You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.



  • معالجة الصور

    المعرف:    

    1- المعادل الإنجليزي: Image Processing

    2- التعریف: معالجة الصور عبارة عن أيّ معالجة لأيّ إشارة مثلاً صورة أو مشهد من فيلم. و مخارج معالج الصور يمكن أن تكون صورة أو مجموعة من العلامات الخاصة أو المتغيّرات المتعلقة بالصورة. تشمل معظم فنون معالجة الصور التعامل مع الصورة كإشارة ذات بعدين و استخدام تقنيات فنون معالجة الإشارات معها. تشير معالجة الصور٬ في الأغلب٬ إلى المعالجة الرقمية للصورة؛ غير أنّ هنالك معالجة نورية و يدوية للتصوير أيضاً (1).

    النص: 

    لقد طرأ تطوّر  كبير على فن معالجة الصور منذ عام 1964م و حتى اليوم٬ و أبسط تطبيقات معالجة الصور في عقدي الستينات و السبعينات كانت تنطوي على أبعاد عسكرية و جاسوسية٬ و التي أدّت إلى الحاجة لظهور صور بجودة عالية. يطلق مصطلح معالجة الصور اليوم٬ على الأغلب٬ على معالجة التصوير الرقمي٬ و هو فرع على علم الحاسوب٬ و الذي يشمل معالجة الإشارات الرقمية التي تمثّل الصور الملتقطة بالكاميرات الرقمية أو التي تمّ مسحها بواسطة بالماسحات.

    تتألف معالجة الصور من شقّين رئيسيين: تحسين الصورة و رؤية الآلة. يشمل تحسين الصورة أساليب من قبيل الاستعانة بفلتر المحو و زيادة التضاد لزيادة جودة مشاهدة الصور و التأكّد من العرض الصحيح لها في البيئة المقصودة (مثل الطابعة أو عارضة الحاسوب)٬ في حين تتطرّق رؤية الآلة إلى أساليب يمكن بواسطتها درك معنى الصور و مضامينها لنستفاد منها في بعض الأعمال مثل الروبوطيات و محور الصور (2).

    تتألف الصور من عدد كبير من المربعات الصغيرة (البكسل). و كل بكسل له عدد رقمي (Digital Number ) يبيّن حجم إضاءته.

    تعدّ معالجة الصور اليوم أفضل وسيلة لاستخراج الخصوصيات و تحليل المكان و بالتالي اتخاذ القرار الصحيح٬ و نفس الشيء ينطبق على الإنسان. ترسل البيانات إلى المخ عن طريق العين٬ فيقوم بمعالجتها  و اتخاذ القرار النهائي بشأنها٬ ثم إصدار الإيعازات. إنّ الهدف من معالجة الصور ليس تطبيق العملية العقلية للإنسان بإزاء المعطيات المستقاة من العين؛ ذلك أنّ هذه العملية على غاية من التعقيد و السعة. إنّ الهدف من التمهيد للمعالجات و إجراء المعالجات الخاصة هو استخراج الخصوصية المطلوبة لتحقيق الأهداف المرسومة مسبقاً.

    تمرّ الصورة منذ لحظة دخولها إلى المنظومة حتى إنتاج الصورة النهائية بالمراحل التالية وبحسب الترتيب:

    استلام صورة المدخل: في هذه المرحلة يتمّ استدعاء الصورة من المدخل ثم تدخل المنظومة. يمكن خزن صورة المدخل على الأداة٬ أو تؤخذ من إحدى الكاميرات٬ على سبيل المثال٬ في منظومة فحص طبع بصمات الأصابع صورة المدخل تدخل إلى المنظومة عن طريق  مسح بصمة الإصبع (3).

    المعالجة التمهيدية للصورة: الأهداف العامة لهذه المرحلة هي تطوير الصورة و حذف العوامل غير الضرورية فيها. مثلاً٬ جفاف البشرة أو جروحها أو اتّساخها هي من الحالات التي يجب أن تحذف قبل معالجة صورة البصمة باستعمال فنون معالجة الصورة.

    معالجة الصورة: الهدف الكلي في هذه المرحلة هو الكشف عن بعض خصوصيات الصورة٬ التي يمكن توظيفها في العمل المطلوب. الكشف عن النقاط الخاصة و الانحناءات هي من جملة الخصوصيات التي يمكن استخراجها من منظومة فحص بصمات الأصابع.

    تحليل الصور: هنا يتم الاستفادة من الخصوصيات المستخرجة لتحليل الصورة. على سبيل المثال٬ بعد الكشف عن النقاط الخاصة و الانحناءات في منظومة فحص بصمات الأصابع نحاول عبر تحليل الصورة العثور على الشخص المناظر لبصمة الإصبع. إنّ تحليل الصور يتمّ عادة بالاستعانة بفنون الذكاء الصناعي مثل الشبكات العصبية و شجرات القرار و التصنيف.

    تطبيقات معالجة الصوة في العلوم العسكرية و الأمنية

    إنّ معالجة الصور٬ لا سيّما الرؤية الذكية٬ لها أهمية كبيرة في العلوم العسكرية و الأمنية. على سبيل المثال٬ هناك صاروخ موجّه آلي يمكن أن يطلق على عمارة معيّنة. في القضايا الأمنية٬ تقوم  الكاميرات الأوتوماتيكية بالتقاط صور السيارات التي ترتكب مخالفات مرورية. أحد أساليب الاستفادة من معالجة الصور استخدام منظومات السيطرة الذكية للسرعة و تسجيل المخالفات في السنوات الأخيرة. تستعين هذه المنظومات بأساليب مختلفة لتحديد سرعة السيارات المارة٬ منها بالاستعانة بكاميرتين و قياسهما٬ و معالجة اختلاف الرؤية الموجودة في الصور الملتقطة منهما٬ يمكن تحديد عمق السيارة المارة و تحديد سرعتها بأخذ اشتقاق المكان.

    منظومات قياس السرعة على نوعين: قياس السرعة الثابتة٬ و التي يتم نصبها على قوائم بجانب الطرق السريعة و الشوارع٬ و منظومة قياس سرعة السيارات التي يتم نصبها على سيارة الشرطة. و نظراً لحركة سيارة الشرطة٬ فإنّ استخدام ألغوريثمات تثبيث الصورة أمرٌ ضروري من أجل حذف حركة سيارة الشرطة.

    من التطبيقات الأخرى في معالجة الصور٬ زيادة شفافية الصور بواسطة كاميرات يتم نصبها في المراكز الحكومية و التجارية و الأماكن الشخصية. أحياناً٬ و بسبب انخفاض جودة الكاميرات و أحياناً أخرى بسبب عدم ملائمة نور البیئه أو المسافة و الزاوية غير المناسبة للهدف عن الكاميرا و كذا حركة المجرم في وقت ارتكابه الجريمة٬ تكون الصور ممحية و ضبابية و العوامل المساعدة في الكشف عن الجريمة مثل الوجه.

    الشکل رقم1. يبين هذا المثال أثر الفلترة الخطية. اليسار: الصورة الأصلية، الوسط: الصورة الضبابية و المغبرة٬ اليمين: صورة معالجة

    المجرم و رقم السيارة و أداة ارتكاب الجريمة مثل السكين أو الأسلحة غير واضحة في الصور. لا شك في أنّ عملية معالجة الصور لزيادة شفافيتها و وضوح تفاصيلها يمكن أن تقدم عوناً للشرطة و السلطات القضائية.

    يستعان على تحقيق أهداف الشرطة بثلاثة فرق لمعالجة الصور: زيادة الصور٬ ترميم الصور٬ و تكثيف الصور. يُلجأ إلى أسلوب تنظيم النور حين تكون الصورة مشعة جداً أو مظلمة جداً٬ ذلك أنّ الإشعاع و الظلمة الزائدين عن الحاجة يؤدّيان إلى عدم إمكان رؤية تفاصيل الصورة. كما أنّ معالجة اللون في بعض الصور يساهم في الكشف عن التفاصيل. على أيّ حال٬ لا ينبغي لمعالجة الصور أن تؤدّي إلى زيادة الحواشي فيها و بالتالي طرح تفسير خاطئ.

    كلمات دليلية:

    معالجة الصور٬ الذكاء الصناعي٬ ترميم الصورة٬ تكثيف الصورة.

    المصادر:

    1- Biosignal and Biomedical Image Processing MATLAB based Applications - John L

    2-Strang , Gilbert (July 19, 2005)  Linear Algebra and Its Applications (4th ed.), Brooks Cole.

    3-Gonzalez, R. C and Woods, R. E. (2002) Digital Image Processing (2nd ed.), Prentice-Hall, Inc.

    4-SWGIT(Scientific Working Group Image Technique) , Guidelines for the Forensic Imaging Practitioner , Section 5

     

رأيك