پردازش تصویر

پردازش تصویر

اسلاید 1: بهبود تصوير (فيلترينگ، آشكار سازي لبه، آشكار سازي سطوح، محاسبة عمق)مرمت تصوير (حذف خرابي ها (نقاط و يا الگوها) بر اساس مدل خرابي)1-1- پردازش تصويرپردازش تصويرتصوير وروديتصوير خروجي

اسلاید 2: كلاس بندي پيكسها (نواحي و اشياء مورد علاقه) كه داراي خصوصيات مشتركي هستند (روشنايي، رنگ، بافت و يا حركت)تكنيكهاي تقطيعتقطيع نواحي (يافتن پيكسلهاي يك ناحيه)تقطيع بر اساس لبه ها (يافتن پيكسلهاي تشكيل دهنده كانتور بيروني)2-1- تقطيع تصويرتقطيع تصويرتصوير ورودياشياء / نواحي

اسلاید 3: استخراج كميتهايي از مجموعه پيكسلها، نواحي، ارتباط بين آنها، حركت و ...سطح خاكستري، رنگ، مقدار روشنايياندازه، فاصلهسرعت3-1- تحليل تصويرتحليل تصويرتصوير تقطيع شده ورودي اندازه گيريها

اسلاید 4: تعيين كلاس يك تصوير (ناحيه) از بين كلاسهاي مشخصشناسايي آماري الگو (بردارهايي كه در دسته هاي مختلف كلاس بندي شده اندشناسايي ساختاري الگو (تجزية تصوير به يكسري ساختارهاي اوليه)4-1- شناسايي الگوانطباق مدلشناسايي الگونواحي تصوير - كميات - شرح ساختاريشناسايي كلاس

اسلاید 5: آرايه دو بعدي از مقادير سطوح خاكستري يا رنگپيكسل: اجزاء آرايهمقدار پيكسل: مقدار عددي متناظر با سطح خاكستري و شدت رنگتصوير متشكل از سطوح خاكستري: f=f(x,y)تصوير سه بعدي f=f(x,y,z)تصوير رنگي (چند طيفي)f={Rred(x,y), Ggreen(x,y), Bblue(x,y)}1-5- بيان تصويرآنچه كه يك كامپيوتر مي بيند با آنچه كه انسان مي بيند كاملاً متفاوت است. كامپيوتر پيكسلها (مقادير عددي) را مي بيند در حاليكه انسان اشكال، ساختارها و ... را مي بيند.

اسلاید 6: Image ProcessingVisionLow-Level ProcessMid-Level ProcessHigh-Level Process Reduce Noise Contrast Enhancement Image Sharpening Segmentation ClassificationMaking Sense of an Ensemble of Recognized ObjectsImage Analysis6-1- آنالیز تصوير

اسلاید 7: 2- ارتباط بين بينايي ماشين و ديگر حوزه هاComputer VisionImage ProcessingElectronic ImagingElectro OpticFilteringProbabilityPattern Recognition

اسلاید 8: 3- تشكيل تصوير

اسلاید 9: عموماً عنصر تهيه تصوير ورودي براي يك سيستم بينايي ماشين يك Vidicon يا يك دوربين حالت جامد (Solid State) از نوع CCD يا CMOS است. -4 انواع دوربين

اسلاید 10: 4-1- انواع دوربين (ادامه)دوربين تلويزيوني يا Vidicon دوربين Vidicon بر اساس يك لامپ گيرندة تصوير كار مي‌كند كه اين گيرنده عموما در دوربين‌هاي تلويزيوني يافت مي‌شودتصوير بر روي يك سلول حساس به نور (Photo-Conductive) متمركز مي‌شود.تصوير بصورت خط به خط بر روي سنسور اسكن مي‌شودبا برخورد شعاع نور به حسگر، يك جريان الكتريكي توليد مي‌شودجريان الكتريكي متناسب با شدت نور در هر نقطه استسيگنال تصويري ايجاد شده داراي رزلوشن محدود است: تعداد محدود خطوط اسكن (625/525 خط) و نرخ فريم (25/30 فريم يا 50/60 فيلد)حسگر نسبت به شدت نور رفتار غير خطي دارداين نوع حسگر از مشكلات زير رنج مي‌برد:Blooming تصوير اطراف نقاط خيلي روشنحساسيت به شرايط محيطي

اسلاید 11: 4-2- انواع دوربين (ادامه)دوربين CCDدوربين CCD از چندين حسگر نوري تشكيل شده كه ممكن است بصورت خطي يا ماتريسي در كنار هم قرار گرفته باشند.عموماَ حسگر CCD بصورت يك تك تراشه شامل آراية سلولهاي حساس به نور استهر سلول يك جريان الكتريكي متناسب با نور برخورد كرده با آن توليد مي‌كندسيگنال اين سلولها براي توليد خروجي ويديو بكار مي‌رود. استانداردهاي مختلفي براي سيگنال ويديويي وجود دارد كه از آن جمله مي‌توان به استانداردهاي PAL و NTSC براي تصاوير رنگي و CCIR براي تصاوير سياه و سفيد اشاره كرد.دوربين‌هاي CCD نسبت به Vidicon داراي اعوجاج هندسي كمتر و خطي بودن بيشتر هستنداز آنجاييكه در اين نوع دوربين‌ها از عناصر گسسته استفاده شده، لذا براي پردازش ديجيتال مناسب‌ترندپايين بودن قيمت و سهولت استفاده از ويژگيهاي اين نوع دوربين‌ها است

اسلاید 12: 5- ديجيتايزر تصويراكثر ديجيتايزرها داراي رزلوشنهاي بسيار محدودي هستند (سيگنال ويديويي استاندارد نيز همين محدوديت را داراست)، به عنوان مثال 480*640 ، 768*576عموماً ديجيتايزرها داراي جداول ارجاع (LUT) در ورودي و خروجي هستند بطوريكه بسرعت بتوانند مقادير پيكسل‌ها را بر اساس يك تابع پياده‌سازي شده به كمك LUT تغيير داداكثر ديجيتايزرهاي سياه و سفيد 8 بيتي و رنگي 24 بيتي هستندتصوير ايجاد شده در خروجي A/D عموماً در يك حافظة فريم قرار مي‌گيرد.

اسلاید 13: 4- ديجيتايزر تصوير و مدول ... (ادامه)

اسلاید 14: 5- مدول ذخيره‌سازي فريممحل ذخيره‌سازي فريم يك RAM ساده استدر كامپيوترهاي قديمي‌تر ميزان RAM محدود بوده و نمي‌توان حجم دادة مورد نياز در كاربردهاي تصويربرداري را در آن ذخيره كرددر نمونه‌هاي جديدتر، ميزان RAM فضايي در حد يك يا دو فريم استحافظه‌هاي ذخيرة فريم عموماً از نوع Dual-port هستندفرمت رايج تصاوير رنگي RGB است ولي ممكن است از فرمتهاي ديگر نيز استفاده شودذكر اين نكته اهميت دارد كه كامپيوترهاي بكار رفته در بينايي ماشين حتي در صورت استفاده از تصاوير با رزلوشن پايين نيز نياز به حافظة زياد دارند

اسلاید 15: 6- سيستم‌هاي پردازش تصويرپس از قرارگيري تصوير در حافظة فريم، عمل پردازش مي‌تواند بر روي آن انجام شودمدول پردازنده بايستي قادر به دسترسي به حافظة ذخيره‌سازي فريم باشدپردازندة پايپ‌لاين تصوير از طريق باس اختصاصي به حافظة ذخيرة فريم متصل شده و بنابراين انتقال تصوير از طريق باس كامپيوتر ميزبان انجام نمي‌شودسيستم هم‌پردازنده عموماً بر روي برد ديحيتايزر قرار مي‌گيرداكثر سيستم‌هاي جديدتر و ارازانتر داراي هم‌پردازنده و پردازندة پايپ‌لاين نبوده و تمام وظيفة پردازش تصوير بر عهدة پردازندة ميزبان است. در اين حال سيستم نياز به باس و پردازندة بسيار سريع دارد

اسلاید 16: 6-1- پردازندة پايپ‌لاين تصويرمدول هر فانكشن جداگانه استارتباط بين مدولها از طريق باس ديجيتالي ويديو برقرار مي‌شودكامپيوتر ميزبان فقط وظيفة برنامه‌ريزي را برعهده داردامكان پردازش با نرخ بسيار بالا را فراهم مي‌كند. از پردازندهاي RISC و FPGA عموماً استفاده مي‌شودگران هستند و برنامه‌ريزي آنها مشكل استsystem busdigitiserVinA/DLUTfrmstorevideo RAMdisplayVoutD/ALUTdigital video busprocessorRISC or FPGARISC or FPGA...frmstorevideo RAM

اسلاید 17: H.R. Pourreza6-2- سيستم هم پردازندهيك راه حل تك بردي با قابليت انعطاف بالاهم پردازنده ممكن است بر روي Daughter-board قرار گيردهم پردازنده اضافي مي تواند به عنوان يك مكانيزم مقياس پذير به سيستم افزوده شودقابليت پردازش بلادرنگ را مي تواند ايجاد كندdigitiser/ display/framestore/co-processorVinVoutsystem busA/DLUTvideo RAMRISC chipD/ALUT

اسلاید 18: 6-3- پردازش تصوير به كمك پردازنده اصلي سيستميك راه حل ارزان – تنها نياز به يك كارت اخذ فريم استتوسعه نرم افزار بر روي كامپيوتر ميزبان بسادگي و به كمك كتابخانه‌هاي C++ و حتي Java مي تواند انجام شودسرعت پردازش تابع پردازنده سيستم است – سيستم عامل Windows مي تواند بصورت پيش‌بيني نشده‌اي سرعت را كاهش دهدموضوع نمايش خود يك مشكل است – ميزان مشكل را كيفيت كارت گرافيك ديكته مي‌كند.digitiser/framestorePC motherboardVGA cardVinVGAoutPCI busA/DLUTvideo RAMPentium chipD/ALUTSystem RAMRAM