Digital Image Processing
‫پردازش تصاویر دیجیتال‬
By
Hamed Tirandaz
‫مراجع‬
‫اصول پردازش تصویر‬
‫ حامد تیرانداز‬،‫جواد حدادنیا‬
Digital Image Processing
2nd Edition
Rafael C. Gonzalez and Richard Woods
Prentice Hall Editions, 2002
Digital Image Processing 3nd Edition
William K. Pratt
John Wiley and Sons Inc. 2001
Computer Vision Algorithms and Applications
Richard Szeliski
‫ارزيابی‬
‫ترجمه مقاله‬
‫امتحان پايان ترم‬
‫پروژه مطلب‬
‫حضور در کالس‬
‫برخي از حوزه‌هاي كاربرد پردازش تصوير‬
Applications
5
Examples: Image Correction
• Needed when image data is erroneous:
– Bad transmission
– Bits are missing: Salt & Pepper Noise
6
Image Deblurring: Motion Blur
• Can be used when a camera or object is
moved during exposure
7
Deblurring
• Can be used when the camera was not
focused properly!!
8
Image manipulation
• Image improvement, e.g. too dark image
9
Medical Image Processing
• Image Processing is widely used
• E.g. Analysis of microscopic images
10
Medical Image Processing
• MR/CT Imaging of a human body
• Use for Brain Surgery
11
Conveyer belt applications
• Checking and sorting
– For example: checking bottles in the supermarket
• Quality control
– Does the object have the correct dimensions,
color, shape, etc.?
– Is the object broken?
• Robot control
– Find precise location of the object to be picked
14
Biometrics
• Recognizing/verifying the identity of a person by
analyzing one or more characteristics of the
human body
• Characteristics:
– Fingerprint, eye (retina, iris), ear, face, heat profile,
shape (3D face, hand), motion (gait, writing), …
• Applications:
– Verifying: Access control (bio-passports)
– Recognizing: Surveillance: 9/11
15
‫انواع تصاوير‬
‫• تصویر دیجیتال را می توان از هر پرتویی استخراج نمود‪.‬‬
‫• پرتوهاي ّ‬
‫متعددي را مي‌توان از محيط‌هاي مختلفي گرفت‪ ،‬به صورت تصوير‬
‫ذخيره‬
‫يا ويديو ضبط نمود و مشاهده كرد‪ ،‬سپس تحليل نمود‪ ،‬انتقال يا ‌‬
‫نمود‪.‬‬
‫شکل ‪ 2-1‬طيف الكترومغناطيس ي‬
‫ي‬
‫‪ 5‬سطح خاكستر ‌‬
‫اولين تصاوير ديجيتالي با‬
‫استفاده از نوارهاي سوراخ‬
‫شده در ترمينال تلگراف‬
‫(‪1‬و‪)1920‬‬
‫اولين تصوير ديجيتالي ارسال‬
‫شده از طريق كابل (‪)1929‬‬
‫‪ 15‬سطح خاكستري‌‬
‫اولين تصوير ديجيتالي از‬
‫سطح ماه ارسال شده توسط‬
‫سفينه فصايي آمريكا (جوالي‬
‫‪)1964‬‬
‫نمونه هايي از عكسبرداري با‬
‫اشعه گاما‬
X ‫نمونه هايي از عكسبرداري با اشعه‬
Different wavelengths of radiation have
different properties.
The x-ray region of the spectrum, it carries
sufficient energy to penetrate a significant
volume or material.
‫نمونه هايي از عكسبرداري‌‬
‫با اشعه ماوراء بنفش‬
Long wavelengths
• Copious quantities of infrared (IR) radiation are emitted
from warm objects (e.g., locate people in total darkness).
‫نمونه هايي از عكسبرداري با‬
‫مايكروسكپ در نور مرعي‬
‫عكسبرداري ماهواره اي در باند‬
‫مادون قرمز از برخی نقاط مسكوني‬
‫جهان‬
‫• كنترل كيفيت در خط توليد توسط پردازش تصوير‬
‫نمونه هايي از تصاوير محصوالت‬
‫در خط توليد‬
‫• شناسايي و تاييد توسط پردازش تصوير‬
‫نمونه هايي از تصاوير جهت‬
‫شناسايي توسط پردازش تصوير‬
‫• تصويربرداري در باند مايكرويو‬
‫• تصوير برداري راداري‌‬
‫• تصويربرداري در باند مايكرويو‬
‫• ‪MRI‬‬
‫• تصويربرداري صوتي‬
‫• تصويربرداري ماوراء صوت‬
‫• تصويربرداري صوتي‬
‫• لرزه نگاري مادون صوت‬
‫• تصاويرساخته شده توسط كامپيوتر‬
‫ساختار بینایی انسان‬
‫شناخت نحوه ادراك بينايي انسان نقش اساس ي در درك و بكارگيري‬
‫مفاهيم پردازش تصاوير ديجيتالي دارد‪.‬‬
‫• اجزاء ادراك بينايي‬
‫– ساختمان چشم انسان‬
‫– تشكيل تصوير در چشم‬
‫– تطبيق و تشخيص درخشندگي‬
‫ساختمان چشم انسان‬
‫فصل دوم‪ :‬مباني تصاوير ديجيتال‬
‫• نكاتي در خصوص ساختمان چشم‬
‫– اليه ‪ choroid‬يا شميميه شامل مويرگهاي خوني است كه چشم را‬
‫تغذيه مي كند‪.‬‬
‫– عتبيه مانند ديافراگم دوربين با تغيير قطر نور ورودي را براي بهترين ديد‬
‫تنظيم ميكند‪.‬‬
‫– قرنيه نقش دريجه ورودي و يك عدس ي با ديوپتر ثابت را دارد‪.‬‬
‫– عدس ي از آب‪ ،‬چربي و پروتئين تشكيل شده است‪ .‬و ‪ %8‬نورمرئي و اكثر‬
‫نورهاي غير مرئي را جذب مي كند‪.‬‬
‫فصل دوم‪ :‬مباني تصاوير ديجيتال‬
‫– شبكيه پوشيده از گيرنده هاي حساس ميله اي و مخروطي است‪.‬‬
‫– هر جند سلول ميله اي به يك عصب متصل است‪ .‬ونقش ايجاد ديد كلي‬
‫با حساسيت باال را دارد‪(Scotopic or Dim-light Vision) .‬‬
‫– گيرنده هاي مخروطي در مركز ديد يا ‪ Fovea‬متمركز است‪(150000 .‬‬
‫)‪/mm2‬‬
‫– حساسيت گيرنده هاي مخروطي كم است اما توانايي تشخيص رنگ را‬
‫دارند‪(Photopic Vision) .‬‬
‫– در نور متوسط هر دو نوع گيرنده درگير ساخت تصوير هستند‪.‬‬
‫)‪(Mesopic Vision‬‬
‫فصل دوم‪ :‬مباني تصاوير ديجيتال‬
‫توزيع سلولهاي بينايي در شبكيه چشم انسان‬
‫فصل دوم‪ :‬مباني تصاوير ديجيتال‬
‫تشكيل تصوير در چشم‬
Pinhole camera
• This is the simplest device to form an image of a 3D scene
on a 2D surface.
• Straight rays of light pass through a “pinhole” and form an
inverted image of the object on the image plane.
x
fX
Z
y 
fY
Z
‫فصل دوم‪ :‬مباني تصاوير ديجيتال‬
‫پديده كنتراست همزمان‬
‫شدت روشنايي قابل درك با روشنايي زمينه ارتباط دارد‪.‬‬
‫فصل دوم‪ :‬مباني تصاوير ديجيتال‬
‫پديده كنتراست همزمان‬
‫شدت روشنايي قابل درك با روشنايي زمينه ارتباط دارد‪.‬‬
Camera optics
• In practice, the aperture must be larger to admit more light.
• Lenses are placed to in the aperture to focus the bundle of rays
from each scene point onto the corresponding point in the
image plane