رنگ‌ها در پردازش تصویر

 

رنگ‌ها در پردازش تصویر، چه نقشی بازی می‌کنند؟

تقریباً همه‌ی انسان‌ها، در زندگی و تجربیاتشان، با مفهوم رنگ‌ها آشنا هستند. واقعیت اینه که چشم‌های ما توانایی تشخیصی میلیون‌ها رنگ را دارند و این به ما خیلی کمک می‌کند و ما باید از رنگ‌ها ممنون باشیم که به ما توانایی تشخیص و تمایز ایجاد کردن را می‌دهند؛ مثلاً تشخیص غذای سالم، از غذای ناسالم را به کمک تشخیص رنگ‌ها می‌توانیم انجام دهیم. به همین دلیل است که بسیاری از برنامه‌های پردازش تصویر که در آن چشم انسان تعبیر نهایی را انجام می‌دهد، برای بهینه‌سازی بازتولید رنگ به‌طور خاص برای انسان‌ها طراحی‌شده‌اند.

رنگ چیست؟

امواج الکترومغناطیسی با طول موج بین 380 نانومتر و 780 نانومتر، مسئولیت ایجاد ادراک‌های رنگی در انسان را بر عهده دارند. اگرچه امواج فراتر از این محدوده برای چشم انسان نامرئی هستند؛ اما می‌توان آن‌ها را توسط دستگاه‌های فنی ویژه تشخیص داد. چشمان ما محدوده ی مرئی را که برای ما قابل‌مشاهده است با گیرنده‌هایی که سه حساسیت رنگ متفاوت دارند درک می‌کنند. مغز ما سیگنال‌های خود را پردازش کرده و به یک تصویر رنگی تبدیل می‌کند.

رنگ در پردازش تصویر

طیف رنگ مرئی ایجادشده توسط منشور

 

تصاویر تک رنگ معمولاً کافی هستند:

 

رنگ در پردازش تصویر

حتی آب‌نبات‌های رنگی به‌راحتی با دوربین تک‌رنگ قابل‌تشخیص هستند.

دریافت اطلاعات رنگ‌ها، از یک دوربین رنگی، زیاد کار ساده‌ای نیست؛ در ساده‌ترین حالت برای توصیف می‌توان گفت که یک دوربین معمولی، برای مشخص کردن مقدار رنگ یک پیکسل، به اطلاعات مربوط به 2×2 پیکسل نیاز دارد که به این اطلاعات، الگوی Bayer گفته می‌شود و به فرآیند تشخیص مقدار رنگ، Debayering میگویند. ازآنجایی‌که این کار، یک درون‌یابی اطلاعات است؛ نتایج ماتریس 2×2 ضعیف عمل می کند، برای همین معمولاً از ماتریس 3×3 و یا بیشتر استفاده می‌شود. دوربین‌های تک‌رنگ ، اطلاعات خود در مورد پیکسل‌ها را از روش خطی به دست می‌آورند که این روش را، 1:1 می‌نامند و از آرایه‌ای از پیکسل‌ها استفاده می‌کنند.

اما چشم انسان به‌عنوان ابزاری جامع طراحی شده است و ما همیشه به توانایی خود برای دیدن رنگ‌ها نیازی نداریم. اغلب اطلاعاتی که فقط از مقادیر سطح روشنایی اشیاء به دست می‌آوریم کافی هستند و این کاری است که در پردازش تصویر نیز انجام می‌گیرد.

در خیلی از موارد، برای تشخیص رنگ‌ها نیازی به دوربین‌های رنگی نداریم و استفاده از این دوربین‌ها غیرضروری و در بعضی از موارد، موجب به وجود آمدن مشکلات فنی می‌شود که بعداً برای رفع این مشکلات، نیاز داریم از برنامه‌های خاصی استفاده کنیم.

بسیاری از برنامه‌ها می‌توانند به‌صورت کامل، اطلاعات رنگ را در زنجیره پردازش تصویر توزیع کنند. در برخی دیگر ، با روشنایی نورپردازی رنگی یا فیلتر رنگی و دوربین تک‌رنگ، می‌توان نوعی از اطلاعات رنگ را انتخاب کرد. به‌عنوان‌مثال نواحی سبز روی اشیاء قرمز، هنگامی‌که نور مورداستفاده قرمز باشد؛ سیاه به نظر می‌رسند.

موضوع رنگ اهمیت زیادی دارد:

بااین‌حال، تقاضا برای دوربین‌های رنگی رو به افزایش است. این تقاضای زیاد، به‌این‌علت است که برنامه‌های جدید که از عکس استفاده می‌کنند، تجزیه‌وتحلیل‌های خود را فقط بر پایه پردازش‌های کامپیوتری قرار نمی‌دهند و در خیلی از جاها، عکس‌ها باید برای چشم انسان نیز قابل‌قبول باشند. همچنین اطلاعات اضافی که از رنگ‌ها به دست می‌آید، می‌تواند امکانات خیلی زیادی را برای تجزیه‌وتحلیل در اختیار ما بگذارد.

زمینه‌های کاربردی برای دوربین‌های رنگی:

 

رنگ در پردازش تصویر

نمونه‌ای از کار بازرسی ( بازرسی چاپ) که برای انجام آن نیاز به دوربین‌های رنگی است.

حوزه بازرسی در صنعت چاپ، یکی از مثال‌های استفاده صنعتی از پردازش تصویر رنگی است. به کمک فناوری‌های نوین، بازرسی چاپ اکنون فرآیندی خودکار است. سیستم‌های بازرسی هوشمند و مبتنی بر دوربین، به‌طور مثال مسئول بازرسی لیبل‌ها و بسته‌بندی‌ها هستند. کنترل میزان رنگ، کاری مهم است؛ به‌طور مثال در بازرسی بسته‌بندی‌ مواد غذایی آن محصولی که “تازه” و “ترد” است باید به مشتریان عرضه شود تا انگیزه خرید بالا رود.

سیستم‌های بازرسی، برای اطمینان حاصل کردن از اینکه دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف محصولی دقیقاً یکسان و با همان داده‌های رنگی تولید می‌کنند، نیاز دارند از تصویر بهینه و استانداردشده استفاده کنند. معیار اندازه‌گیری کیفیت خود انسان است و به‌طور مثال در صنعت چاپ، چشم انسان با کمک مانیتور کنترل چاپ نهایی را انجام می‌دهد. ارگان‌های بینایی ما نسبت به هرگونه انحراف حساس هستند؛ پس باید رنگ‌ها بر روی مانیتور به‌گونه‌ای واقع‌بینانه باشند تا از وقوع اشتباه جلوگیری کنند.

این فقط یکی از برنامه‌های مورداستفاده است که در آن دقت رنگ بالا، عاملی کلیدی محسوب می‌شود.

 

رنگ در پردازش تصویر

خلاصه:

رنگ وسیله اطلاعاتی مهم است که می‌تواند به ما در بسیاری از برنامه‌های کاربردی پردازش تصویر برای انجام وظایف بازرسی کمک کند. مغز انسان دارای قابلیت‌های عظیمی برای پردازش تصویر است که این باعث می‌شود ما مشکلات و سختی‌های موجود در پردازش تصویرِ صحیح را دست‌کم بگیریم. خوشبختانه بسیاری از برنامه‌ها، فقط به دوربین‌های تک‌رنگ نیاز دارند. برای موارد دیگری که نیاز به دوربین‌های رنگی است؛ درون دوربین‌ها توابع مفید زیادی تعبیه‌شده است که بدون ایجاد بارهای بیشتر بر روی پردازنده، به کنترل و پردازش تصاویر رنگیِ ما کمک می‌کند.

از شما ممنونیم که مطلب ما را با عنوان رنگ‌ها در پردازش تصویر، چه نقشی بازی می‌کنند را مطالعه فرمودید،شما همچنین می توانید مطالب ما در شبکه های اجتماعی همچون اینستاگرام،اپارات و لینکدین مطالعه کنید،لطفا سایر مطالب ما را نیز پیگیری کنید.

مترجم:مهندس محسن نوازنی