Úvod do digitálního zpracování obrazu
Digitální zpracování obrazu je proces provádění algoritmů zpracování obrazu na digitálních obrazech. Digitální zpracování obrazu obsahuje zpracování obrazů, jako je čtení, analýza a manipulace s obrazem, a provádění jakýchkoli operací s nimi, jako je například zlepšení informační reprezentace obrazu, zpracování obrazových dat pro uložení, přenos a reprezentaci. Digitální zpracování obrazu se používá v projektech zabývajících se klasifikací, extrakcí prvků, rozpoznáváním vzorů atd. Techniky, které se používají v digitálním zpracování obrazu, jsou Editace obrazu, Obnovení obrazu, Lineární filtrování, Pixelace, Přizpůsobení bodových funkcí, Analýza hlavních komponent, Analýza nezávislých komponent, atd.
Co je to obrázek?
Obraz je reprezentován jako funkce F (a, b), která je dvourozměrná, kde aab jsou prostorové nebo rovinné souřadnice. Rozsah 'F' v kterémkoli bodě (a, b) se nazývá intenzita obrazu v tomto bodě. Pokud a, b a hodnoty f jsou omezené, je obraz považován za digitální obraz. Digitální obraz se skládá z pixelů, které mají konkrétní umístění a hodnoty. Hodnota pixelu se pohybovala od 0 do 255.
Příklad:
Obrázek níže ukazuje obrázek a odpovídající pixely bodu
Obrázek a jeho pixely
Vysvětlete zpracování obrazu
Zpracování obrazu je definováno jako technika pro vylepšení nezpracovaných snímků pořízených pomocí různých senzorů vidění pro různé aplikace, jako je lékařské zobrazování, filmový průmysl, inteligentní přeprava atd. Pro použití technik zpracování obrazu je prvním krokem digitalizace obrázku do obrazového souboru. . Dále musí být metody použity k přeskupení částí obrazu, ke zlepšení separace barev a ke zlepšení kvality.
Příklad: Lékařská aplikace používá techniky zpracování obrazu pro vylepšení obrazu, v tomografii a při simulačních operacích. Tomografie je metoda používaná pro rentgenovou fotografii.
Druhy obrázku
- Obrázek obsahující pouze dva pixelové prvky, které jsou 1 a 0, kde 1 představuje bílou a 0 představuje černou barvu, se nazývá binární obraz nebo černobílý.
- Obraz, který se skládá pouze z černé a bílé barvy, se nazývá černobílý obrázek.
- Je zde „8bitový obrázek ve formátu barev“, který obsahuje 256 různých odstínů barev a obvykle se nazývá Obrázek ve stupních šedi. V tomto čísle 0 představuje černou, 127 znamená šedou a 255 zobrazuje bílou.
- Dalším je „16bitový barevný formát“, který obsahuje 65 536 různých barev. V tomto formátu je distribuce barev odlišná od obrázku ve stupních šedi.
16bitový formát je dále rozdělen do tří formátů, které jsou červený, zelený a modrý, zkráceně RGB.
Reprezentace obrazu
Obrázek je reprezentován jako pole nebo matice čtvercových pixelů uspořádaných v řádcích a sloupcích. Matlab je velmi dobrá platforma pro načítání, čtení a zpracování obrázků. Má také sadu nástrojů pro zpracování obrazu. Je známo, že obrázek je zobrazen jako sloupce a řádky, jak je znázorněno níže:
Tato rovnice je maticové zobrazení digitálního obrazu, ve kterém se každý prvek nazývá pixel.
Příklad: K načtení obrázku musíme použít následující příkaz v MatLab
i=imread('F:\image.jpg.webp');
Po provedení tohoto příkazu bude obraz uložen do proměnné I jako trojrozměrné pole nebo matice, jak je znázorněno na obrázku níže. Pole má velikost 225X224X3. Má různé hodnoty pixelů od 0 do 255.
Pole reprezentace obrazu
Po zobrazení obrázku pomocí následujícího příkazu:
show(i)
Vidíme také hodnoty pixelů určitého bodu, jak je znázorněno na obrázku níže. Zobrazuje polohu špičatého pixelu jako (X, Y) a hodnoty RGB, což jsou barevné detaily červené, zelené a modré.
Poloha pixelů a hodnoty RGB
V MatLab lze provádět různé funkce na obrázcích, jako je čtení, zobrazení, změna velikosti, otáčení, zaostření, přidání šumu, odstranění šumu, filtrace, detekce hran, detekce rohu, mapování a mnoho dalších.
Fáze zpracování obrazu
- Pořízení: Pořízení obrazu je definováno jako načtení nebo načtení obrazu pomocí jakéhokoli typu snímačů vidění. Hlavní práce zahrnuje škálování a převod barev, který je RGB na šedou nebo šedou na RGB
- Vylepšení obrazu: Vylepšení obrazu je o zlepšení kvality obrazu zaostřením nebo rozjasněním obrazu. Děje se tak pro snadnou identifikaci jeho funkcí.
- Obnovení obrazu: Obnovení obrazu se zabývá odstraněním šumu nebo rozmazáním obrazu, aby se zlepšila jeho čitelnost.
- Multi-Resolution and Wavelets Processing: Pomocí těchto technik mohou být obrázky zastoupeny v několika stupních.
- Komprese obrazu: Komprese obrazu se zabývá velikostí nebo rozlišením obrazu. Použije se na obraz, aby se snížily náklady na skladování i přenos.
- Detekce a rozpoznávání objektů: Jedná se o detekci a rozpoznání obrazu a přiřazení jeho skutečného označení detekcí funkcí obrazu.
Aplikace digitálního zpracování obrazu
- Nejznámější a nejužitečnější aplikací zpracování obrazu jsou hluboké neuronové sítě. Hluboké neuronové sítě jsou sítě, které lze pomocí obrazových dat trénovat a testovat pro různé účely. V tomto případě je surový obraz obecně k dispozici. Obrazová data musí být nejprve předem zpracována a poté mohou být použita pro účely školení. P
- Přepracování obrazu zahrnuje snížení šumu, odstranění efektu rozmazání, vyrovnávání intenzity pomocí FFT a mnoho dalších. Je třeba extrahovat další vlastnosti obrazových dat a pomocí nich lze vyškolit síť. Tato síť může být vyškolena pro klasifikaci jakýchkoli dat, jako je provoz, tváře, scény atd.
- Výsledek sítě závisí na typu a kvalitě obrazových dat, která byla použita pro výcvik. Existuje mnoho sítí dostupných online, jako je AleNet, GoogleNet, VGG atd., Které byly vyškoleny na různých typech obrázků.
Závěr
V této části byla diskutována pouze úvodní část zpracování obrazu. V dnešním scénáři je zpracování obrazu velmi rozsáhlé. Například existuje celá řada filtrů, které lze použít na obrázek. Existuje mnoho technik, které lze aplikovat na obrázek pro různé účely, jako je detekce a klasifikace objektů, lokalizace scény, rozpoznávání obličeje, rozpoznávání vzorů atd.
Doporučené články
Toto je průvodce digitálním zpracováním obrazu. Zde diskutujeme Úvod, Co je obrázek, Druhy obrazu a Aplikace digitálního zpracování obrazu. Další informace naleznete také v dalších souvisejících článcích -
- Knihovny strojového učení
- Softwarové programy pro digitální podpisy
- Co je zpracování dat?
- Verze MATLAB
- Jak implementovat barvu v Matlabu?