یادگیری عمیق یکی از مسائلی بوده که طی چند سال گذشته تاثیر بسیار زیادی روی جنبه‌های مختلف تکنولوژی گذاشته است. یکی از مهمترین موضوعاتی که یادگیری عمیق روی آن تاثیر مستقیم داشته نیز علم پردازش تصویر است. علمی که در آن کامپیوترها سعی دارند متوجه شوند که در تصاویر و ویدیوها چه اتفاقاتی می‌افتد. خودروهای خودران، سیستم‌های تشخیص چهره، سیستم‌های تشخیص اشیاء و... نمونه‌هایی از کاربرد پردازش تصویر هستند که در حال حاضر می‌توان به صورت عملی نتیجه‌شان را مشاهده کرد.
در این مقاله اختصاصی از وبسایت راکت قصد داریم شما را با مفهوم پردازش تصویر و چیستی آن آشنا کرده و همچنین از مزیت‌های آن صحبت کنیم.
تصویر چیست؟
قبل از اینکه به مفهوم پردازش تصویر بپردازیم ابتدا بیایید با عناصر تشکیل دهنده یک تصویر همراه شویم. یک تصویر المانی گرافیکی‌ست که از مجموعه‌ای پیکسل در یک اندازه مبتنی بر عرض و طول تشکیل می‌شود. تعداد پیکسل‌ها دارای رابطه‌ای مستقیم با اندازه تصویر هستند. برای مثال اگر تصویری ۵۰۰ در ۴۰۰ باشد تعداد پیکسل‌های تشکیل دهنده آن مقدار دویست هزار پیکسل خواهد بود.
پیکسل به نقاطی گفته می‌شوند که دارای رنگ، شفافیت و سایه منحصر به فرد خود هستند که به صورت‌های مختلفی مقدار دهی می‌شوند. زمانی که پیکسل‌ها در کنار همدیگر سازگاری داشته باشند در نهایت تصویری موفق را ایجاد می‌کنند.
پردازش تصویر علمی‌ست که در آن تک تک پیکسل‌های یک تصویر برای دریافت یکسری داده بررسی می‌شود. زمانی که عملیات دریافت تک تک پیکسل‌ها به اتمام رسید، پردازش تصویر شروع به پردازش داده‌های حاصله می‌کند و در نهایت موضوعی که مد نظر‌ش است را به کاربر ارائه می‌دهد.
پردازش تصویر چیست؟
پردازش تصویر به عملی گفته می‌شود که در آن تصویری به صورت ورودی به برنامه داده می‌شود و برنامه بعد از دریافت کامل تصویر با استفاده از الگوریتم‌های خود، سعی در درک چیستی آن می‌کند. در دنیای پردازش تصویر معمولا تمام تصاویر به صورت دو بعدی در نظر گرفته می‌شود اما در مدل‌های پیچیده‌تر آن می‌توان پردازش تصاویر سه بعدی را نیز مشاهده کرد.
به صورت کلی پنج دسته اپلیکیشن مبتنی بر پردازش تصویر وجود دارد که عبارت است از:
- بصری‌سازی: پیدا کردن اشیائی که تشخیص دادن آن‌ها در تصویر مشکل است.
- تشخیص: تشخیص یک شئ که انسان نیز توانایی مشاهده آن را دارد.
- مرمت: ایجاد یک تصویر با کیفیت براساس تصاویر قدیمی یا مشکل دار.
- تشخیص الگو: تشخیص تمام المان‌ها و الگوهایی که در اطراف یک شئ قرار دارد.
- بازیابی: دریافت تصاویر مشابه بر اساس تصویر دریافتی که نمونه آن را می‌توان موتورهای جستجوگری مانند Google یا شبکه اجتماعی Pinterest دانست.
قدم‌های مورد نیاز برای پردازش تصویر
دریافت تصویر
در قدم اول برای انجام پردازش تصویر باید فرایند دریافت تصویر برای برنامه ایجاد شود. این کار را می‌توان از طریق یک منبع یا Source انجام داد. این منبع می‌تواند یک تصویر ذخیره شده و یا ویدیویی در حال ضبط شدن باشد.
برجسته کردن
زمانی که شما در یک تصویر بزرگ تنها قصد دریافت اطلاعات بخشی از آن را داشته باشید می‌توانید در قدم بعدی با استفاده از المان‌های ویرایش یک تصویر آن قسمت را برجسته کنید. برای مثال می‌توانید روشنایی آن را زیاد کنید و یا قسمت‌های نامربوط را تاریک‌تر نمایید.
مرمت و بازیابی کیفیت
در این مرحله کل تصویر یا قسمت خاصی از آن مورد مرمت قرار گرفته و از نظر کیفیتی به بهترین نسخه‌ای که امکان‌پذیر است تبدیل می‌شود.
پردازش رنگ تصویر
در این مرحله تمام رنگ‌های داخل یک تصویر پردازش شده و مورد ارزیابی قرار می‌گیرند.
فشرده‌سازی
برای اینکه بتوان تصاویر را بهتر به دست کاربران رساند در این مرحله تصاویر تا جایی که امکان از دست رفتن کیفیت وجود نداشته باشد فشرده‌سازی خواهند شد.
پردازش معنایی
در این مرحله براساس اشیائی که در تصویر وجود دارد پردازش معنایی صورت می‌گیرد.
تقسیم اشیاء
در این مرحله بعد، اشیاء مختلف تصویر که در قسمت‌های مختلف قرار گرفته تشخیص داده شده و بخش‌بندی می‌شوند.
تشخیص و توضیح
اگر قصد دریافت توضیحات از تصویر را داشته باشید در این مرحله از پردازش تصویر ماهیت اشیاء تشخیص داده شده و براساس چیستی آن‌ها توضیحاتی از طرف برنامه ارائه می‌شود.
کاربردهای پردازش تصویر
کاربردهای پزشکی
پردازش تصویر در کاربردهای پزشکی توانسته به نقطه‌ای بسیار مهم و حیاتی تبدیل شود. برای مثال در تشخیص زودهنگام برخی از سرطان‌ها اپلیکیشن‌های مبتنی بر پردازش تصویر توانسته‌اند در نمونه‌های متعددی به درستی تشخیص داده و از وقوع فاجعه‌های مختلف جلوگیری کند. این دسته از اپلیکیشن‌های پردازش تصویر از قابلیت‌های بسیار سطح بالایی برخوردار هستند و برای اینکه کمتر اشتباه بکنند به صورت بسیار حرفه‌ای پیاده‌سازی می‌شوند.
چراغ‌های قرمز
مطمئنا مشاهده کرده‌اید که در کنار چراغ قرمز‌ها و یا مسیر‌هایی که از نظر سرعت مورد بررسی قرار می‌گیرند دوربین‌هایی وجود دارد که ماشین‌ها را کنترل می‌کنند. این نمونه‌ای دیگر از استفاده پردازش تصویر است که قادر به تشخیص ماشین‌ها، پلاک‌شان، تخلفات‌شان و... است. لازم به ذکر است که این دوربین‌ها در همان حالت فیلمبرداری توانایی انجام پردازش تصویر را دارند.
بازسازی تصاویر
اگر تصویر بسیار مهمی داشته باشید و قصد بازسازی آن را بکنید مطمئنا انجام چنین کاری توسط انسان نه از دقت بالایی برخوردار خواهد بود و نه سرعت عمل بالایی وجود خواهد داشت. در این زمینه نیز پردازش تصویر و هوش مصنوعی می‌توانند به کمک ما بیایند. خروجی‌های یک اپلیکیشن پردازش تصویر را می‌توانید در زیر مشاهده بکنید.
سیستم تشخیص چهره
یکی از مسائل هیجان انگیزی که از بابت احراز هویت برای چند سال اخیر بوجود آمده است سیستم تشخیص چهره بوده که از اهمیت بالایی برخوردار است. در این ساختار کاربران برای ورود به سیستم نیاز دارند که صورت خود را مقابل یک دوربین قرار داده و در صورتی که برنامه بتواند تصویر آن‌ها را پردازش کرده و با تصویر اصلی مطابقت دهند اجازه ورود به سیستم را به کاربر خواهند داد.
فواید اپلیکیشن‌های پردازش تصویر
پیاده‌سازی اپلیکیشن‌های مبتنی بر پردازش تصویر روی شرکت‌های مختلف تاثیر بسیار خوب و موفقیت آمیزی گذاشته است. در زیر می‌توانید برخی از فواید علم پردازش تصویر فارغ از آنکه در چه حوزه‌ای از آن استفاده می‌شود را مشاهده کنید:
- تصاویر دیجیتالی در اپلیکیشن‌های پردازش تصویر می‌توانند در هر قالب و هر فرمتی باشند (تصاویر x-ray، نقشه، اصلاح شده و...)
- درک انسان‌ها از تصاویر و المان‌های گرافیکی به کمک پردازش تصویر افزایش پیدا می‌کند
- مفاهیم و اطلاعات به راحتی می‌توانند از تصاویر دریافت شوند
- تصاویر به سادگی می‌توانند بازیابی شوند و به کاربران تحویل داده شوند
در پایان
بحث در ارتباط با اینکه پردازش تصویر به چه صورتی پیش خواهد رفت بحث طولانی است اما مطمئنا آینده با در نظر گرفتن چنین تکنولوژی بسیار جذاب‌تر خواهد بود.
دیدگاه و پرسش
در حال دریافت نظرات از سرور، لطفا منتظر بمانید
در حال دریافت نظرات از سرور، لطفا منتظر بمانید