نمايش هاي مختلف ماتريس اسپارس و كاربرد آن در پردازش تصوير

برچسب ها : نمايش هاي مختلف ماتريس اسپارس و كاربرد آن در پردازش تصوير , نمايش هاي مختلف ماتريس اسپارس و كاربرد آن در پردازش تصوير

نمايش هاي مختلف ماتريس اسپارس و كاربرد آن در پردازش تصوير

نمايش هاي مختلف ماتريس اسپارس و كاربرد آن در پردازش تصوير

مقدمه:

مجموعه عمليات  و روش هايي كه براي كاهش عيوب و افزايش كيفيت ظاهري تصوير مورد استفاده قرار مي گيرد، پردازش تصوير ناميده مي شود.حوزه هاي مختلف پردازش تصوير را مي توان شامل بهبود تصاوير مختلف پزشكي  مانند آشكار سازي تومور هاي مغز يا پهناي رگ هاي خوني و ... ، افزايش كيفيت تصاوير  حاصل از ادوات نمايشي  مانند تصاوير تلويزيوني  و ويديويي، ارتقا متون و شكل هاي مخابره شده در رسانه هاي مختلف مانند شبكه و فاكس و همچنين بهبود كيفيت روش هاي كنترل توسط بينايي ماشين و درك واقعي تر مناظر توسط ربات ها دانست.

اگرچه حوزه ي كار با تصاوير بسيار گسترده است ولي عموما محدوده ي مورد توجه در چهار زمينه ي بهبود كيفيت ، بازسازي تصاوير مختل شده، فشرده سازي تصوير و درك تصوير توسط ماشين متمركز مي گردد. در اينجا  سه تكنيك اول بررسي خواهد شد.

از آنجايي كه براي كار روي تصاوير با پيكسل ها سروكار داريم و هر پيكسل نشان دهنده ي يك عنصر از يك آرايه ي دوبعدي است، كار روي تصاوير  همواره با  كار روي ماتريس ها عجين شده است. ماتريس اسپارس يا ماتريس خلوت ، ماتريسي است كه درايه هاي صفر آن زياد باشد و در نتيجه ذخيره ي عناصر صفر  مقرون به صرفه نيست و همواره سعي در كاهش ذخيره ي اين عناصر است تا بتوان عمليات ماتريسي را سريع تر انجام داد.  در كار با تصوير با اينگونه ماتريس ها زياد برخورد مي كنيم . در اين پروژه ابتدا تكنيك ها و روش هاي مختلف پردازش تصوير را معرفي مي كنيم. در بخش بعد الگوريتم هاي موازي را شرح مي دهيم كه در GPU كاربرد دارند و با معماري موازي آشنا مي گرديم. در بخش سوم برخي از الگوريتم هاي مربوط به ماتريس خلوت را مورد بررسي قرار مي دهيم و در نهايت در بخش چهارم كاربرد اين ماتريس ها را در پردازش تصوير معرفي خواهيم نمود.

و در آخر، پياده سازي يكي از ا لگوريتم هاي مبحث فشرده سازي را  روي تصاوير باينري، انجام خواهيم داد و با يكي از الگوريتم هاي فشرده سازي مربوط به تصاوير باينري به نام Run length coding مقايسه خواهيم نمود.

...

بهبود كيفيت تصوير( image enhancement ) :

بهبود كيفيت ظاهري تصوير از مباحث مهم در پردازش تصوير مي باشد كه به منظور كار در هر گيرنده اي مي تواند مورد استفاده قرار گيرد. مواقعي پيش مي آيد كه جزييات تصوير به دليل نورپردازي نا مناسب يا اشكالات مختلف نا شي از تصوير برداري نامناسب كيفيت ظاهري مطلوبي ندارد كه در اين صورت مي توان با استفاده از روش هاي مختلف پردازش، آن ها را بهبود بخشيد. به علاوه ممكن است كه در اثر مخابره ي تصوير، نويز مختصري بر روي آن تاثير گذاشته باشد كه در اين صورت بايد توان نويز را كاهش داد.

به طور كلي مي توان روش هاي بهبود ظاهر تصوير را به دو گروه تقسيم كرد :

الف: روشهايي كه مبتني بر مقادير روشنايي اصلي تصوير بوده و پردازش درحوزه مكان^* صورت مي گيرد.

ب:روش هايي كه مبتني بر تبديلات تصوير مي باشد و پردازش در حوزه تبديل^** (مانند فركانس) صورت پذيرفته و سپس با تبديل معكوس تصوير قابل رؤيت و دريافت است.

1-1-3-1بهبود كيفيت تصوير در حوزه مكان :

اصطلاح حوزه مكان به كل پيكسل هاي تشكيل دهنده ي تصوير اشاره دارد و روش هاي حوزه مكان روش هايي هستند كه به طور مستقيم بر روي پيكسل ها كار مي كنند. توابع پردازش تصوير در حوزه مكان را مي توان به صورت:

          g(x,y)=T[f(x,y)]

بيان كرد كه f(x,y) مربوط به تصوير ورودي و g(x,y) مربوط به پيكسل متنا ظر آن در تصوير پردازش شده است وT  يك عملگر روي f  است كه در يك همسايگي پيكسل (x,y) تعريف مي شود.

*            spatial domain

**            frequency domain

همانطور كه درشكل 6-1 نشان داده شده، روش تعريف همسايگي حول (x,y) استفاده از زير تصوير هاي كوچك مربعي يا مستطيلي به مركز (x,y) مي باشد. مركز زير تصوير مثلا با شروع از گوشه چپ بالاي تصوير پيكسل به پيكسل  جا به جا مي شود و در هر نقطه (x,y) با استفاده از T مقدار  g تعيين مي شود.

...

بازسازي تصاوير:     

يكي ديگر از تكنيك هاي پردازش تصوير، بازسازي تصاوير مي باشد. هدف از بازسازي تصاوير استفاده از فرآيندهايي جهت به دست آوردن يك تصوير مطلوب از يك تصوير تخريب شده است. اگرچه در مواقعي نمي توان به تصوير مطلوب رسيد ولي مي توان تاثير اختلال را كمينه كرد به نحوي كه گاهي تيز كردن لبه هاي تصوير نيز مي تواند كافي باشد. تخريب تصوير به علت تنظيم نامناسب دوربين، حركت نسبي دوربين و جسم مورد تصويربرداري، انعكاس ناخواسته ي نورها از منابع غير قابل كنترل، ايده آل نبودن سيستم هاي تصوير برداري و مخابراتي و ... صورت مي گيرد.

روش هاي مختلفي در پردازش تصاوير تخريب شده به منظور بازسازي آنان موردتوجه قرار مي گيرند كه از جمله ي آن ها مي توان به موارد زير اشاره كرد :

-         از بين بردن مات شدگي در تصوير

-         حذف نويز در تصوير

-         بهبود تمايز و ديگر معيارهاي رؤيت تصوير

تعريف مدلي از تخريب مي تواند در درك مفاهيم و همچنين به يافتن روابطي براي بازسازي تصوير كمك كند. در يك حالت كلي و بدون ايجاد خطا هاي بزرگ مي توان يك سيستم تخريب كننده و بازسازي را به صورت شكل 16-1 مدل سازي نمود. همانطور كه در شكل نشان داده شده است، تابع تخريب به همراه نويز جمع شونده بر روي تصوير ورودي f(x,y) اعمال مي شود تا تصوير تخريب شده ي g(x,y) تشكيل شود. با معلوم بودن g(x,y) و دانستن تابع تخريب H و نوع نويز جمع شونده η(x,y) مي توان ،  تقريبي از تصوير اصلي را به دست آورد.

برچسب ها : نمايش هاي مختلف ماتريس اسپارس و كاربرد آن در پردازش تصوير , نمايش هاي مختلف ماتريس اسپارس و كاربرد آن در پردازش تصوير