Úvod do digitálneho spracovania obrazu
Digitálne spracovanie obrazu je proces na vykonávanie algoritmov na spracovanie obrazu na digitálnych obrazoch. Digitálne spracovanie obrazu obsahuje spracovanie snímok, ako je čítanie, analýza a manipulácia s obrazom, a vykonávanie akýchkoľvek operácií s nimi, ako napríklad zlepšenie informačnej reprezentácie obrazu, spracovanie obrazových údajov na uloženie, prenos a zobrazenie. Digitálne spracovanie obrazu sa používa v projektoch, ktoré sa zaoberajú klasifikáciou, extrakciou prvkov, rozpoznávaním vzorov atď. Techniky, ktoré sa používajú pri digitálnom spracovaní obrazu, sú: úprava obrázkov, obnovenie obrazu, lineárne filtrovanie, pixelovanie, zhoda bodov, analýza hlavných komponentov, analýza nezávislých komponentov, atď.
Čo je to obrázok?
Obrázok je predstavovaný ako funkcia F (a, b), ktorá je dvojrozmerná, kde aab sú priestorové alebo rovinné súradnice. Rozsah „F“ v ktoromkoľvek bode (a, b) sa nazýva intenzita obrazu v tomto bode. Ak sú a, b a hodnoty f konečné, potom sa hovorí, že ide o digitálny obraz. Digitálny obrázok sa skladá z pixelov, ktoré majú konkrétne umiestnenie a hodnoty. Hodnota pixelu sa pohybovala od 0 do 255.
Príklad:
Obrázok nižšie zobrazuje obrázok a zodpovedajúce pixely bodu
Obrázok a jeho pixely
Vysvetlite spracovanie obrázkov
Spracovanie obrazu je definované ako technika na vylepšenie nespracovaných snímok nasnímaných rôznymi snímačmi videnia pre rôzne aplikácie, ako sú lekárske zobrazovanie, filmový priemysel, inteligentný transport atď. Ak chcete použiť techniky spracovania obrazu, prvým krokom je digitalizácia obrázka do obrazového súboru, Ďalej je potrebné tieto metódy použiť na zmenu usporiadania častí obrazu, na zlepšenie oddelenia farieb a zvýšenie kvality.
Príklad: Lekárske aplikácie používajú techniky spracovania obrazu na vylepšenie obrazu, v tomografii a pri simulačných operáciách. Tomografia je metóda používaná pri röntgenovej fotografii.
Typy obrázkov
- Obrázok obsahujúci iba dva pixlové prvky, ktoré sú 1 a 0, kde 1 predstavuje bielu a 0 predstavuje čiernu farbu, sa nazýva binárny obraz alebo monochromatický.
- Obrázok, ktorý sa skladá iba z čiernej a bielej farby, sa nazýva čiernobiely obrázok.
- K dispozícii je 8-bitový farebný formát, ktorý obsahuje 256 rôznych odtieňov farieb a obvykle sa nazýva Obrázok v odtieňoch sivej. 0 predstavuje čiernu, 127 znamená šedú a 255 bielu.
- Ďalším je „16-bitový farebný formát“, ktorý obsahuje 65 536 rôznych farieb. V tomto formáte je distribúcia farieb odlišná od obrázka v odtieňoch sivej.
16-bitový formát je ďalej rozdelený do troch formátov, ktoré sú červená, zelená a modrá v skratke RGB.
Reprezentácia obrazu
Obrázok je reprezentovaný ako matica alebo matica štvorcových pixelov usporiadaných v radoch a stĺpcoch. Matlab je veľmi dobrá platforma na získavanie, čítanie a spracovanie obrázkov. Má tiež nástroje na spracovanie obrázkov. Je známe, že obrázok je zobrazený ako stĺpce a riadky, ako je znázornené nižšie:
Táto rovnica predstavuje pole digitálneho obrazu, v ktorom sa každý prvok nazýva pixel.
Príklad: Na prečítanie obrázka musíme použiť nasledujúci príkaz v MatLab
i=imread('F:\image.jpg.webp');
Po vykonaní tohto príkazu sa obrázok uloží do premennej I ako trojrozmerné pole alebo matica, ako je znázornené na obrázku nižšie. Pole má veľkosť 225X224X3. Má rôzne hodnoty pixlov v rozsahu od 0 do 255.
Pole reprezentujúce obraz
Po zobrazení obrázka pomocou nasledujúceho príkazu:
show(i)
Vidíme tiež hodnoty pixlov konkrétneho bodu, ako je to znázornené na obrázku nižšie. Zobrazuje polohu špicatého pixelu ako (X, Y) a hodnoty RGB, čo sú farebné detaily červenej, zelenej a modrej.
Poloha pixelu a hodnoty RGB
V MatLab je možné vykonávať rôzne funkcie na obrázkoch, ako je čítanie, zobrazenie, zmena veľkosti, rotácia, zaostrenie, zvýšenie šumu, odstránenie šumu, filtrácia, detekcia hrán, detekcia rohu, mapovanie a mnoho ďalších.
Fázy spracovania obrazu
- Získanie: Získanie obrázka je definované ako načítanie alebo vyzdvihnutie obrázka pomocou akéhokoľvek typu snímačov videnia. Hlavnou prácou je zmena mierky a konverzia farieb, ktorá je RGB na sivú alebo sivú na RGB
- Vylepšenie obrázka: Vylepšenie obrázka je o zvýšení kvality obrázka zaostrením alebo zosvetlením obrázka. Robí sa to kvôli ľahkej identifikácii jeho funkcií.
- Obnovenie obrazu: Obnovenie obrazu sa zaoberá odstránením šumu alebo rozmazaním z obrázka, aby sa zlepšila jeho čitateľnosť.
- Multi-Resolution and Wavelets Processing: Pomocou týchto techník môžu byť obrázky zastúpené v niekoľkých stupňoch.
- Kompresia obrázka: Kompresia obrázka sa zaoberá veľkosťou alebo rozlíšením obrázka. Aplikuje sa na obrázok, aby sa znížili náklady na ukladanie a prenos.
- Detekcia a rozpoznávanie objektov: Detekuje a rozpoznáva obrázok a priraďuje jeho skutočný štítok detegovaním jeho vlastností.
Aplikácia digitálneho spracovania obrazu
- Najznámejšou a najužitočnejšou aplikáciou spracovania obrazu sú hlboké neurónové siete. Hlboké neurónové siete sú siete, ktoré možno pomocou obrazových údajov trénovať a testovať na rôzne účely. V tomto prípade je surový obrázok všeobecne dostupný. Obrazové údaje musia byť vopred spracované a potom použité na účely školenia. P
- opätovné spracovanie obrazu zahŕňa zníženie šumu, odstránenie efektu rozmazania, vyrovnanie intenzity pomocou FFT a mnoho ďalších. Musia sa extrahovať ďalšie vlastnosti obrazových údajov a pomocou nich je možné vyškoliť sieť. Táto sieť môže byť vyškolená na klasifikáciu všetkých druhov údajov, ako sú napríklad prevádzka, tváre, scény atď.
- Výsledok siete závisí od typu a kvality obrazových údajov, ktoré boli použité na školenie. Existuje veľa sietí dostupných online, ako napríklad AleNet, GoogleNet, VGG atď., Ktoré boli vyškolené na rôzne typy obrázkov.
záver
V tejto časti bola diskutovaná iba úvodná časť spracovania obrazu. Spracovanie obrazu je v dnešnom scenári veľmi rozsiahle. Napríklad existuje množstvo filtrov, ktoré možno použiť na obrázok. Existuje veľa techník, ktoré možno použiť na obrázok na rôzne účely, ako je detekcia a klasifikácia objektu, lokalizácia scény, rozpoznanie tváre, rozpoznávanie vzoru atď.
Odporúčané články
Toto je sprievodca digitálnym spracovaním obrázkov. Tu diskutujeme Úvod, Čo je obrázok, Typy obrázkov a Aplikácie digitálneho spracovania obrazu. Viac informácií nájdete aj v ďalších súvisiacich článkoch -
- Knižnice strojového učenia
- Softvér digitálneho podpisu
- Čo je spracovanie údajov?
- Verzia MATLAB
- Ako implementovať farbu v Matlabe?