پیش‌پردازش تصویر

 

در این مطلب قصد داریم تا در مورد پیش‌پردازش تصویر با شما صحبت کنیم، لطفا با نوین ایلیا صنعت همراه باشید.

ساده کردن و بهینه سازی پیش پردازش تصویر در سیستم­های پردازش تصویر:

پیش پردازش تصویر بر روی frame grabber یک گام اصلی در فرآیند پردازش تصویر از تهیه تصویر با دوربین به پردازش در frame grabber و خروجی در هاست pc می‌­باشد. هدف پیش پردازش تصویر، آماده کردن داده برای ساده‌­کردن گام­های پردازشی و کاهش بار از پردازش کردن در هاست pc می‌­باشد.

این شامل تجسم بهتر تصاویر به منظور تأکید بر برخی خاصیت‌­ها یا ساختارهایی که بسیار ضعیف هستند یا برای پردازش بیشتر (محدود کردن مناطق ، تقسیم بندی و استخراج ویژگی‌­ها) مهم هستند. و معمولاً براساس کل تصویر خام است. این همچنین شامل انتخاب خودکار مناطق تصویر (منطقه مورد علاقه ، ROI) با توجه به محتوای تصویر و فشرده سازی تصویر JPEG می‌­باشد.

مراحل پردازش مورد استفاده در پیش پردازش همیشه به کیفیت تصویر سنسور دوربین بستگی دارد.گام­‌های دیگری بر روی پردازش کننده FPGA، frame Grabber و همچنین بر روی دیگر سخت افزار بینایی همانند خود دوربین، سنسور بینایی با سیستم تعبیه شده انجام می‌­شوند. در این دستگاه­‌های بینایی، visual applets از محیط توسعه گرافیکی آسان برای پیاده سازی گسترده قبل از پردازش و همچنین یک راه‌­حل کامل پردازش تصویر در FPGA، استفاده می­‌کنند.

 

پیش‌پردازش تصویر

 

برای رابط های دوربین مانند USB3 Vision و GigE Vision که نیازی به frame grabber ندارند یا برای سیستم های تعبیه شده، پیش پردازش مستقیماً در دوربین و سنسور صورت می‌­گیرد. همیشه لازم است که رابط­‌های دوربین مانند GigE Vision یا رابط کامپیوتر فقط مقدار محدودی از داده‌­ها را انتقال دهند یا در هنگام استفاده از سیستم های تعبیه شده که قدرت محاسبه کمتری دارند، با کاهش مقدار داده های موجود در دوربین، می­توان مدت زمان انتقال و آنالیز را کاهش داد، در نتیجه باعث افزایش توان برنامه می‌­شود.

 

پیش‌پردازش تصویر

 

Frame grabber پیش پردازش را توسعه می­‌دهد:

Frame grabber برای بسیاری از رابط های دوربین مانند CoaXPress ، Camera Link و Camera Link HS ضروری است و می­‌تواند برای نیازهای زمان واقعی یا حجم داده‌­های بزرگ ضروری باشد. این کار طیف گسترده تری از پیش پردازش را مستقیماً در FPGA امکان پذیر می‌کند.

 

پیش‌پردازش تصویر

سخت افزار بینایی قابل برنامه ریزی با محیط توسعه FPGA VisualApplets

 

کاهش حجم داده از طریق فشرده سازی JPEG:

پهنای باندهایی که در آن داده‌های تصویر از دوربین به frame grabber منتقل می­‌شوند به دلیل سنسورهای سریعتر و بزرگتر و پردازش رنگ به طور مداوم در سالهای اخیر افزایش یافته­‌اند. به منظور پردازش آنها، با فشرده سازی JPEG می توان مقدار داده تصویر را تا حد زیادی کاهش داد. برای مثال در جوشکاری لیزر در صنعت خودرو، گذردهی داده می تواند از 100 مگابیت در ثانیه به حدود 5 مگابیت در ثانیه کاهش یابد. از طرف دیگر، با کاهش مقدار داده مورد نیاز برای انتقال یک تصویر، می توان نرخ فریم را به میزان قابل توجهی افزایش داد. این امر به ویژه در برنامه‌هایی که فشرده سازی JPEG به طور مستقیم در دوربین انجام می‌­شود، مفید است و این امکان را فراهم می­‌کند که مسیر انتقال به عنوان bottleneck کارآمدتر شود.

 

پیش‌پردازش تصویر

 

کنترل محرکها و فعال کننده‌­ها:

Frame grabber  از پردازش سیگنال برای کنترل محرک دوربین، روشنایی و فعال کننده­‌ها و همچنین ارزیابی سنسورها از طریق رابط های دیجیتال I/O استفاده می‌­کنند. کنترل حلقه‌­های پیچیده و ترکیب با پیش‌پردازش همچنین ممکن است. به عنوان مثال، اندازه‌گیری می‌­تواند با استفاده از پیش‌پردازش تصویر انجام شود تا بتواند یک کنترل صحیح از روشنایی یا راه اندازی دوربین انجام دهد.

 

پیش‌پردازش تصویر

 

پردازش تصویر قوی، با سرعت و کارآمد:

در کل، پیش پردازش تصویر باعث تسریع در الگوریتم های محاسباتی فشرده و بهبود عملکرد برنامه می­‌شود. علاوه بر این، پردازش داده‌های تصویر با وضوح بسیار بالا و پهنای باند موثر به وسیله افزایش گذردهی داده به منظور افزایش دقت انجام می‌­شود.

با استفاده از VisualApplets ، پیش پردازش تصویر در FPGA با کمی تلاش توسط کاربران نهایی و بدون دانش برنامه‌نویسی سخت افزار محقق می‌شود.

 

پیش‌پردازش تصویر

 

مزایا در یک نگاه:

  • از رابط­‌های ساده­تر دوربین استفاده کنید
  • افزایش گذردهی داده
  • طراحی سیستم مقرون به صرفه از طریق رابط های کم هزینه (GigE)
  • سرعت در الگوریتم­‌های محاسباتی فشرده
  • افزایش عملکرد برنامه
  • از پردازنده­‌های کوچکتر با قدرت محاسباتی کمتر استفاده کنید
  • بهبود شبکه‌­های عصبی
  • کاهش بار cpu
  • افزایش دقت و استحکام آنالیز تصویر

مثال‌های کاربردی برای حل موثر کارها با پردازش تصویر با بهترین نتایج ممکن:

  • برنامه­‌های کاربردی از جمله محدوده دینامیکی بالا (HDR)، فشرده سازی JPEG ، انتخاب خودکار ROI یا مثلث لیزر سه بعدی به طور موثری باعث کاهش حجم داده­‌ها در مرحله قبل از پردازش می­‌شوند.
  • تقسیم شیء و استخراج ویژگی‌ها (حباب ، مرکز ثقل ، زاویه ، وسعت ، لحظه های تصویر و غیره) پردازش بیشتری را با جزئیات برای طبقه‌بندی فراهم می‌­کند.
  • در بازرسی چاپ، دستیابی به شناخت دقیق موقعیت و تراز کردن تصاویر بدست آمده به منظور امکان مقایسه با master ضروری است. تشخیص خودکار موقعیت، با ویژگی های لبه یا تصویر انجام می­‌شود.

 

پیش‌پردازش تصویر

سیستم پردازش تصویر برای یک برنامه کنترل چاپ

 

تهیه کننده : محمد طالبی

سایر مطالب باسلر

منبع