المعــالجـــة الـرقـمـــيــــة للـــــصور

مقدمة في المعالجة الرقمية للصور

* إن الاهتمام بموضوع المعالجة الرقمية للصور ينبع من مجالين أساسيين :

* تحسين المعلومات المصورة لتسهيل تفسيرها وفهمها للبشر .

* معالجة بيانات الصورة لأغراض (التخزين على أوساط مختلفة ، إرسال الصورة من مكان لآخر بأقل عرض نطاق ممكن ، الإدراك الآلي للصورة ومحتوياتها بدون مساعدة بشرية وهذا قليل من كثير من أغراض المعالجة الرقمية للصور).

المقصود بالمعالجة الرقمية للصور:

• يمكن تعريف أي صورة علي أنها دالة ذات بعدين two dimensional function حيث ، هما إحداثيات مستوية ، وتسمي قيمة الدالة عند أي زوج من الإحداثيات بـ " المستوي الرمادي" gray level أو الشدة intensity عند هذه النقطة . تسمي الصورة بـ " الصورة الرقمية" عندما تكون قيم ، ، كلها تنتمي لمجموعة من القيم المحددة discrete quantities .

•عندما تتم معالجة الصور الرقمية بواسطة الحاسب الرقمي يسمي هذا المجال بـ" المعالجة الرقمية للصور" .مما سبق نجد أن الصورة الرقمية تتكون من عدد محدود من العناصر لكل منها موقع وقيمة محددين . تسمي هذه العناصرpicture elements أوimage elements أو pixels .

• من المعروف أن الصورة تلعب دورا هاما في اكتساب البشر للمعلومات . إلا أن الإدراك البشري للصورة ينحصر في تلك الصور التي تقع في النطاق المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي . خلافا لذلك نجد أن آلات التصوير تستطيع تغطية الطيف الكهرومغناطيسي كله بداية من أشعة غاما وحتى أمواج الراديو . من أمثلة ذلك الصور المولدة بالموجات فوق الصوتية والصور المولدة بالحاسب والتصوير بالمجهر الإلكتروني و....إلخ
•معالجة الصور: هي عملية يكون دخلها صورة وخرجها صورة أخرى مثل خوارزميات تحسين الصورة .

•الرؤية باستخدام الحاسب: تهتم بمحاكاة قدرة الإنسان علي الرؤية بما يتضمن القدرة علي التعلم والاستنتاج واتخاذ ردود أفعال بناء علي مدخلات بصرية . وتعد الرؤية باستخدام الحاسب أحد أفرع علم الذكاء الاصطناعي الذي يهدف عامة إلى محاكاة القدرات البشرية الذكية .

•مجال تحليل الصور: يعد مجالا متوسطا بين الرؤية بالحاسب ومعالجة الصور . يصعب إلى حد ما إيجاد حدود فاصلة بين هذه المواضيع الثلاثة (معالجة الصور ، وتحليلها والرؤية بالحاسب) . إلا انه يمكن تقسيم العمليات التي يستخدم فيها الحاسب في هذا المجال إلي ثلاث مستويات :

•عمليات ذات مستوي منخفض والتي تتضمن إزالة التشوه وتحسين التباين وزيادة حدة الصورة . ويمكن وصف هذه العمليات بأنها تلك العمليات التي يكون دخلها صورة وخرجها صورة .


•عمليات ذات مستوي متوسط والتي تتضمن تقسيم الصورة إلى مناطق أو عناصر ثم وصف هذه العناصر لاختزالها إلي تمثيل صالح للمعالجة بالحاسب ، كما تشمل أيضا عمليات التعرف علي عناصر محددة بالصورة . ويمكن وصف عمليات المستوي المتوسط بكونها عمليات يكون دخلها صورة وخرجها خصائص وسمات مستخلصة من هذه الصورة ، مثال ذلك أطر العناصر وهوية تلك العناصر .


•عمليات ذات مستوي عال وهذه تتضمن عملية فهم أو إدراك “making sense” لمجموعة من العناصر التي تم التعرف عليها وفي قمة عمليات هذا المستوي تأتي عمليات التعلم واكتساب المعرفة المرتبطة بالرؤية بالحاسب .


• من كل ما سبق نجد أن التداخل بين كل من معالجة وتحليل الصور يتمثل في عمليات التعرف علي مناطق أو عناصر معينة تنتمي للصورة . بالتالي يمكن وصف المعالجة الرقمية للصور علي أنها العملية التي يكون دخلها وخرجها صورة بالإضافة إلي عمليات استخلاص خصائص وسمات الصورة وحتى التعرف علي العناصر التي تنتمي للصورة. كمثال علي ذلك فإن الحصول علي صورة لنص ثم إعدادها ثم تقطيع الصورة إلي حروف ثم تمثيل هذه الحروف في تمثيل صالح للمعالجة بواسطة الحاسب ثم التعرف علي هذه الحروف ، وهذا ما يطلق عليه التعرف الضوئي على الأحرف Optical character recognition ، كل من هذه العمليات يقع في نطاق المعالجة الرقمية للصور .


أساسيات المعالجة الرقمية للصور

• الشكل الآتي يوضح العمليات التي تتم علي الصور والتي نغطيها في هذا السياق وكما سبق أن قلنا أن هذه العمليات لا تقتصر علي تلك التي يكون دخلها وخرجها صورة بل تمتد إلي تلك التي يكون دخلها صورة وخرجها خصائص وسمات مستخلصة من الصورة . فيما يلي سرد و توضيح لهذه العمليات :