Digitális képfeldolgozás

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. március 16-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 9 szerkesztést igényelnek .

Digitális képfeldolgozás – számítógépes algoritmusok használata digitális képek feldolgozására [1] . A digitális jelfeldolgozás területén a digitális képfeldolgozásnak számos előnye van az analóg feldolgozással szemben . Lehetővé teszi, hogy az algoritmusok sokkal szélesebb körét alkalmazza a bemeneti adatokra, és elkerülje az olyan problémákat, mint a feldolgozás során keletkező zaj és torzítás. Mivel a képek kétdimenziós (vagy magasabb) tömbökként vannak definiálva, a digitális képfeldolgozás többdimenziós rendszerekkel modellezhető .

Történelem

Az első digitális képalkotási technikákat az 1960-as években fejlesztették ki a Jet Propulsion Laboratory , az MIT , a Bell Laboratories , a University of Maryland és más kutatóközpontok műholdfotózásra , a fényképes távirati szabványokra való átalakításra , orvosi képalkotásra , videotelefonálásra , karakterfelismerésre és fényképezésre . fejlesztések [2] . A feldolgozás ára azonban az akkori berendezéseken igen magas volt. Ez az 1970-es években megváltozott, amikor olcsó számítógépek és egyéb berendezések váltak elérhetővé. Ezután lehetővé vált a képek valós idejű feldolgozása bizonyos feladatokhoz, például a televíziós szabványok átalakításához . Az általános célú számítógépek teljesítményének növekedésével szinte minden olyan speciális műveletet elkezdtek rajtuk végrehajtani, amely nagy számítógépes erőforrásokat igényel. A 2000-es években elérhetővé vált gyors számítógépek és fejlett jelfeldolgozó algoritmusok megjelenésével a digitális feldolgozás a képfeldolgozás legelterjedtebb formájává vált, és általában nem csak az alkalmazott módszerek rugalmassága, hanem az alacsony költsége miatt is használják. .

Az orvosi alkalmazásokhoz használt digitális képalkotó technológiát 1994-ben iktatták be a US Space Foundation Hall of Fame-be [3] .

Feladatok

A digitális képfeldolgozás sokkal bonyolultabb algoritmusok alkalmazását teszi lehetővé, így egyszerűbb feladatoknál nagyobb teljesítményt nyújt, és olyan módszereket valósít meg, amelyek analóg megvalósítással lehetetlenek lennének.

A digitális képalkotás az egyetlen gyakorlati technológia a következőkhöz:

A digitális képalkotásban használt technikák közül néhány:

Digitális képkonverzió

Szűrés

A digitális szűrőket a digitális képek elmosására és élesítésére használják. A szűrés történhet térbeli tartományban konvolúcióval speciálisan kialakított kernelekkel (szűrőtömbök) vagy frekvenciatartományban (Fourier-transzformáció) bizonyos frekvenciatartományok kiszűrésével. A következő példák mindkét módszert bemutatják [4] :

Szűrő típusa Kernel vagy maszk Példa
eredeti kép
Térbeli aluláteresztő szűrő
Térbeli felüláteresztő szűrő
Fourier-ábrázolás Pszeudokód:

kép = sakktábla

F = a kép Fourier-transzformációja

Kép megjelenítése: log(1+abszolút érték(F))

aluláteresztő Fourier szűrő
Felüláteresztő Fourier szűrő

A kép széleinek kitöltése Fourier-térben történő szűréskor

A képeket általában kitömik, mielőtt Fourier-térré konvertálnák őket. Az alábbi, erősen szűrt képek a különböző behúzási technikák eredményét szemléltetik:

Nullák hozzáadása Behúzás élek ismétlésével

A szűrő további éleket jelenít meg, ha nullákat ad hozzá.

Példák szűrőkódokra

MATLAB példa térbeli szűrésre Fourier térben magas frekvenciákon.

img = sakktábla ( 20 ); % generál sakktáblát % **************** TÉRDOMAIN ****************** klaplace =[ 0 - 1 0 ; - 1 5 - 1 ; 0-10 ] ; _ _ % Laplacian szűrő kernel X = conv2 ( img , klaplace ); % convolve test img with %3x3 laplaci kernel ábra () imshow ( X ,[]) % mutat Laplacian szűrve cím ( 'Laplacian Edge Detection' )

Affin transzformációk

Az affin transzformációk lehetővé teszik az alapvető képátalakítások végrehajtását, például a képarányt, az elforgatást, a fordítást, a tükrözést és a ferdeséget, amint az az alábbi példákban látható [4] :


Az átalakulás neve		 Affin mátrix Példa
Identitás átalakítás
Visszaverődés
Az arányok megváltoztatása
Forgás ahol
Ferde eltolás

Alkalmazások

Digitális fényképezőgép képek

A digitális fényképezőgépek általában speciális digitális képalkotó hardvert tartalmaznak – akár külön chipeket, akár áramkörök hozzáadásával más chipekhez –, amelyek a képérzékelőből származó nyers adatokat szabványos formátumú színkorrigált képpé alakítják .

Filmek digitális feldolgozással

A Western World (1973) volt az első játékfilm, amely digitális képalkotó pixelezést használt az Android látás szimulálására [5] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Chakravorty, 2018 , p. 175-177.
  2. ↑ Rosenfeld, 1969 .
  3. ↑ Űrtechnológia, 1994 .
  4. ↑ 12 Gonzalez , 2008 .
  5. ↑ Yaeger, 2002 .

Irodalom

Olvasás további olvasáshoz

  • Solomon CJ, Breckon TP A digitális képfeldolgozás alapjai: gyakorlati megközelítés a Matlab példáival. - Wiley-Blackwell, 2010. - ISBN 978-0470844731 . doi : 10.1002/ 9780470689776 .
  • Wilhelm Burger, Mark J. Burge. Digitális képfeldolgozás: Algoritmikus megközelítés Java használatával . - Springer , 2007. - ISBN 978-1-84628-379-6 .
  • Fisher R., Dawson-Howe K., Fitzgibbon A., Robertson C., Trucco E. Dictionary of Computer Vision and Image Processing. - John Wiley, 2005. - ISBN 978-0-470-01526-1 .
  • Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, Steven L. Eddins. Digitális képfeldolgozás MATLAB segítségével. - Pearson Education, 2004. - ISBN 978-81-7758-898-9 .
  • Tim Morris. Számítógépes látás és képfeldolgozás. - Palgrave Macmillan, 2004. - ISBN 978-0-333-99451-1 .
  • Milan Sonka, Vaclav Hlavac, Roger Boyle. Képfeldolgozás, -elemzés és gépi látás . - PWS Publishing, 1999. - ISBN 978-0-534-95393-5 .
  • Basim Alhadidi, Mohammad H. Zu'bi, Hussam N. Suleiman. Mammogram mellrák képfelismerés képfeldolgozási funkciók használatával // Informatikai folyóirat. - 2007. - T. 6 , sz. 2 . – S. 217–221 . - doi : 10.3923/itj.2007.217.221 .

Linkek