پردازش تصویر در متلب (بخش اول)

در متلب تصاوير بصورت ماتريسهاي دو‌، سه و يا چهاربعدي تعريف مي‌شوند.

کيفيت تصوير به دو پارامتر يکي دقت ابعادي و ديگري دقت عمقي در هنگام تصويربرداري و يا ذخيره‌سازي تصوير بستگي دارد.

 

دقت عمقي (Depth): منظور از دقت عمقي تعداد بيتهايي است که از حافظه کامپيوتر به هر نقطه(پيکسل) از تصوير اختصاص داده مي‌شود.

دقت ابعادي (Resolution): منظور تعداد نقاط نمونه‌برداري شده در واحد طول يا عرض تصوير است. دقت ابعادي افقي و عمودي يک تصوير ممکن است متفاوت باشند اما معمولا چنين نيست. واحد دقت ابعادي dpi يا نقطه بر اينچ است.

 

— انواع تصاوير: انواع تصاوير عبارتند از :

– تصاوير انديس‌دار

– تصاوير شدت

– تصاوير باينري

– تصاوير RGB

که در ادامه مفصلا به هريک خواهيم پرداخت.

—  فرمتهاي گرافيکي: تصاوير با فرمتهاي مختلفي مي‌توانند بر روي ديسک ذخيره شوند. مهمترين فرمتهاي گرافيکي در زمان حاضر عبارتند از: PNG، JPG،BMP، TIFF،GIF که تمامي آنها بعلاوه چندين فرمت ديگر توسط متلب پشتيباني مي‌شوند.

 

— انواع تصاوير

تصاوير شدت (Intensity Image)

تصوير شدت يا تصوير سطح خاکستري، به تصويري گفته  مي‌شود که تنها داراي مقادير روشنايي باشد و فاقد خصوصيات رنگ مانند: فام و خلوص باشد. در متلب اين تصاوير توسط ماتريسهاي دو بعدي تعريف مي‌شوند بطوريکه مقدار هر عنصر از اين ماتريس معرف ميزان روشنايي پيکسل متناظرش در تصوير مربوطه مي‌باشد. دامنه تغييرات عناصر اين ماتريس ممکن است بين 0 تا 1 و يا بين 0 تا 255 تغيير کند. در حالت اول داده‌هاي ماتريس از نوع دقت مضاعف و در حالت دوم از نوع uint8 خواهد بود. بجز توابع تعريف شده در جعبه‌ابزار images و بعضي از توابع خود متلب، ساير عمليات رياضي بر روي نوع uint8 در حال حاضر امکانپذير نمي‌باشد. لذا در صورت نياز، اين نوع بايد به نوع دقت مضاعف تبديل شود که ميزان حافظه‌ مورد نياز آن چهار برابر نوع uint8 است.

 

— تصاوير انديس‌شده (Indexed Image)

اين تصاوير توسط دو ماتريس زير مشخص مي‌شوند:

1. ماتريس انديس: ماتريسي است که ابعاد آن برابر با ابعاد تصوير بر حسب پيکسل مي‌باشد. مقادير اين ماتريس معمولا بين 1 تا 256 تغيير مي‌کند و مقدار هر درايه از اين ماتريس معرف شماره سطري از ماتريس نقشه‌رنگ است.
2. ماتريس نقشه‌رنگ (map): اين ماتريس داراي 3 ستون مي‌باشد و هر سطر از آن معرف يکي از رنگهاي موجود در تصوير است. بطوريکه عنصر اول هر سطر معرف نسبت اوليه قرمز، عنصر دوم معرف اوليه سبز و عنصر سوم معرف اوليه آبي است.

يک تصوير انديس‌شده بسته به مقادير ماتريس نقشه‌رنگ، ممکن است رنگي يا سطح خاکستري باشد.

 

— تصاوير باينري

يک تصوير باينري به تصويري گفته مي‌شود که هر پيکسل از آن تنها بتواند داراي يکي از دو مقدار ممکن (معمولا 0 و 1) باشد.در متلب اين تصاوير مي‌توانند با فرمت double و يا uint8 ذخيره‌سازي شوند. اما بطور پيش‌فرض متلب فرمت uint8 را بکار خواهد برد که مقادير آن مي‌تواند، 0 و 1 ويا 0و 255 باشد.

 

— تصاوير RGB

يک تصوير RGB يا true color به تصويري گفته مي‌شود که به ازاي هر پيکسل از آن سه عدد بين 0 تا 255 در حافظه کامپيوتر ذخيره شده باشد که اين اعداد معرف شدت هر يک از اوليه‌هاي قرمز، سبز و آبي مي‌باشد. مثلا براي يک پيکسل سفيد سه عدد 255 و براي يک پيکسل سبز سه عدد 0، 255 و 0 به ترتيب  معرف شدت اوليه‌هاي قرمز، سبز و آبي ايجاد خواهد شد. بنابراين براي هر نقطه از تصوير بيش از 16 ميليون(256*256*256) حالت رنگي مختلف امکانپذير خواهد بود. واضح است که يک تصوير rgb سه برابر يک تصوير شدت هم‌اندازه با آن حافظه کامپيوتر را اشغال خواهد کرد و به همان نسبت هم به زمان پردازش بيشتري نياز دارد.

در متلب هر تصوير rgb بصورت يک ماتريس سه‌بعدي تعريف مي‌شود که در بعد سوم آن مقادير اوليه‌هاي رنگي هر نقطه (r,g,b) ذخيره مي‌شوند. عناصر اين ماتريس ممکن است بين 0 تا 1 (double) و يا بين 0 تا 255 (uint8) تغيير کند

دقت شود که يک تصوير rgb لزوما رنگي نيست اما مي‌تواند رنگي باشد.

ادامه مطالب در بخش دوم ارائه خواهد شد.