محاضرة في معالجة الصور

• محاضرة في تقنيات الوسائط المتعددة.

ملخص المحاضرة

• الصورة
• معالجة الصور
• تصفية الصور
• التصفية المكانية
• تنعيم المرشحات الخطية وغير الخطية

الصورة

• تتكون الصورة من مربعات صغيرة تسمى بكسل مرتبة في مصفوفة.
• في الصورة الثنائية، تأخذ قيمة البكسل إما 0 (أسود) أو 1 (أبيض).
• في الصورة ذات تدرج الرمادي، تتراوح قيم البكسل من 0 إلى 255، حيث يتم تمثيل كل بكسل بـ 8 بتات لتخزينها في الذاكرة.
• في الصورة الملونة، يمثل كل بكسل ثلاثة ألوان رئيسية (الأحمر والأخضر والأزرق)، حيث يمثل كل لون 8 بتات، ما يسمح بتمثيل 16,777,216 لونًا مختلفًا.

حساب حجم الصورة من المصفوفة

• يتحدد حجم مصفوفة الصورة بالأعمدة (M) والصفوف (N).
• يتم حساب حجم الصورة بضرب عدد الأعمدة في عدد الصفوف ثم ضربها بعدد Bits (وحدات البت) و هي تعبر عن عمق الصورة: Size =M x N x K

معالجة الصور

• هي طريقة لتحسين الصور أو استخراج معلومات منها، مثل تحديد الحواف والزوايا.
• تشمل العملية تغيير قيم البكسل باستخدام خوارزميات محددة.

أنواع معالجة الصور:

• تصفية الصور: تغيير قيم البكسل الموجودة في الصورة، مما يؤدي إلى تغيير ألوانها.
• تشويه الصورة: تغيير مواضع البكسل في الصورة دون تغيير قيم الألوان.
• مثال على تطبيق عملية على الصورة : هي عملية طرح صورة الخلفية لإظهار الصورة الأمامية.

تصفية الصور (Filter)

• تستخدم لتعديل الصور باستخدام برامج معالجة الصور.
• تؤثر الفلاتر على كل بكسل بشكل فردي، ويمكن تطبيقها على الصور ثنائية وثلاثية الأبعاد.
• خيارات تصفية الصور الشائعة تتضمن:
  • تحرير نظام الألوان والتباين
  • ضبط السطوع
  • إضافة تأثيرات
  • تغيير الملمس

التصفية المكانية

• هي عمليات تصفية تجرى مباشرة على بكسل الصورة.
• تستخدم قناع الفلتر لتحريك الصورة من نقطة الى اخرى.
• يستخدم قناع الصورة لاخفاء او الكشف عن بعض اجزاء الصورة او استبدالها او دمج اكثر من صورتين.
• اذا كانت قيم القناع تساوي 1 فهذا يعني اضاءة عالية ولكن اذا كان صفر فهذا يعني فقد اضاءة الصورة وتصبح سوداء.
• تساعد هذه العملية على تقليل الضوضاء وتحسين جودة الصورة.

تنعيم المرشحات الخطية (Smoothing Linear Filters)

• هي إيجاد متوسط وحدات البكسل الموجودة في قناع الصورة.
• أنواع المرشحات الخطية:
  • فلتر المتوسط
  • فلتر متوسط الوزن

فلتر المتوسط Mean Filter

• هي تقنية بسيطة وسهلة لتنعيم الصور وتقليل التباين اللوني بين البكسلات.
• تستخدم لإزالة الشوائب في الصور ، باستخدام مصفوفة 3 * 3 .
• تعتبر تقنية بسيطة وسهلة التنفيذ لتنعيم الصور وتقليل التشويش فيها.
• مثال على طريقة حساب فلتر المتوسط بجمع المربعات حول المربع المراد تنعيمه وقسمة الناتج على تسعة.
• عيوب استخدام فلتر المتوسط : استبدال جميع وحدات البكسل في الصور سلبًا على القيم غير الطبيعية المحيطة وقادر على جعل الصورة أقل وضوحًا.

فلتر متوسط الوزن Weight Average Filter

• يعطي هذا الفلتر أهمية أكبر (وزن) لوحدات البكسل المحددة على حساب البعض الآخر بضرب قيم البكسل معاملات مختلف.
• يتم ضرب البكسل الأوسط بقيمة أعلى لزيادة أهميته في حساب المتوسط.
• يمكن استخدام قانون فلتر المتوسط لحساب فلتر متوسط الوزن.
• مثال توضيحي لطريقة حساب قيمة البكسل بضرب كل مربع بوزنه وجمع النواتج ثم قسمة الناتج على مجموع الاوزان.

تنعيم المرشحات الغير الخطية (Smoothing Non-Linear Filters)

• تعتمد على ترتيب وحدات البكسل الموجودة في منطقة الصورة، باستبدال قيمة بكسل المركز بالقيمة المحددة بنتيجة الترتيب .
• تعتبر أقوى من المرشحات الخطية لقدرتها على تقليل مستويات الضوضاء مع الحفاظ على الحواف.
• أنواع المرشحات غير الخطية:
  • فلتر الحد الأدنى Minimum Filter
  • فلتر الحد الأقصى Maximum Filter
  • فلتر الوسيط Median Filter

فلتر الحد الأدنى والحد الأقصى Minimum and Maximum Filter

• في تقنية الحد الأدنى، يتم تحديد أصغر قيمة من القيم الموجودة في القناع.
• تقنية الحد الأعلى تساعد في إيجاد مواضع النقاط المضيئة في الصورة وتحسين الإضاءة العالية.
• تقنية الحد الأدنى تساعد في إيجاد النقاط المظلمة في الصورة وتحسين الأماكن المظلمة.
• مثال توضيحي بذكر مصفوفة توضيحية ويطلب ايجاد الحد الادنى لها , و طريقة الحل :ترتيب النقاط ثم تحديد اصغر قيمة.
• مثال توضيحي بذكر مصفوفة توضيحية ويطلب ايجاد الحد الاقصى لها , و طريقة الحل :ترتيب النقاط ثم تحديد اكبر قيمة.

فلتر الوسيط Median Filter

• يستخدم لتقليل تباين الشدة بين البكسلات.
• يتم حساب المتوسط عن طريق فرز جميع قيم البكسل أولاً بترتيب تصاعدي ثم استبدال البكسل الذي يتم حسابه بقيمة البكسل الأوسط
• مثال: يتم ترتيب النقاط واختيار القيمة المتوسطة لها.