انجام پایان نامه

درخواست همکاری انجام پایان نامه  بانک مقالات رایگان انجام پایان نامه

سفارش پایان نامه

|

انجام پایان نامه ارشد

نوشته شده توسط moshaveranetehran.net   
دسته: انجام پایان نامه | مقالات
نمایش از جمعه, 14 خرداد 1395 07:15
بازدید: 163

فصل سوم

مفاهيم اوليه پردازش تصوير

3ـ مقدمه

در ابتداي اين فصل علائم و اصطلاحات مورد استفاده در بخشهاي بعدي كه پردازش تصوير را توصيف خواهند كرد. بطور كلي پردازش ديجيتالي تصوير ممكن است براي دستيابي به يكي از اهداف زير مورد استفاده قرار گيرد:

1ـ بهبود دهي ويژگيها      2ـ استخراج اطلاعات

1ـ3ـ پيكسل

هر تصوير توسط يك ماتريس M * N از مقادير پيكسلها ( المانهاي (ij ) P با مقادير اسكالر نامنفي) كه بيانگر شدت نور تابيده شده از جسم بر سطح پيكسل واقع در موقعيت (x,y ) مي باشد، تعريف مي شود.

اين مطلب در شكل 1ـ3 نشان داده شده است. در اين شكل ارتباط بين المان تصوير و پيكسلهاي ماتريس نشان داده شده است. مبدا مختصات استفاده شده براي تصوير و پيكسلهاي ماتريس نشان داده شده است. مبدا مختصات تصوير در گوشه چپ پائين قرار دارد در حاليكه مبدا مختصات پيكسلها در گوشه چپ بالاي ماتريس قرار دارد.

        در صورتي كه  

        i=(M-y)

شكل 1ـ3) a ) رابطه بين المانهاي تصوير   b‌)و پيكسلهاي متناظر درماتريس

افزايش              افزايش  

شكل 2-3) انديس گذاري پيكسلها در يك ماتريس تصوير

مقدار عددي پيكسل عبارت از ميانگين شدت نور تابيده شده بر سطح پيكسل مي باشد، مقدار هر پيسكل P(i,j) بين 0 و 1 مي باشد.

2ـ3ـ پنجره

يك بخش يا ناحيه از تصوير را يك پنجره گويند پنجره توسط مختصات نقاط چهار گوشه آن بيان مي شود ( شكل 3ـ3).

شكل 3ـ3) يك پنجره از تصوير و پنجرة‌ متناظر آن در ماتريس پيكسلهاي تصوير

3ـ3ـ مكان پيكسل

يك پيكسل متعلق به ماتريس M * N  در ساده ترين شكل توسط مختصاتش بيان مي شود. پيكسل واقع در مكان (n,m ) از يك ماتريس داراي مقدار عددي مي باشد كه همانگونه كه قبلاً ذكر شد اين بيانگر مقدار نور تابيده شده از بخشي از سطح به پيكسل مربوطه مي باشد.

به عنوان مثال تصويري را در نظر بگيريد كه در قسمت بالاي آن هيچگونه نوري وجود ندارد ( سياه كامل) و قسمت پايين آن بسيار روشن مي باشد ( سفيد كامل) و اين تصوير داراي ابعاد 10*10 مي‌باشد. اگر از يك سيستم دودوئي براي نشان دادن تصوير استفاده شود. آنگاه ناحيه اي كه در آن هيچ نوري وجود ندارد.

توسط عدد صفر و قسمت روشن با مقدار يك مشخص خواهد شد (شكل 4ـ3) . چنانچه از يك ماتريس 4*5 يعني داراي 5 رديف و 4 ستون از پيكسلها استفاده شود. هر المان 2*5/2 ( پهنا * ارتفاع) اينچي از تصوير توسط يك پيكسل بيان خواهد شد كه مقدار آن بستگي به ميانگين نور تابيده شده بر سطح آن دارد.

شكل 4ـ3

a ) نورپردازي نايكنواخت بر روي يك سطح

b) مقادير متناظر پيكسلها به ازاي تصوير

سطح 2* 5/2 اينچي واقع در گوشه بالاي سمت چپ كه با موقعيت (1و1) درماتريس 4*5 الماني مشخص مي شود. بامقدار صفر بيان مي شودكه معني آن اينست كه هيچگونه نوري از اين قسمت دريافت نشده است. سطح 2*5/2 اينچي واقع در گوشه پايين سمت راست تصوير يعني المان واقع در ستون چهارم و رديف پنجم ( مختصات (4و5)) با مقدار يك يعني حداكثر دريافت نور بيان مي شود. بايستي توجه داشت كه چنانچه از يك سيستم كه داراي 16 سطح خاكستري است. استفاده مي شد. آنگاه مقدار پيكسل (1و1) برابر صفر و مقدار پيسكل (4و5) برابر 16 مي بود.

مشاهده مي شود كه هيچگونه اطلاعاتي در مورد مقادير مياني سطوح وجود ندارد و طراح سيستم بايستي يك حد آستانه را مشخص نمايد تا مقادير مياني سطوح وجود ندارد و طراح سيستم بايستي يك حد آستانه را مشخص نمايد تا مقادير زير حد آستانه ( كمتر از مقدار مشخصي نورپرداي) توسط عدد صفر و مقادير بالاي حد آستانه توسط عدد يك، بيان شوند.

در مثال ذكر شده، شكل المانها تصوير مستطيلي در نظر گرفته شدند. ولي بسته به نوع سنسور ممكن است. المانها بصورت مستطيلي يا دايره اي در نظر گرفته شوند. در مورد دوربينهاي لامپي با سطح سنسور دايره اي، ممكن است المانها قدري همپوشاني داشته باشند. مانند شكل 5ـ3.

(a )

(b)

شكل 5ـ2) المانهاي غير مستطيلي a) المانهاي گرد مجزا b) المانهاي گرد داراي همپوشاني

در هنگام استفاده از المانهاي مدور مجزا ( بدون همپوشاني) نور انعكاسي از سطح تصوير كه در پيرامون دواير قرار مي گيرند، اندازه‌گيري  نمي شود.

در حاليكه وقتي از المانهاي با همپوشاني استفاده مي شود. بخشهايي از تصوير دوبار اندازه گيري مي شود. بايستي توجه داشت نمي توان هيچگونه اطلاعاتي در مورد شكل سطحي از تصوير كه توسط يك پيكسل نمايش داده مي شود بدست آورد و همچنين نمي توان از مقدار يك پيكسل، اطلاعاتي دربارة‌توزيع نور بر سطح آن پيكسل بدست آورد. ( مقدار پيكسل فقط بيانگر ميانگين نور تابيده شده است)

4ـ3ـ سطح خاكستري

براي اينكه بتوان مقادير بين روشن و تاريك كامل را بيان نمود و اطلاعات تصويري كاملتري بدست آورد، لازم است تا تعداد بيتهايي كه مقدار پيسكل را نشان مي دهند، افزايش داد. به عنوان نمونه، چنانچه قرار باشد شدت نورپردازي را با چهار شدت مختلف بيان نمود لازم است تا از دو بيت دودوئي استفاده نمود.

بهمين ترتيب براي 16 سطح نياز به 4 بيت و براي 256 سطح نياز به 8 بيت مي باشد. تعداد مجموع سطوح خاكستري معمولا بصورت تواني از عدد 2 مي باشد.

كمترين مقدار پيسكل يعني صفر براي سياه كامل بكار مي رود و مقدار يك يا عددي برابر يكي كمتر از تعداد سطوح خاكستري سيستم براي سفيد كامل استفاده مي شود. مثلا عدد 15 براي بيان سفيد كامل در يك سيستم 16 سطحي بكار مي رود مقادير همواره مقادير صحيح مي‌باشند.

سطح خاكستري

دامنه مقدار خاكستري

 

2 مقدار

0و1

 

8 مقدار

از 0 تا 7

 

16 مقدار

از 0 تا 15

 

256 مقدار

از 0 تا 255

سيستمهاي اوليه ماشين بينايي فقط دودوئي بودند، به همين دليل سنسورهاي استفاده شده بسيار ساده بودند. علاوه بر آن جمع آوري داده ها، پردازش و ذخيره سازي تصوير سادهتر بود. اغلب ريزپردزانده هاي امروزي حداقل 8 بيتي هستندو لذا سيستمهاي 16، 64 و 256 سطح خاكستري، متداول مي باشند. استفاده از سيستمهايي با سطوح بيشتر از 256 چندان مفيد نبوده و براي اكثر كاربردهاي صنعتي فعلي، سيستمهاي با 256 سطح كفايت مي كنند.

سيستمهاي 64 و 256 سطحي تعداد سطوح بيشتري از آنچه تسوط چشم انسان قابل تشخيص است را فراهم مي كنند. چشم انسان قادر است. در هنگام مقايسه بين رنگهاي مختلف خاكستري تا 40 سطح مختلف بين سفيد و سياه كامل را تشخيص دهد ولي بطور مطلق ( بدون مقايسه) قادر به مشخص نمودن 10 تا 15 سطح بيشتر نيست. قدرت تمايز يك سيستم 16 سطحي قدري كمتر از چشم انسان مي باشد. در حاليكه سيستمهاي 64 و 256 سطحي قدرت تمايز بيشتري از چشم انسان دارند.

اگر چه سيستم بينايي استفاده شده در يك كاربرد خاص ممكن است داراي 256 سطح باشد ولي بنا به دلايلي ممكن باشد تا تعداد سطوح متفاوت استفاده شود. براي دستيابي به دقت يا تلرانس مورد نياز از تكنيكهاي اعشار پيكسل با دقت 1/13,1/9 يا 1/20 پيكسل ممكن است استفاده شود. در اين صورت سيستمي با سطوح 9، 13 يا 20 نشان داده شده است.

تعداد سطوح خاكستري با واضح تر جلوه دادن بعضي از ويژگيهاي تصوير يا با حذف برخي از جزئيات بر روي كيفيت تصوير تاثير مي گذارند. در حالت كلي افزايش تعداد سطوح خاكستري باعث بهبود كيفيت تصوير شده و اين امكان را بوجود مي آورد تا بتوان بخشهاي خاصي از تصوير را بهبود داد. تصوير گيري بصورت تصاوير دودوئي نيازمند حافظة‌ كمتري مي باشد اماامكان استفاده از تكنيكهاي بسط سطوح خاكستري در هنگام پردازش تصوير را محدود مي كند. افزايش مي دهد و تصوير حاوي جزئيات بيشتري خواهد بود. افزايش رزولوشن متفاوت از بزرگ كردن تصوير توسط عدسي مي باشد. با بزرگ كردن تصوير توسط عدسي فقط اندازه پيكسل افزايش مي‌يابد.

سيستمهاي داراي سطوح بيشتر از 2 اولاً اين امكان را فراهم مي كنندتاسطوح متفاوت شدت نور تابيده شده را تفكيك نمود ثانياً امكان بهره گيري از تكنيك اعشار پيسكل را فراهم آورده كه مي تواند در اندازه گيري دقيق ابعاد اجسام از آن بهره جست در شكل 7ـ3 استفاده از ماشين بينايي با نورپردازي از پشت را براي اندازه گيري طول قطعه نشان مي دهد. گوشه هاي قطعه در شكل نشان داده شده در موقعيتهاي (2و2) و (4و2) و (2و4) و (4و4) قرار دارند.

شكل 6ـ3) نمونه هايي از سطوح مختلف خاكستري

(A)

(B )

(C)

شكل 7ـ3) a ) شيء بر روي ميز نور    b) نماي از بالا

c) داده هاي تصويري متناظر، نقاط سياه با صفر و نقاط سفيد با 15

 نشان داده شده اند

در يك تحليل سلول به سلول ( پيكسل به پيكسل) مشاهده مي شودكه سطح نشان داده شده تسوط پيكسل (4 و 2) يك سطح تاريك بوده و لذا مقدار پيكسل برابر صفر خواهد بود.

در حاليكه فقط نصف سطح پيكسل (2 و 4) توسط جسم پوشانده شده است از اينرو ميانگين نور دريافت شده برابر  يا 5/7 خواهدبود. تمامي سطوح كناري روشن بوده لذا مقادير پيكسلهاي مربوطه برابر 15 خواهد بود ( حداكثر مقدار در يك سيستم داراي سطوح از صفر تا 15).

با توجه به اينكه مقادير پيكسلها بايستي اعدادصحيح باشند عدد 5/7 بايستي تبديل به يك عدد صحيح گردد. در هر سيستمي بايستي نحوه تبديل اعداداشعاري به اعداد صحيح (قاعده گرد كردن) مشخص باشد. به عنوان مثال يك قانون كلي مي تواند اين باشد كه از روش گرد كردن رياضي استفاده شود يعني اعداد اعشاري با جزء اعشاري كوچكتر از 5/0 به عدد صحيح كوچكتر از 5/0 به عدد صحيح كوچكتر گرد شوند.

از اينرو،مقدار 5/7 درمثال فوق بايستي به عدد 8 گرد شود. يا اگر مقدار پيسكل 6/6 باشد به عدد 7 گرد خواهد شد. انتخاب حد آستانه براي گردكردن مهم بوده و بر روي تلرانس اثر مي گذارد لذا اطلاع از اين مقدار نيز مهم مي باشد.

5ـ3ـ خطاي كوتانتايزكردن:

گردكردن مقادير پيكسلها به اعداد صحيح باعث خواهدشد تا دقت مقادير كم شود كه اين كم شدن دقت تابعي از قاعده گردكردن مي باشد.

قاعدة ‌گردكردن اعداد اعشاري به عدد صحيح بعدي براي يك سيستم 16 سطحي در شكل 8-3 نشان دادهشده است حاصل اين روش گرد كردن اين است كه همواره اندازه هاي گرفته شده مساوي يا قدري بزرگتر از اندازة‌واقعي خواهند بود.

با استفاده از تكنيك اعشار پيكسل و دانستن قاعده گردكردن ، مي توان ابعاد جسم و تارانسهاي اندازه گيري را مشخص كرد. اندازة‌x در شكل 9-3 برابر 4 پيكسل كامل و يك پيكسل كامل و يك پيكسل نيمه كامل مي باشد و اندازة‌y يك پيكسل است.

پایان نامه,انجام پایان نامه,سيستم هاي كنترل بينا

برای دانلود فایل مقاله کلیک کنید

سفارش پایان نامه