌شوند و به سمت دوست آنها بیت‌های کنترل و هماهنگ‌کننده نیز ارسال میشوند که موقعیت و نحوه قرارگیری بیت‌های اطلاعاتی را برای انتقال و ثبت اطلاعات صدا و تصویر تعیین میکند. روش MP3 MP3 نیز روشی برای فشرده سازی داده‌ها صوتی به سمت ویژه  موسیقی است که از طریق آن جرم زیادی از داده‌ها صوتی در فضای نسبتاً کوچکی ذخیره میشود. روش MPEG 4 از این آیین برای تجهیزاتی که با انتقال سریع یا آهسته اطلاعات سرو کار دارند استفاده میشود. این روش توانایی تاوان اسم و ارائه تصویر با کیفیت بالا را دارد. مسئله اسم و جبران آن در مورد  تلفن‌های همراه و کامپیوترهای خانگی و لپ‌تاپ‌ها و شبکه‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است. باب شبکه‌های کامپیوتری باید تصویر برای کاربرانی که از  مودم‌های سریع یا آهسته استعمال می‌کنند به خوبی نمایش داده شود، در چنین حالتی روش MPEG 4 مناسب است. از این آیین در دوربین‌های تلویزیونی نیز استفاده میشود. ایده اصلی این روش تقسیم یک فریم ویدئویی به یک یا چند سوژه است که برحسب قاعده خاصی کنار هم قرار میگیرند مانند درختی که از روی برگ‌های آن بتوان به شاخه تنه یا ریشه آن دست یافت. هر برگ میتواند شامل یک سوژه صوتی یا تصویری باشد. هر کدامیک از این اجزا به صورت جدا و جداگانه قابل  کپی و یا انتقال هستند. این تکنیک را با آموزش زبان می‌توان مقایسه کرد. همان‌طوری‌که در پرورش زبان کلمات به سمت 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. تمام یک از موضوعات هم می‌توانند با موضوعات دیگر ترکیب و مجموعه جدیدی را بوجود آورند. این مسئله انگیزه انعطاف‌پذیری و استعمال فراوان روش MPEG4 می‌شود. برای مثال به صحنه بازی تنیس توجه کنید. باب یک بازی تنیس میتوان پهنه 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 افت پهنای باند اشغالی توسط تصاویر دیجیتالی میشود. توجه داشته باشید که علاوه بر سیگنال‌های مربوط به این موضوعات سیگنال‌های هماهنگ کننده‌ای هم بود دارند که نحوه ترکیب و قرارگیری صحیح موضوعات را آشکار می‌کند. تصاویر رقومی(دیجیتالی) 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 سمت این نوع تصاویر، تصاویر رستری هم میگویند. تصاویر رستری دارای خط و ستون میاشند. مقادیر پیکسلها مقدار انرژی مغناطیسی که یک تصویر رقومی به سمت اثنا تصویر برداری کسب میکند، رقم‌های دوتایی(Digit binary) یا  بیت ها(Bits) را تشکیل میدهند که از قوه پوچ تا ۲ ارزش گذاری شده‌است. هر بیت، استطاعت یک به سمت قوه ۲ (۱بیت=۲۱)میباشد. حداکثر تعداد روشنایی بستگی به اندازه بیت‌ها دارد. بنابراین ۸ بیت یعنی ۲۵۶ تعداد رقومی که دامنه‌ای از ۰ تا ۲۵۵ دارد. به سمت 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 آرم میدهد. امعان تصویر دقت تصویر بستگی به سمت شماره پیکسل‌ها دارد. حرف یک تصویر ۲ بیتی، حداکثر دامنه روشنایی ۲۲ یعنی ۴ میباشد که دامنه آن از ۰ حرف ۳ تغییر میکند. باب این حالت تصویر امعان (تفکیک پذیری لازم) را ندارد. تصویر ۸ بیتی حداکثر دامنه ۲۵۶ دارد و تغییرات آن بین ۰ تا ۲۵۵ است.که دقت بالاتری دارد. روش‌های پردازش تصاویر یک هیستوگرام تصویر از یک تصویر T1 فیلتر شده از یک دماغ ، پردازش شده توسط رقیق افزار  مانگو. ۳ قلهٔ مشهود در این نمودار ستونی متعلق به جرم سفید ، ماده خاکستری، و CSF (آب نخاع) میباشند. آن جانب چپ متعلق به بقایای  جمجمه و چربی پس از الغا به آیین پردازش (فیلترینگ)بدست آمده. روشهای متعددی در پردازش تصویر بکار اسیر میشوند. برخی از آنان باب زیر توضیح داده شده‌اند: ترمیم تصویر( Image restoration) بیشتر تصاویری که توسط ماهواره‌ها یا رادار‌ها ثبت میگردند، اختلالاتی در تصویر به وجود میاید که به دلیل خش میباشد. دو اخلال بااهمیت در تصاویر چند باندی، نواری شدن (Banding) و خطوط از جا افتاده میباشد. نواری شدن(باندی شدن) اشتباهی که توسط سنسور گیرنده، در درج و جابجایی داده‌ها روی میدهد. و یا تغییر پیکسل در بین ردیف‌ها میتواند باعث ایجاد چنین اشتباهی گردد. خطوط از اطاق افتاده

اشتباهی که در ثبت و انتقال داده‌ها روی میدهد و در نتیجه، یک ردیف پیکسل در عکس از بین میرود.

اسم بردن دقت پرتره و هیستوگرام تصویر یکی از کارهای مهمی که در پردازش تصویر انجام میگردد، بالا بردن دقت عکس به منظور دید و تفسیر چشمی دقیق تر میباشد. روش‌های بسیاری برای رسیدن به سمت این آماج وجود دارد ولی مهمترین آنها، افزایش تباین(Contrast) تصویر و عملیات  فیلتر کردن میباشد.  در هر تصویر رقومی، مقادیر پیکسل‌ها بیانگر خصوصیات آن تصویر(مانند میزان روشنایی تصویر و آشکارایی آن) میباشد. هیستوگرام تصویر باب حقیقت بیان گرافیکی میزان روشنایی تصویر میباشد. مقادیر روشنایی(برای مثال ۰-۲۵۵) باب طول محور X بیان شده و میزان فراوانی هر مقدار در آسه Y بیان میگردد. تصویر ۸ بیتی(۰-۲۵۵) در بالا و هیستوگرام مقادیر پیکسل تصویر در پایین. آسه افقی بین ۰-۲۵۵ و محور قائم، اندازه پیکسل

خرید این محصول