Цифровая обработка изображений Введение

Вступление

Обработка сигналов - это дисциплина в области электротехники и математики, которая занимается анализом и обработкой аналоговых и цифровых сигналов, а также хранением, фильтрацией и другими операциями над сигналами. Эти сигналы включают в себя сигналы передачи, звуковые или голосовые сигналы, сигналы изображения и другие сигналы и т. Д.

Из всех этих сигналов поле обработки, которое относится к типу сигналов, для которых вход является изображением, а выход также является изображением, выполняется при обработке изображения. Как следует из названия, он занимается обработкой изображений.

Это может быть далее разделено на аналоговую обработку изображений и цифровую обработку изображений.

Аналоговая обработка изображений

Аналоговая обработка изображений выполняется на аналоговых сигналах. Включает обработку двухмерных аналоговых сигналов. В этом типе обработки изображения управляются электрическими средствами путем изменения электрического сигнала. Общий пример включает телевизионное изображение.

Цифровая обработка изображений доминирует над аналоговой обработкой изображений с течением времени из-за более широкого спектра применений.

Цифровая обработка изображений

Обработка цифрового изображения связана с разработкой цифровой системы, которая выполняет операции с цифровым изображением.

Что такое изображение

Изображение - это не более чем двухмерный сигнал. Он определяется математической функцией f (x, y), где x и y - две координаты по горизонтали и вертикали.

Значение f (x, y) в любой точке дает значение пикселя в этой точке изображения.

Что такое изображение

Приведенный выше рисунок является примером цифрового изображения, которое вы сейчас просматриваете на экране своего компьютера. Но на самом деле это изображение - не что иное, как двумерный массив чисел в диапазоне от 0 до 255.

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

Каждое число представляет значение функции f (x, y) в любой точке. В этом случае значения 128, 230, 123 каждый представляет отдельное значение пикселя. Размеры изображения на самом деле являются размерами этого двухмерного массива.

Связь между цифровым изображением и сигналом

Если изображение является двумерным массивом, то какое оно имеет отношение к сигналу? Чтобы понять это, нам нужно сначала понять, что такое сигнал?

Сигнал

В физическом мире любая величина, измеряемая во времени в пространстве или в любом более высоком измерении, может восприниматься как сигнал. Сигнал является математической функцией и передает некоторую информацию.

Сигнал может быть одномерным или двухмерным или более высокомерным сигналом. Одномерный сигнал - это сигнал, который измеряется во времени. Типичным примером является голосовой сигнал.

Двумерные сигналы - это те, которые измеряются по некоторым другим физическим величинам. Примером двумерного сигнала является цифровое изображение. Мы рассмотрим более подробно в следующем уроке, как формируются и интерпретируются одномерные или двухмерные сигналы и более высокие сигналы.

отношения

Поскольку все, что передает информацию или передает сообщение в физическом мире между двумя наблюдателями, является сигналом. Это включает в себя речь или (человеческий голос) или изображение в качестве сигнала. Поскольку, когда мы говорим, наш голос преобразуется в звуковую волну / сигнал и преобразуется с учетом времени, с которым мы разговариваем. Не только это, но и способ работы цифровой камеры, поскольку получение изображения с цифровой камеры предполагает передачу сигнала из одной части системы в другую.

Как формируется цифровое изображение

Поскольку захват изображения с камеры - это физический процесс. Солнечный свет используется в качестве источника энергии. Сенсорная матрица используется для получения изображения. Таким образом, когда солнечный свет падает на объект, количество света, отраженного этим объектом, воспринимается датчиками, и непрерывный сигнал напряжения генерируется количеством измеренных данных. Чтобы создать цифровое изображение, нам необходимо преобразовать эти данные в цифровую форму. Это включает в себя выборку и квантование. (Они обсуждаются позже). Результат выборки и квантования приводит к двумерному массиву или матрице чисел, которые являются ничем иным, как цифровым изображением.

Перекрывающиеся поля

Машинное / Компьютерное зрение

Машинное зрение или компьютерное зрение имеет дело с разработкой системы, в которой входными данными является изображение, а выходными данными является некоторая информация. Например: Разработка системы, которая сканирует человеческое лицо и открывает любые блокировки. Эта система будет выглядеть примерно так.

Машинное Компьютерное Видение

Компьютерная графика

Компьютерная графика имеет дело с формированием изображений из объектных моделей, а не изображение захватывается каким-либо устройством. Например: рендеринг объектов. Генерация изображения из объектной модели. Такая система будет выглядеть примерно так.

Компьютерная графика

Искусственный интеллект

Искусственный интеллект - это более или менее исследование внедрения человеческого интеллекта в машины. Искусственный интеллект имеет множество применений в обработке изображений. Например: разработка автоматизированных систем диагностики, которые помогают врачам интерпретировать изображения рентгеновских лучей, МРТ и т. Д., А затем выделять заметные участки, которые должны быть осмотрены врачом.

Обработка сигналов

Обработка сигналов является зонтиком, а обработка изображений лежит под ним. Количество света, отраженного объектом в физическом мире (трехмерном мире), проходит через линзу камеры, и оно становится двухмерным сигналом и, следовательно, приводит к формированию изображения. Затем это изображение оцифровывается с использованием методов обработки сигналов, а затем этим цифровым изображением манипулируют при цифровой обработке изображений.