Dijital Görüntü İşleme Giriş

Giriş

Sinyal işleme, elektrik mühendisliği ve matematikte analog ve dijital sinyallerin analizi ve işlenmesiyle ilgilenen ve sinyaller üzerinde depolama, filtreleme ve diğer işlemlerle ilgilenen bir disiplindir. Bu sinyaller arasında iletim sinyalleri, ses veya ses sinyalleri, görüntü sinyalleri ve diğer sinyaller vb. Yer alır.

Tüm bu sinyallerden girişin görüntü, çıktının da görüntü olduğu sinyal türleriyle ilgilenen alan, görüntü işlemede yapılır. Adından da anlaşılacağı gibi, görüntülerin işlenmesiyle ilgilenir.

Ayrıca analog görüntü işleme ve dijital görüntü işleme olarak ikiye ayrılabilir.

Analog görüntü işleme

Analog sinyallerde analog görüntü işleme yapılır. İki boyutlu analog sinyaller üzerinde işlemeyi içerir. Bu tür işlemede, görüntüler elektrik sinyalini değiştirerek elektriksel yollarla manipüle edilir. Yaygın örnek, televizyon görüntüsüdür.

Dijital görüntü işleme, daha geniş uygulama yelpazesi nedeniyle zamanın geçişi ile analog görüntü işlemeye hakim olmuştur.

Dijital görüntü işleme

Dijital görüntü işleme, dijital bir görüntü üzerinde işlemler gerçekleştiren bir dijital sistem geliştirmeyle ilgilidir.

Görüntü nedir

Bir görüntü, iki boyutlu bir sinyalden başka bir şey değildir. X ve y'nin yatay ve dikey olarak iki koordinat olduğu matematiksel fonksiyon f (x, y) ile tanımlanır.

Herhangi bir noktadaki f (x, y) değeri, bir görüntünün o noktasındaki piksel değerini verir.

Yukarıdaki şekil, şu anda bilgisayar ekranınızda görüntülemekte olduğunuz bir dijital görüntü örneğidir. Ama aslında bu görüntü, 0 ile 255 arasında değişen iki boyutlu bir sayı dizisinden başka bir şey değildir.

128	30	123
232	123	321
123	77	89
80	255	255

Her sayı, herhangi bir noktada f (x, y) fonksiyonunun değerini temsil eder. Bu durumda 128, 230, 123 değerlerinin her biri ayrı bir piksel değerini temsil eder. Resmin boyutları aslında bu iki boyutlu dizinin boyutlarıdır.

Dijital görüntü ve sinyal arasındaki ilişki

Görüntü iki boyutlu bir diziyse, sinyalle ne alakası var? Bunu anlamak için önce sinyalin ne olduğunu anlamamız gerekiyor?

Sinyal

Fiziksel dünyada, uzayda veya herhangi bir yüksek boyutta zamanla ölçülebilen herhangi bir miktar bir sinyal olarak alınabilir. Bir sinyal matematiksel bir işlevdir ve bazı bilgileri iletir.

Bir sinyal, tek boyutlu veya iki boyutlu veya daha yüksek boyutlu sinyal olabilir. Tek boyutlu sinyal, zaman içinde ölçülen bir sinyaldir. Yaygın örnek bir ses sinyalidir.

İki boyutlu sinyaller, diğer bazı fiziksel büyüklükler üzerinden ölçülen sinyallerdir. İki boyutlu sinyal örneği, dijital bir görüntüdür. Bir boyutlu veya iki boyutlu sinyallerin ve daha yüksek sinyallerin nasıl oluşturulduğuna ve yorumlandığına dair bir sonraki eğitimde daha ayrıntılı olarak bakacağız.

İlişki

Fiziksel dünyada iki gözlemci arasında bilgi ileten veya mesaj yayınlayan herhangi bir şey bir sinyaldir. Bu, konuşma veya (insan sesi) veya sinyal olarak bir görüntüyü içerir. Konuştuğumuzdan beri sesimiz bir ses dalgasına / sinyale dönüştürülür ve konuştuğumuz kişiye göre zamana göre dönüşür. Sadece bu değil, bir dijital kameranın çalışma şekli, bir dijital kameradan bir görüntü alırken olduğu gibi, sistemin bir bölümünden diğerine bir sinyal aktarımını içerir.

Dijital bir görüntü nasıl oluşur

Bir kameradan görüntü yakalamak fiziksel bir süreç olduğundan. Güneş ışığı bir enerji kaynağı olarak kullanılır. Görüntünün alınması için bir sensör dizisi kullanılır. Böylece güneş ışığı nesnenin üzerine düştüğünde, o nesne tarafından yansıtılan ışık miktarı sensörler tarafından algılanır ve algılanan verilerin miktarı tarafından sürekli bir voltaj sinyali üretilir. Dijital bir görüntü oluşturmak için bu verileri dijital bir forma dönüştürmemiz gerekiyor. Bu, örnekleme ve nicemlemeyi içerir. (Daha sonra tartışılacaktır). Örneklemenin ve nicemlemenin sonucu, dijital bir görüntüden başka bir şey olmayan iki boyutlu bir dizi veya sayı matrisi ile sonuçlanır.

Çakışan alanlar

Makine / Bilgisayar görüşü

Makine görüşü veya bilgisayar görüşü, girdinin bir görüntü ve çıktının bazı bilgiler olduğu bir sistem geliştirmeyle ilgilenir. Örneğin: İnsan yüzünü tarayan ve her türlü kilidi açan bir sistem geliştirmek. Bu sistem böyle bir şeye benzeyecekti.

Bilgisayar grafikleri

Bilgisayar grafikleri, görüntünün bazı cihazlar tarafından yakalanmasından ziyade, nesne modellerinden görüntülerin oluşturulmasıyla ilgilenir. Örneğin: Nesne oluşturma. Bir nesne modelinden bir görüntü oluşturmak. Böyle bir sistem şuna benzer.

Yapay zeka

Yapay zeka, aşağı yukarı insan zekasını makinelere yerleştirme çalışmasıdır. Yapay zeka, görüntü işlemede birçok uygulamaya sahiptir. Örneğin, doktorların röntgen, MRI vb. Görüntülerini yorumlamasına yardımcı olan ve ardından doktor tarafından incelenecek göze çarpan bölümü vurgulayan bilgisayar destekli tanı sistemleri geliştirmek.

Sinyal işleme

Sinyal işleme bir çatıdır ve altında görüntü işleme yatar. Fiziksel dünyada (3d dünya) bir nesnenin yansıttığı ışık miktarı kameranın merceğinden geçer ve 2 boyutlu bir sinyal haline gelir ve dolayısıyla görüntü oluşumuyla sonuçlanır. Bu görüntü daha sonra sinyal işleme yöntemleri kullanılarak sayısallaştırılır ve daha sonra bu dijital görüntü, dijital görüntü işlemede manipüle edilir.