زنجیره مارکوف (Markov Approach modeling) قسمت 3

تکامل گذرا

احتمال تغییر حالت از حالت iام به حالت jام در n حرکت برابر است با

p_{ij}^{(n)}=\Pr(X_{n}=j\mid X_{0}=i)\,

این احتمال در یک حرکت برابر است با

p_{ij}=\Pr(X_{1}=j\mid X_{0}=i).\,

برای یک زنجیره مارکوف یکنواخت در زمان

$p_{ij}^{(n)}=\Pr(X_{k+n}=j\mid X_{k}=i)\,$

$p_{ij}=\Pr(X_{k+1}=j\mid X_{k}=i)\,$

توجه کنید که برای یک زنجیره مارکوف یکنواخت در زمان، احتمال تغییر حالت از حالت iام به حالت jام در n حرکت معادل است با درایهٔ (i,j) ام ماتریس احتمال انتقال وقتی این ماتریس n بار در خودش ضرب شده‌است:

$p_{ij}^{(n)}=[P^{n}]_{ij}$

در حرکت‌های n تایی احتمالات بدست آمده برابری چپمن-کولموگروف را ارضا می‌کنند. پس برای هر k که ۰ <n> k داریم

p_{ij}^{(n)}=\sum _{r\in S}p_{ir}^{(k)}p_{rj}^{(n-k)}

در این رابطه S فضای حالت زنجیره مارکوف است. توزیع حاشیه ای (Pr(X_n = x مربوط به حرکت nام است. توزیع اولیه برابر است با (Pr(X_۰ = x. تعمیم یافته این توزیع برای حرکت‌های بعدی به شکل

$\Pr(X_{n}=j)=\sum _{r\in S}p_{rj}\Pr(X_{n-1}=r)=\sum _{r\in S}p_{rj}^{(n)}\Pr(X_{0}=r).$

نمایش داده می‌شود که در آن n زیروند است و نه توان.

رده‌بندی حالت‌های یک زنجیر مارکوف

تقلیل‌پذیری

حالت jام را قابل دسترسی از حالت iام می‌نامند (i → j) اگر در سیستمی که از حالت iام شروع شود با احتمال غیر ۰ در نهایت به حالت jام برسد. در واقع اگر عدد صحیح n ≥ ۰ وجود داشته باشد که

\Pr(X_{n}=j|X_{0}=i)=p_{ij}^{(n)}>0.\,

تساوی n با ۰ به معنای در دسترس بودن همه حالات از حالت iام است. حالت iام را مرتبط با حالت jام می‌نامند (i ↔ j) اگر هر دو رابطه i → j و j → i برقرار باشند.

مجموعه حالات C را کلاس مرتبط می‌نامند اگر هر یک از اعضای آن با هر عضو دیگر این مجموعه مرتبط باشد و هیچ‌یک از اعضای C با حالتی که عضو آن نیست مرتبط نباشد. می‌توان نشان داد که ارتباط همان هم‌ارزی است و کلاس‌های مرتبط در واقع کلاس‌های هم‌ارزی هستند.

یک کلاس هم‌ارزی را بسته می‌نامند اگر احتمال خروج از این کلاس ۰ باشد. به عبارت دیگر اگر حالت i در C باشد و حالت j در C نباشد، j قابل دسترسی از i نیست. مجموعه‌ای از کلاس‌های مرتبط یک گراف جهت‌دار بدون دور را تشکیل می‌دهند که یال‌های آن همان یال‌های فضای حالت اصلی هستند. یک کلاس مرتبط بسته‌است اگر و تنها اگر هیچ یال خروجی میان کلاس‌های مختلف وجود نداشته باشد.

حالت i را ضروری می‌نامند اگر به ازای همه jهایی که i → j، رابطه j → i نیز برقرار باشد. در غیر این صورت حالت i را غیرضروری می‌نامند.

اگر تمام وضعیت‌های یک زنجیر مارکوف با هم مرتبط باشند، فضای حالت تنها از یک کلاس مرتبط تشکیل می‌شود و به آن تقلیل‌ناپذیر می‌گویند. در این زنجیره‌ها از هر حالت می‌توان به هر حالتی رسید.

تناوب

حالت i دارای دوره تناوب k است اگر هر مسیر بازگشت به حالت i به طول مضارب k باشد. به زبان دیگر دوره تناوب یک حالت برابر است با

k=\operatorname {gcd} \{n:\Pr(X_{n}=i|X_{0}=i)>0\}

که در آن gcd بزرگترین مقسوم علیه مشترک است. اگر یک حالت دوره تناوب k داشته باشد ممکن است نتوان به این حالت با k حرکت رسید. به‌طور مثال اگر بتوان به حالت i در {۶, ۸, ۱۰, ۱۲, …} حرکت بازگشت، در این صورت دوره تناوب برابر ۲ خواهد بود حتی اگر ۲ در مقادیر ذکر شده نباشد. اگر k = ۱ باشد، در این صورت به حالت مد نظر غیر متناوب می‌گویند و بازگشت به حالت i در حرکت‌های غیر منظم انجام خواهد گرفت. در غیر این صورت (k > 1)، حالت iدارای دوره تناوب k و متناوب می‌باشد.

بازگشت‌پذیری

فرض کنید f_i احتمال این پیشامد باشد که زنجیر با شروع از وضعیت i بعد از تعداد متناهی تغییر وضعیت به i برگردد. به وضوح $f_{i}=\sum _{n=1}^{\infty }f_{ii}^{n}\,$ . اگر $f_{i}=1$ در این صورت حالت i را بازگشتی یا پایامی‌گوییم. به این ترتیب هر بار که زنجیر در حالت i قرار می‌گیرد فرایند به‌طور احتمالی حرکت خود را از سر شروع می‌کند، لذا اولین بازگشت به i مستلزم بازگشت دوم به i، و الی آخر است؛ بنابراین اگر i حالت بازگشتی باشد، فرایند با احتمال ۱ بینهایت بار به i برمی‌گردد و احتمال اولین بازگشت به این حالت در زمان متناهی برابر ۱ است. اگر امید ریاضی تعداد تغییر وضعیت‌ها تا بازگشت مجدد به i متناهی باشد به i بازگشتی مثبت و در غیر این صورت بازگشتی پوچ می‌گوییم.

حالت i را گذرا می‌نامند هرگاه $f_{i}<1$ ، به این معنی که اگر سیستم از حالت i شروع به کار کند، احتمال این که دیگر به این حالت بازنگردد غیر صفر است. برای حالت گذرای i احتمال این که فرایند با شروع از i دقیقاً بعد از n بار به آن بازگردد برابر است با $(f_{i})^{n}(1-f_{i})$ . پس تعداد بازگشت‌ها به i متغیر تصادفی با پارامتر $1-f_{i}$ می‌باشد، درنتیجه تعداد بازگشت‌ها بینهایت نمی‌شود.

با در نظر گرفتن متغیر تصادفی T_i، زمان اولین بازگشت به حالت i، داریم:

T_{i}=\inf\{n\geq 1:X_{n}=i|X_{0}=i\}.

عدد $f_{ii}^{(n)}=\Pr(T_{i}=n)$ احتمال بازگشت سیستم به حالت i برای اولین بار در حرکت nام است. در نتیجه حالت i گذرا است اگر

$\Pr(T_{i}<{\infty })=\sum _{n=1}^{\infty }f_{ii}^{(n)}<1$

متوسط زمان بازگشت

اگر زمان اولین بازگشت به حالت i با احتمال ۱ متناهی باشد، نمی‌توان نتیجه گرفت که امید ریاضی این زمان متناهی است. امید ریاضی زمان بازگشت به حالت i همان متوسط زمان بازگشت است که از رابطه

M_{i}=E[T_{i}]=\sum _{n=1}^{\infty }n\cdot f_{ii}^{(n)}.\,

محاسبه می‌شود.

متوسط تعداد بازگشت‌ها

می‌توان نشان داد که حالت i پایا است اگر و تنها اگر متوسط تعداد بازگشت‌ها به این حالت نامتناهی باشد. یعنی

\sum _{n=0}^{\infty }p_{ii}^{(n)}=\infty .

چند قضیه مهم

اگر i گذرا باشد، زنجیره متناهی بار به i بازمی‌گردد.
هر زنجیر مارکوف با فضای حالت متناهی حداقل یک حالت بازگشتی دارد
بازگشتی بودن یک خاصیت رده‌ای است یعنی اگر i بازگشتی باشد و با j در ارتباط باشد، آنگاه j نیز بازگشتی است.
گذرا بودن یک خاصیت رده‌ای است یعنی اگر i گذرا باشد و با j در ارتباط باشد، آنگاه j نیز گذرا است.
در هر زنجیر مارکوف تقلیل‌ناپذیر یا تمام حالت‌ها گذرا یا تمام آن‌ها بازگشتی هستند. در هر زنجیر مارکوف تقلیل‌پذیر، عناصر هر رده یا همه گذرا یا همه بازگشتی هستند. در حالت اول رده را رده گذرا و در حالت دوم رده بازگشتی می‌گوییم.
هر زنجیر مارکوف تقلیل‌ناپذیر متناهی، بازگشتی است.
اگر در زنجیره مارکوف با فضای حالت متناهی بازگشتی باشد، در این صورت حتماً بازگشتی مثبت است.

حالت‌های مانا

حالت i را جذب‌کننده یا مانا می‌نامند اگر با ورود به این حالت خروج از آن غیرممکن باشد. در نتیجه حالت i مانا است اگر و تنها اگر

p_{ii}=1{\text{ and }}p_{ij}=0{\text{ for }}i\not =j.

اگر هر حالت در یک سیستم به حالت مانایی برسد زنجیره مارکوف را زنجیره مارکوف مانا می‌نامند.

زنجیره مارکوف (Markov Approach modeling) قسمت 1
زنجیره مارکوف (Markov Approach modeling) قسمت 2
زنجیره مارکوف (Markov Approach modeling) قسمت 3
زنجیره مارکوف (Markov Approach modeling) قسمت 4
زنجیره مارکوف (Markov Approach modeling) قسمت 5

نوامبر 1, 2019/0 دیدگاه /توسط hgadmin

زنجیره مارکوف (Markov Approach modeling) قسمت 2

آموزش عمومی پردازش تصویر و بینایی ماشین

تعریف رسمی

زنجیره مارکوف زمان گسسته

یک زنجیره مارکوف دنباله‌ای از متغیرهای تصادفی X_۱،X_۲،X_۳،… است که دارای خاصیت مارکوف هستند یعنی:

$\Pr(X_{n+1}=x|X_{1}=x_{1},X_{2}=x_{2},\ldots ,X_{n}=x_{n})=\Pr(X_{n+1}=x|X_{n}=x_{n}).\,$

مقادیر ممکن برای X_i مجموعه قابل شمارشی را می‌سازند که فضای حالت نام دارد.

زنجیره مارکوف اغلب توسط دنباله‌ای از گراف‌های جهت‌دار نشان داده می‌شود، که در آن یال‌های گراف n توسط احتمال از رفتن از یک حالت در زمان n به حالت‌های دیگر در زمان n + 1 برچسب گذاری شده‌است. همان اطلاعات در ماتریس انتقال از زمان n به زمان n + 1 درج می‌شود که در آن عنصر سطر i و ستون j، احتمال تغییر وضعیت از حالت i-1 به حالت j-1 است. مجموع عناصر هر سطر برابر یک است اما الزاماً مجموع عناصر هر ستون یک نمی‌شود. در نظریه ماتریس‌ها اگر تمام عناصر ماتریسی نامنفی و مجموع عناصر هر سطر یک باشد، در این صورت آن ماتریس را ماتریس مارکوف می‌گویند. علت آن است که برای چنین ماتریس‌هایی می‌توانیم یک فضای نمونه بسازیم به طوری که عناصر ماتریس، احتمال‌های تغیر وضعیت تمام پیشامدهای فضای نمونه باشند و سپس یک زنجیر مارکوف برای فضای نمونه تعریف کنیم. با این حال، زنجیره‌های مارکوف اغلب به صورت یکنواخت در زمان فرض می‌شوند در این صورت گراف و ماتریس مستقل از n هستند و به این ترتیب به شکل یک توالی ارائه نمی‌شوند.

تعریف دیگری به شرح ذیل عنوان شده‌است: هرگاه فرایند تعمیرات برای سیستم‌های تعمیر پذیر لحظه‌ای یا به عبارتی با زمان کوتاه و قابل اغماض در مقایسه با زمان عملکرد سیستم را نتوان مفروض داشت، روش‌هایی مانند زنجیرهٔ پیوسته مارکوف برای تحلیل سیستم به کار گرفته می‌شود. روش مارکوف برای مدلسازی رفتار اتفاقی به صورت پیوسته و ناپیوسته نسبت به زمان یا در فضای حالت تقسیم‌بندی می‌گردد. این تغییرات پیوسته یا ناپیوسته اتفاقی را اصطلاحاً فرایندهای اتفاقی می‌نامند. در حقیقت به‌کارگیری روش مارکوف نیازمند این امر است که سیستم نماینگر فقدان حافظه باشد. یعنی حالت و وضعیت آیندهٔ سیستم مستقل از وضعیتهای گذشته آن بوده و تنها به آخرین جزء آن وابسته باشد.

زنجیره‌های مارکوف یکنواخت در زمان

زنجیره‌های مارکوف یکنواخت در زمان، یا ایستا، زنجیره‌هایی هستند که در آن‌ها:

$\Pr(X_{n+1}=x|X_{n}=y)=\Pr(X_{n}=x|X_{n-1}=y)\,$

که رابطه بالا برای هر n صحیح است. در واقع احتمال انتقال مستقل از n است. چنین زنجیره‌هایی را می‌توان تنها با یک ماتریس احتمال انتقال $P$ توصیف کرد. ماتریس احتمال انتقال $P$ مستقل از زمان n است و درایهٔ (i,j) ام آن، یعنی $p_{ij}$ ، بیانگر احتمال انتقال از حالت i به حالت j می‌باشد.

زنجیره مارکوف مرتبه m

زنجیره مارکوف مرتبه m (که در آن m متناهی است) فرایندی است که در آن:

${\begin{aligned}{}&\Pr(X_{n}=x_{n}|X_{n-1}=x_{n-1},X_{n-2}=x_{n-2},\dots ,X_{1}=x_{1})\\=&\Pr(X_{n}=x_{n}|X_{n-1}=x_{n-1},X_{n-2}=x_{n-2},\dots ,X_{n-m}=x_{n-m}){\text{ for }}n>m\end{aligned}}$

به عبارت دیگر حالت بعدی به m حالت قبلی وابسته‌است. می‌توان یک {Y_n} از {X_n} ساخت به طوری که در فرم کلاسیک خاصیت مارکوف صدق کند؛ که در این صورت Y یک چندتایی مرتب از Xها است یعنی: $Y_{n}=\left(X_{n},X_{n-1},\ldots ,X_{n-m+1}\right)$

زنجیره مارکوف افزاینده

یک زنجیره مارکوف افزاینده مرتبه m با رابطه زیر توصیف می‌شود:

$\Pr(X_{n}=x_{n}|X_{n-1}=x_{n-1},X_{n-2}=x_{n-2},\dots ,X_{n-m}=x_{n-m})=\sum _{r=1}^{m}f(x_{n},x_{n-r},r).$

زنجیره مارکوف زمان پیوسته

لامپی را در نظر بگیرید که یا روشن است یا خاموش. اگر لامپ در زمان t روشن باشد X(t) = 1 و اگر خاموش باشد X(t) = 0. در این صورت متغیر تصادفی X زمان گسسته نیست زیرا پس از ورود به حالتی برای یک مدت زمانی که خود نیز متغیری تصادفی است، در آن جا می‌ماند و سپس به حالت دیگری منتقل می‌شود. این قبیل فرایندها را زنجیره مارکوف زمان پیوسته می‌نامیم.

یک زنجیره پیوسته مارکف توسط یک فضای حالت متناهی یا شمارا، یک ماتریس نرخ انتقال Q با ابعادی برابر با فضای حالت است. برای i ≠ j، هر عنصر q_ij غیر منفی است و نرخ انتقال فرایند را از حالت i به حالت j توصیف می‌کند.

سه تعریف برای فرایندهای مارکوف زمان پیوسته وجود دارد:

تعریف حدی

اگر متغیر تصادفی وضعیت زنجیره درلحظهٔ t با X_t نشان دهیم و فرض کنیم زنجیره در زمان t در حالت i قرار دارد. با توجه به این که X_t = i و X_t+h به مقادیر گذشته وابسته نیستند، هنگامی که h → ۰ برای هر j و t داریم:

\Pr(X(t+h)=j\mid X(t)=i)=\delta _{ij}+q_{ij}h+o(h)

که در این معادله $\delta _{ij}$ دلتای کرونکر است و همچنین از نماد o کوچک استفاده شده‌است. q_ij می‌تواند معیاری از سرعت تغییر حالت از i به j باشد.

تعریف زنجیره پرش یا زمان نگهداری

اگر متغیر تصادفی Y_n نشان‌دهندهٔ nامین پرش (تغییر حالت) در زنجیره باشد و متغیرهای $S_{1},S_{2},S_{3},...$ زمان ایستایی در هر حالت را نشان دهند، هر کدام از S_iها از توزیعی نمایی با پارامتر $q_{Y_{i}Y_{i}}$ پیروی می‌کنند.

تعریف احتمال انتقال

برای هر مقدار $n=0,1,2,...$ و زمان‌های $t_{0},t_{1},t_{2},...$ با حالت‌های $i_{0},i_{1},i_{2},...$ داریم:

\Pr(X_{t_{n+1}}=i_{n+1}\mid X_{t_{0}}=i_{0},X_{t_{1}}=i_{1},\ldots ,X_{t_{n}}=i_{n})=p_{i_{n}i_{n+1}}(t_{n+1}-t_{n})

که در آن p_ij در دو مجموعه معادلات دیفرانسیلی به نام‌های معادلات پیشرو کولموگروف و معادلات پسرو کولموگروف en:Kolmogorov equations صدق می‌کنند.

اکتبر 31, 2019/0 دیدگاه /توسط hgadmin

زنجیره مارکوف (Markov Approach modeling) قسمت 1

آموزش عمومی پردازش تصویر و بینایی ماشین

زنجیره مارکوف مدلی تصادفی برای توصیف یک توالی از رویدادهای احتمالی است که در آن احتمال هر رویداد فقط به حالت رویداد قبلی بستگی دارد. زنجیره مارکوف که به افتخار آندری مارکوفریاضی‌دان اهل روسیه این گونه نام‌گذاری شده یک سیستم ریاضی است که در آن انتقال میان حالات شمارا، از حالتی به حالت دیگر صورت می‌گیرد. زنجیره مارکوف یک فرایند تصادفی بدون حافظه‌است بدین معنی که توزیع احتمال شرطی حالت بعد تنها به حالت فعلی بستگی دارد و مستقل از گذشتهٔ آن است. این نوع بدون حافظه بودن خاصیت مارکوف نام دارد. زنجیره مارکوف درمدل‌سازی دنیای واقعی کاربردهای زیادی دارد.

نمونه‌ای از زنجیره مارکوف با سه حالت

معرفی

زنجیره مارکوف (Markov Approach modeling) یک فرایند تصادفی گسسته در زمان با خاصیت مارکوف است. اگرچه برخی از نویسندگان در مورد فرایندهای پیوسته در زمان هم از اصطلاح زنجیره مارکوف استفاده می‌کنند. یک فرایند تصادفی گسسته در زمان شامل سیستمی است که در هر مرحله در حالت خاص و مشخصی قرار دارد و به صورت تصادفی در هر مرحله تغییر حالت می‌دهد. مراحل اغلب به عنوان لحظه‌های زمانی در نظر گرفته می‌شوند ولی می‌توان آن‌ها را فاصله فیزیکی یا هر متغیر گسسته دیگری در نظر گرفت. خاصیت مارکوف بیان می‌کند که توزیع احتمال شرطی برای سیستم در مرحله بعد فقط به حالت فعلی سیستم بستگی دارد و به حالت‌های قبل بستگی ندارد. چون سیستم به صورت تصادفی تغییر می‌کند به‌طور کلی پیش‌بینی حالت زنجیره مارکوف در نقطه‌ای خاص در آینده غیرممکن است. با این حال ویژگی‌های آماری سیستم در آینده قابل پیش‌بینی است که در بسیاری از کاربردها همین ویژگی‌های آماری بسیار حائز اهمیت است.

تغییرات حالات سیستم انتقال نام دارند و احتمال‌هایی که به این تغییر حالت‌ها نسبت داده می‌شوند احتمال انتقال نام دارند. یک فرایند مارکوف با یک فضای حالت شمارا، یک ماتریس گذار برای توصیف احتمال‌های هر انتقال و یک حالت اولیه (یا توزیع اولیه) در فضای حالت مشخص می‌شود. اگر فضای حالت متناهی باشد زنجیر مارکوف را زنجیر مارکوف متناهی یا زنجیر مارکوف با فضای حالت متناهی می‌گوییم و اگر نامتناهی باشد زنجیر مارکوف را زنجیر مارکوف نامتناهی یا زنجیر مارکوف با فضای حالت نامتناهی می‌گوییم. طبق قرار داد، فرض می‌کنیم همیشه حالت بعدی وجود دارد و در نتیجه فرایند تا ابد ادامه پیدا می‌کند.

یکی از معروف‌ترین زنجیره‌های مارکوف که موسوم به «پیاده‌روی می خواره» است یک پیاده‌روی تصادفی است که در آن در هر قدم موقعیت با احتمال برابر به اندازه ۱+ یا ۱- تغییر می‌کند. در هر مکان دو انتقال ممکن وجود دارد یکی به عدد صحیح بعدی(۱+) و یکی به عدد صحیح قبلی(۱-). احتمال هر انتقال فقط به حالت کنونی بستگی دارد. برای مثال احتمال انتقال از ۵ به ۶ برابر با احتمال انتقال از ۵ به ۴ است و هر دوی این احتمالات برابر با ۰٫۵ هستند. این احتمالات مستقل از حالت قبلی (که یا ۴ بوده یا ۶) هستند.

مثالی دیگر عادات غذایی موجودی است که فقط انگور، پنیر و کاهو می‌خورد و عادات غذایی او از قوانین زیر پیروی می‌کند:

او فقط یک بار در روز غذا می‌خورد.
اگر امروز پنیر بخورد فردا انگور یا کاهو را با احتمال برابر خواهد خورد.
اگر امروز انگور بخورد فردا با احتمال ۰٫۱ انگور، با احتمال ۰٫۴ پنیر و با احتمال ۰٫۵ کاهو خواهد خورد.
اگر امروز کاهو بخورد فردا با احتمال ۰٫۴ انگور و با احتمال ۰٫۶ پنیر خواهد خورد.

عادات غذایی این موجود را می‌توان با یک زنجیره مارکوف مدل‌سازی کرد به دلیل این که چیزی که فردا می‌خورد (حالت بعدی) تنها به چیزی که امروز خورده‌است (حالت فعلی) بستگی دارد. یکی از ویژگی‌های آماری که می‌توان در مورد این زنجیره محاسبه کرد امید ریاضی درصد روزهایی است که انگور خورده‌است (در یک دوره طولانی).

مثال‌هایی از زنجیره مارکوف

ورشکستگی قمارباز

ورشکستگی قمارباز مسئله‌ای معروف از زنجیره مارکوف است. در این مسئله دو فرد تاس می‌اندازند و هر بار که سکه شیر آمد شخص A یک دلار از B می‌برد و هر بار سکه خط بیاید، شخص B یک دلار از A می‌برد. در ابتدای بازی A مقدار a دلار و B مقدار b دلار دارد. فرض کنید X_i دارایی A پس از i مرحله بازی باشد. یکی از خواص دنباله {X_i} این است که اگر در مرحلهٔ nام مقدار X_i را بدانیم در این صورت سرمایه A از آن مرحله به بعد تنها به X_n و نه به X₀, X₁, …, X_n-1 وابسته است. یعنی اگر سرمایهٔ A در زمان حال معلوم باشد، سرمایهٔ آیندهٔ او مستقل از پولی است که در هر مرحله از بازی در گذشته برنده شده یا باخته‌است.

فرایند زاد مرگ

اگر صد دانه ذرت در فری قرار دهیم، هر دانه در زمانی مستقل که از توزیع نمایی پی‌روی می‌کند، منفجر می‌شود. این مثالی از زنجیره زمان پیوسته مارکوف است. اگر X_t نشان‌دهنده تعداد دانه‌های ذرتی باشد که تا زمان t منفجر شده‌اند، مسئله را می‌توان به صورت تعداد دانه‌هایی که بعد از t منفجر می‌شوند مطرح نمود. دانستن زمان انفجار دیگر دانه‌ها اهمیتی ندارد و تنها دانستن تعداد دانه‌هایی که تا کنون منفجر شده‌اند کافیست. فرایند شرح داده شده در این‌جا، تقریبی از یک فرایند پواسونی است. در حالت کلی فرایندهای پواسون نیز فرایند مارکوف هستند.

بازی‌های تخته‌ای با تاس

بازی مار و پله یا هر بازی دیگری که حرکات با تاس تعیین می‌شود یک زنجیرهٔ مارکوف هستند. این نوع بازی‌ها در نقطه مقابل بازی‌های کارتی مانند blackjack هستند که کارت‌ها مانند حافظهٔ حرکت قبلی عمل می‌کنند. برای درک این تفاوت‌ها احتمال یک حرکت مشخص را در بازی در نظر بگیرید. در بالا به بازی‌هایی که با تاس بازی می‌شوند اشاره کردیم، تنها چیزی که اهمیت دارد حالت کنونی روی تخته است. حالت بعدی روی تخته به حالت کنونی و چرخش بعدی تاس بستگی دارد و وابسته به اینکه که مهره‌ها چگونه در حالت کنونی قرار گرفته‌اند، نیست. در بازی مانند blackjack، بازیکن می‌تواند با به خاطر سپردن این که کدام کارت‌ها تاکنون نشان داده شده‌اند، برتری کسب کنند؛ بنابراین حالت بعدی بازی مستقل از حالت کنونی نیست.

گام‌های تصادفی متمایل به مرکز

یک حرکت تصادفی روی تعدادی خط را در نظر بگیرید، موقعیت کنونی (که x نامیده می‌نامیم) با احتمالات زیر می‌تواند به +۱ (به راست) یا -۱(به چپ) تغییر کند:

(c یک عدد ثابت بزرگتر از ۰ است)

به عنوان مثال اگر عدد ثابت c برابر ۱ باشد، احتمال حرکت به چپ از موقعیت x=-۲,-۱٬۰٬۱٬۲ به ترتیب برابرست با:.

یک گام تصادفی یک اثر مرکزی دارد به‌طوری‌که با افزایش تضعیف c می‌شود. از آنجایی که احتمالات تنها به وضعیت کنونی بستگی دارد (مقدار x) و وابسته به هیچ‌یک از موقعیت‌های قبلی نیست، این گام تصادفی متمایل به مرکز در تعریف زنجیرهٔ مارکوف صدق می‌کند.

یک مدل آب و هوایی بسیار ساده

نمونه‌ای ساده از یک مدل آب‌وهوایی

احتمال وضعیت آب و هوایی که آب و هوا در طول روز را نشان می‌دهد و هم به صورت بارانی و هم آفتابی مدل می‌شود، توسط یک ماتریس انتقال ارائه داده می‌شود. ماتریس P یک مدل آب و هوایی را نشان می‌دهد به‌طوری‌که روز بعد یک روز آفتابی، با احتمال %۹۰ آفتابی است و روز بعد یک روز بارانی، با احتمال %۵۰ آفتابی است. ستونها و سطرها با آفتابی و بارانی برچسب‌گذاری می‌شوند.

(P)_{i j} احتمال این است که هوای امروز از نوع i باشد و فردا از نوع j باشد.

در نظر داشته باشید که حاصل جمع احتمالات سطر P برابر ۱ است.

حالت ثابت آب و هوا

در این مثال، پیش‌بینی هوا در روزهای دور از هم غلط از آب در می‌آید و متمایل به بردار حالت پایدار است. این بردار احتمال هوای آفتابی و بارانی را در همهٔ روزها نشان می‌دهد و مستقل از آب وهوای اولیه است.

بردار حالت ثابت به این صورت تعریف می‌شود: $\mathbf {q} =\lim _{n\to \infty }\mathbf {x} ^{(n)}$

ولی تنها زمانی به یک مقدار منظم همگراست که p یک ماتریس انتقال منظم باشد (بعبارت دیگر حداکثر یک Pⁿ با ورودیهای غیر صفر وجود دارد)

از آنجایی که q مستقل از شرایط اولیه است، زمانی که بوسیلهٔ P ترجمه می‌شود، بایستی بدون تغییر بماند؛ که این باعث می‌شود که q تبدیل به بردار ویژه شود، به این معنی که از P مشتق شود. برای مثال آب و هوا:

${\begin{matrix}P&=&{\begin{bmatrix}0.9&0.1\\0.5&0.5\end{bmatrix}}\\\mathbf {q} P&=&\mathbf {q} &{\mbox{(}}\mathbf {q} {\mbox{ is unchanged by }}P{\mbox{.)}}\\&=&\mathbf {q} I\\\mathbf {q} (P-I)&=&\mathbf {0} \\&=&\mathbf {q} \left({\begin{bmatrix}0.9&0.1\\0.5&0.5\end{bmatrix}}-{\begin{bmatrix}1&0\\0&1\end{bmatrix}}\right)\\&=&\mathbf {q} {\begin{bmatrix}-0.1&0.1\\0.5&-0.5\end{bmatrix}}\end{matrix}}$ ${\begin{bmatrix}q_{1}&q_{2}\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}-0.1&0.1\\0.5&-0.5\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}0&0\end{bmatrix}}$

پس $-0.1q_{1}+0.5q_{2}=0$ و از آنجایی که این دو بردار احتمال هستند، داریم $q_{1}+q_{2}=1$

حل این دو معادله یک توزیع حالت یکنواخت را می‌دهد:

${\begin{bmatrix}q_{1}&q_{2}\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}0.833&0.167\end{bmatrix}}$

در نتیجه %۸۳ روزها آفتابی است.

اکتبر 31, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

مقاله های پردازش تصویر

آموزش عمومی پردازش تصویر و بینایی ماشین, مقالات, مقالات ، سمینارها و کنفرانس های پردازش تصویر

مقالات پردازش تصویر عبارت اند از:

Basics of digital image processing

مفاهیم اولیه پردازش تصویر

فایل PDF – در 57 صفحه – نویسنده : ناشناس

Basics of digital image processing

پسوردفایل : behsanandish.com

Digital Image Processing Laboratory Manual

کتابچه راهنمای آزمایشگاه پردازش تصویر دیجیتال

فایل PDF – در 19 صفحه – نویسنده : Bhaskar Mondal

Digital Image Processing laboratory manual

پسوردفایل : behsanandish.com

Fundamentals of Digital Image Processing

اصول پردازش تصویر دیجیتال

فایل PDF – در 8 صفحه – نویسنده : ناشناس

Fundamentals of Digital Image Processing

پسوردفایل : behsanandish.com

Fundamentals of Image Processing

اصول پردازش تصویر

فایل PDF – در 112 صفحه – نویسنده : Ian T. Young , Jan J. Gerbrands , Lucas J. van Vliet

Image Processing Fundamentals–An Overview

پسوردفایل : behsanandish.com

Image Processing Manual

دستورالعمل پردازش تصویر

فایل PDF – در 164 صفحه – تهیه کننده : انستیتو ملی اسناد آمریکا

Image processing manual

پسوردفایل : behsanandish.com

Image Processing Tutorial-Basic Concepts

آموزش پردازش تصویر-مفاهیم پایه

فایل PDF – در 55 صفحه – تهیه کننده : شرکت CCDWare Publishing

Image Processing Tutorial

پسوردفایل : behsanandish.com

Intel® Image Processing Library-Reference Manual

کتابخانه پردازش تصویر اینتل-دستورالعمل مرجع

فایل PDF – در 319 صفحه – نویسنده : شرکت Intel

Intel Image Processing Library-reference manual

پسوردفایل : behsanandish.com

آنالیز و پردازش تصویر

فایل Word – در 15 صفحه – نویسنده : ناشناس

pardazesh tasvir

پسوردفایل : behsanandish.com

مفاهیم پایه پردازش تصویر-محیط های چند رسانه ای

فایل PDF – در 109 صفحه – نویسنده : احمد محمودی ازناوه (دانشگاه شهید بهشتی)

مفاهیم_پایه_پردازش_تصویر_دانشگاه

پسوردفایل : behsanandish.com

اکتبر 27, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

تشخیص لبه در تصاویر

آموزش عمومی پردازش تصویر و بینایی ماشین

تشخیص لبه در تصاویر

آشکارسازی لبه یکی از مفاهیم پردازش تصاویر است. هدف آشکارسازی لبه نشان‌گذاری نقاطی از یک تصویر است که در آنها شدت روشنایی به تندی تغییر می‌کند. تغییرات تند در خصوصیات تصویر معمولاً نمایندهٔ رویدادهای مهم و تغییرات در خصوصیات محیط هستند. شناسایی لبه یک محدودهٔ تحقیقاتی در پردازش تصویر و استخراج ویژگی است.

ویژگی‌های لبه

لبه‌ها ممکن است وابسته به دیدگاه باشند – یعنی می‌توانند با تغییر نقطه دید تغییر کنند، و نوعاً هندسه صحنه، اجسامی که جلوی همدیگر را گرفته‌اند و مانند آن را نشان می‌دهند یا ممکن استنابسته به دیدگاه باشند – که معمولاً نمایانگر ویژگی‌های اجسام دیده‌شده همچون نشان‌گذاری‌ها و شکل سطح باشند. در دو بعد و بالاتر مفهوم تصویر باید در نظر گرفته شود.

یک لبه نوعی ممکن است(برای نمونه) مرز میان یک بخش قرمزرنگ و یک بخش سیاه‌رنگ باشد؛ حال آنکه یک خط می‌تواند تعداد کمی پیکسل‌های ناهمرنگ در یک زمینه یکنواخت باشد. در هر سوی خط یک لبه وجود خواهد داشت. لبه‌ها نقش مهمی در کاربردهای پردازش تصویر دارند.

آشکارسازی لبه

لبه مرز بین نواحی با خواص نسبتاً متفاوت سطح خاکستری است. نظریهٔ پایه در بیشتر روش‌های آشکارسازی لبه، محاسبه یک عملگر مشتق محلی است. در این مقطع توجه شود که لبه (گذر از تاریک به روشن) به صورت یک تغییر آرام، نه سریع، سطح خاکستری مدل می‌شود. این مدل نشان می‌دهد که معمولاً لبه‌های تصاویر رقمی بر اثر نمونه‌برداری، کمی مات می‌شوند. مشتق اول مقطع سطح خاکستری در لبه جلویی گذر، مثبت است، در لبه عقبی آن منفی است و همان طور که مورد انتظار است، در نواحی با سطح خاکستری ثابت صفر است. مشتق دوم برای قسمتی از گذر که در طرف تیره لبه است، مثبت است، برای قسمت دیگر گذر که در طرف روشن لبه است، منفی است، و در نواحی با سطح خاکستری ثابت، صفر است.

بنابراین، از بزرگی مشتق اول می‌توان برای تعیین این که آیا پیکسل در روی لبه قرار دارد، استفاده کرد. مشتق دوم در نقطه وسطی هر گذر سطح خاکستری یک عبور از صفر دارد. عبور از صفرها راهی قوی برای تعیین محل لبه‌های تصویر فراهم می‌آورند. اندازهٔ مشتق اول تصویر در هر نقطه برابر بزرگی گرادیان می باشد. مشتق دوم نیز با استفاده از لاپلاسین به دست می‌آید. اگر یک لبه را به عنوان تغییر در شدت روشنایی که در طول چند پیکسل دیده می‌شود در نظر بگیریم، الگوریتم‌های آشکارسازی لبه به طور کلی مشتقی از این تغییر شدت روشنایی را محاسبه می‌کنند. برای ساده‌سازی، به آشکارسازی لبه در یک بعد می‌پردازیم. در این نمونه، داده‌های ما می‌تواند یک تک‌خط از شدت روشنایی پیکسل‌ها باشد. برای نمونه بین پیکسل‌های چهارم و پنجم در داده‌های ۱-بعدی زیر به روشنی می‌توان لبه‌ای را آشکار کرد

152

148

149

محاسبه مشتق اول

تعداد زیادی از عملگرهای آشکارسازی لبه بر پایه مشتق اول شدت روشنایی کار می‌کنند، یعنی با گرادیان شدت روشنایی داده‌های اصلی سروکار داریم. با این اطلاعات می‌توانیم تصویری را برای قله‌های گرادیان روشنایی جستجو کنیم.

اگر I(x) نماینده شدت روشنایی پیکسل x، و I′(x) نماینده مشتق اول(گرادیان شدت روشنایی) در پیکسل x باشد، بنابراین داریم:

I'(x)=-1\cdot I(x-1)+0\cdot I(x)+1\cdot I(x+1).\,

برای پردازش تصویر با عملکرد بهتر، مشتق اول را می‌توان(در یک بعد) با چرخاندن با ماسک زیر روی تصویر بدست آورد:

−1

محاسبهٔ مشتق دوم

برخی دیگر از الگوریتم‌های آشکارسازی لبه بر اساس مشتق دوم شدت روشنایی کار می‌کنند که در واقع نرخ تغییرات گرادیان شدت روشنایی است و برای آشکارسازی خط‌ها بهترین است، زیرا بدانگونه که در بالا گفتیم هر خط یک لبه دوگانه است، بنابراین در یک سوی خط یک گرادیان روشنایی و در سوی دیگر گرادیان مخالف آن دیده می‌شود. پس می‌توانیم منتظر تغییر بسیار زیاد در گرادیان شدت روشنایی در محل یک خط باشیم. برای یافتن خط‌ها می‌توانیم گذر از صفرهای تغییر گرادیان را در نتایج جستجو کنیم.

اگر I(x) نمایشگر شدت نور در نقطه x و I′′(x) مشتق دوم در نقطه x باشد:

I''(x)=1\cdot I(x-1)-2\cdot I(x)+1\cdot I(x+1).\,

اینجا نیز بیشتر الگوریتم‌ها از یک ماسک پیچش برای پردازش سریع داده‌های تصویر سود می‌برند:

−2

آستانه‌گیری

پس از محاسبه مشتق، گام بعدی عبارت است از: اعمال‌کردن یک آستانه برای کشف نقاطی که بخشی از یک لبه هستند. هر چه آستانه کمتر باشد، خط‌های بیشتری آشکارسازی می‌گردند و نتایج بیشتر نسبت به نویز، و ویژگی‌های نامرتبط تصویر حساس می‌شوند، از سوی دیگر یک آستانه زیاد ممکن است خط‌های ضعیف یا بخش‌هایی از خط‌ها را از دست بدهد.

یک مصالحه معمول آستانه‌گیری با پسماند است. این روش از چندین آستانه برای جستن لبه‌ها سود می‌جوید. با آستانه بالایی جستجو را برای پیدا کردن ابتدای خط‌ها آغاز می‌کنیم. هنگامی که یک نقطه آغاز داریم، مسیر لبه را درون تصویر پیکسل به پیکسل با نشانه‌گذاری پیکسل‌هایی که از آستانه پایینی بالاترند پی می‌گیریم. تنها هنگامی که مقدار از آستانه پایینی پایین‌تر رود آن را پایان می‌دهیم. این رهیافت بر اساس این گمان است که لبه‌ها به احتمال زیاد در مسیرهای پیوسته قرار دارند و دنبال کردن بخش ضعیفی از لبه‌ای که از پیش دیده‌ایم ممکن می‌کند، بدون آنکه پیکسل‌های نویزی را به عنوان لبه نشانه‌گذاری کنیم.

عملگرهای آشکارسازی لبه

مرتبه نخست: رابرتز، پرویت، سوبل، کنی، اسپیسک
مرتبه دوم: لاپلاسی، مار-هیلدرث

اکنون، عملگر کنی و پس از آن مار-هیلدرث بیشترین کاربرد را دارد. عملگرهای زیادی تاکنون منتشر شده‌اند اما هیچیک برتری قابل ملاحظه‌ای بر عملگر کنی در شرایط کلی نداشته‌اند. کار بر روش‌های چندمقیاسی هنوز بیشتر در آزمایشگاه‌هاست.

اخیراً عملگر جدیدی منتشر شده که اجازه جداسازی لبه‌ها را با دقت زیرپیکسل می‌دهد، چیزی که آن را از عملگر کنی نیز بهتر می‌سازد. برای اطلاعات بیشتر مقاله زیر ببینید:

(استجر، ۱۹۹۸)An Unbiased Detector of Curvilinear Structure

اکتبر 26, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

بارکد چیست؟ قسمت 2

آموزش عمومی پردازش تصویر و بینایی ماشین

بسياري از محصولات شركت هاي توليدي، در سراسر دنيا قابل فروش هستند. با توجه به اين مسئله وجود باركدهاي منحصر به فردي كه آنها را از يكديگر متمايز سازد ضروري به نظر مي رسد.تبديل اعداد به باركد خواندن باركد نياز به استاندارد مشخصي دارد. در حال حاضر در دنيا چند استاندارد براي توليد و استفاده از باركد وجود دارد كه معتبرترين آنها استاندارد EAN/UCC است كه103 كشور در دنيا از آن تبعيت مي كنند و حدود90 درصد تجارت دنيا را پوشش مي دهد.

در ايران به علت ضرورتي كه بنا به توسعه صدور كالاهاي غيرنفتي ايران به بازارهاي جهاني به وجود آمد در سال1374 سازماني با عنوان »مركز ملي شماره گذاري كالا و خدمات« زير نظر موسسه مطالعات و پژوهش هاي بازرگاني تاسيس شد و پس از انجام مطالعات لازم با انتخاب استاندارد EAN/UCC كشور ما به عضويت موسسه بين المللي EAN International درآمد. تاكنون بيش از5 هزار شركت- كه بيشتر آنها شركت هاي توليدكننده محصولات غذايي و شيميايي هستند- به عضويت اين موسسه درآمده و براي كالاها و محصولات خود باركد دريافت كرده اند.
باركد محصولات،12 رقمي است. البته در برخي از كشورها به دلايل مختلف باركد13 رقمي نيز وجود دارد.12 رقم باركد به شرح زير معني دار مي شود:

سه رقم اول نمايانگر كد كشور(626= كد ايران)،5 رقم بعدي كد شركت سازنده،4 رقم بعدي كد كالاي مربوطه و در نهايت1 رقم آخر كد كنترل توسط رايانه به منظور كنترل صحت كد مورد نظر است.
براي مثال باركد زير مربوط به دستمال كاغذي200 برگي يكي از شركت هاي توليدي است به طور حتم تا به حال در هنگام خريد يا پس از خريد كالا به علامت باركد چاپ شده در روي بسته بندي آن توجه كرده ايد و اين سئوال برايتان پيش آمده كه اين خطوط چه هستند و چه كارآيي دارند.

عامه مردم درباره باركد، نظرات متفاوتي دارند. خيلي ها فكر مي كنند باركد نمايانگر قيمت كالاست. برخي ديگر نيز باركد را علامت استاندارد و عده اي باركد را شماره مجوز كالا مي دانند.
باركد شامل يك سري عدد و تعدادي خطوط موازي سياه رنگ با ضخامت هاي مختلف در زمينه سفيد بوده كه از طريق دستگاه پويشگر (Scanner) توسط امواج مادون قرمز قابل خواندن و انتقال به رايانه است. هر يك از اين ميله ها مانند يك بيت ارزشي، معادل صفر و يك دارند.
هر يك از اين كدها در بانك اطلاعاتي مربوط، داراي اطلاعات كاملي شامل شرح، مشخصات دقيق و فني، موجودي، اطلاعات ورود و خروج براي استفاده كنندگان ذي ربط هستند.

استفاده از باركد فقط به محصولات توليدي شركت ها محدود نمي شود. در كارخانه ها و موسسات توليدي به منظور رديابي مداوم اطلاعات كالاهاي توليدي در خطوط مختلف توليد قطعات مصرفي موجود در انبارها، باركدهاي منحصر به فردي ايجاد و با اين سيستم رديابي مي شود. سيستم باركد كمك مي كند تا تغيير اطلاعات را توسط سيستم باركد به بانك هاي اطلاعاتي منتقل كرده و همواره اطلاعات موجودي هاي خود را به روز نگه داريد. در واقع باركد به عنوان يك ترمينال ورودي كمك مي كند تا تغيير يا ثبت اطلاعات با حداقل خطاي اطلاعاتي به رايانه منتقل شود.

در فروشگاه هاي بزرگي كه روزانه مقدار زيادي كالاي ريز و درشت به آنها وارد و يا خارج مي شود و مسئولين براي كنترل موجودي هاي خود همواره به اطلاعات سطوح موجودي نياز دارند استفاده از باركد بسيار ضروري است. در غير اين صورت بايد هرازگاهي با تعطيلي فروشگاه اقدام به شمارش و كنترل موجودي كرد. اين كار نه تنها بسيار دشوار و طاقت فرساست بلكه امكان بروز اشتباه در آن نيز زياد است.

در حال حاضر در كشور ما از باركد براي جمع آوري و ثبت اطلاعات مختلف استفاده هاي متنوعي مي شود. از كارت هاي حضور و غياب پرسنلي گرفته تا قبوض آب و برق و تلفن، اطلاعات خطوط توليد و ردياب محصولات، موجودي هاي انبار، كتب جهت ثبت شماره استاندارد بين المللي كتاب (شابك) و از همه بيشتر براي كالاهاي توليدي شركت ها كه در فروشگاهها ارائه مي گردد و …
براي راه اندازي سيستم هاي مبتني بر باركد، نياز به تجهيزاتي مانند نرم افزار توليد باركد، چاپگر چاپ باركد، پويشگر (Scanner) و برچسب هاي ويژه داريم.
البته توسعه و پيشرفت در زمينه باركد نيز مانند ساير علوم و فن آوريها به سرعت در حال وقوع است.

منبع

بارکد تقریبا در تمام بخشهای زندگی ما وجود دارد , در سوپر مارکتها , بیمارستانها زندانها و حتی در خانه خودمان !

بارکد تقریبا به عنوان بخشی از زندگی روزمره ما مورد قبول همه قرار گرفته اما واقعا بارکد چیست و چه چیزی را نمایش میدهد ؟

مطمئن باشید فقط شما نیستید که دوست دارید سر از راز این خطوط و فضاهای میان آنها دربیاورید خطوطی که هر روز حد اقل بر روی برچسبهای مواد غذائی یا نامه های پستی خود می بینید . همه آنها به نظر یکسان می آیند اما ي نیست زیرا هر صنعتی روش کدگذاری مخصوص به خود را دارد و از آن به عنوان استاندارد استفاده میکند که در بخشهای بعدی این روشها را توضیح خواهیم داد . اگر در فکر بکارگیری تکنولوژی بارکد در شغل خود هستید موارد مهمی است که باید در نظر بگیرید تا این تکنولوژی بر تمام مشکلات شما غلبه کرده و کار شما را سهولت ببخشد .

انواع مختلف روشهای کدگذاری

بارکد در شکلهای مختلف ارائه میشود که ساده ترین نوع آن را حتما در فروشگاهها و یا سوپر مارکتها دیده اید . اما استانداردهای دیگر بارکد هم وجود دارد که در صنایع مختلف استفاده می شود مثل : مراکز درمانی , کارخانه های صنعتی و … که تمام اینها نحوه کدگذاری (Symbology) منحصر به فرد برای خود را دارند که غیر قابل تغییر هستند. حال این سوال پیش می آید که چرا اینهمه کدهای متفاوت وجود دارد ؟ این سوال به سادگی قابل جوابگوئی است چرا که Symbology های مختلف برای حل مشکلات صنایع گوناگون به وجود آمده اند .

حالا با هم نگاهی کوتاه به برخی از Symbology های معمول می اندازیم و ببینیم چگونه و کجا و چرا از آنها استفاده میکنیم :

UPC/EAN
این نوع کدگذاری برای کنترل خروجی ( کنترل نهائی ) به کار برده میشود . کد UPC با طول ثابت میباشد و به طور خاص در فروشگاهها و کارخانجات تولید کننده مواد غذائی کاربرد دارد . این کد برای سوپرها و این چنین مواردی در نظر گرفته شده است که با استفاده از 12 رقم فضای مناسبی برای تعریف محصولات در اختیار ما قرار میدهد .

Code 39
این روش کد گذاری به این دلیل ایجاد شد تا در صنایعی که احتیاج به استفاده از حروف نیز در کنار ارقام دارند به کار برده شود . این روش کدگذاری عمومی ترین روش کدگذاری است که از قدیم به کار برده میشود . این نوع کدگذاری معمول درا تمام صنایع – به استثناء تولید کنندگان موادغذائی – به کار گرفته میشود اما با توجه به اینکه بارکد دارای طول زیادی خواهد بود برای مواردی که اندازه برچسب روی اقلام تولیدی گزینه ای قابل توجه باشد پیشنهاد نمی شود.

Code 128
این روش کدگذاری وقتی به کار می آید که شما انتخاب زیادی از حروف و ارقام داشته باشید . در صنایعی که اندازه برچسب روی اقلام. گزینه قابل توجه باشد این روش کدگذاری انتخابی مناسب برای شماست چرا که فشرده و خوانا است . از این روش کدگذاری معمولا در حمل و نقل استفاده میکنند که در آن اندازه لیبل یک مورد مهم میباشد .

Interleaved 2 of 5
از دیگر روشهای کدگذاری معمول در صنایع حمل و نقل است که در کنار آن کاربرد بسیاری در انبارها و شرکتهای عمده فروش می باشد . این کدها هم به صورت فشرده و کم جا هستند .

PDF417
این روش کدگذاری به عنوان روش دو-بعدی ( 2D ) شناخته شده است که به صورت خطی نبوده و بیشتر شما را به یاد جدول روزنامه ها می اندازد اما تفاوت این کد با سایر کدهائی که در بالا توضیح داده شد این است که PDF417 واقعا یک فایل داده های سیار ( Portable Data File ) است که مثلا میتواند شامل : اسم , آدرس , شماره تلفن منزل , شماره گواهینامه رانندگی و عکس و حتی خلاصه سوابق رانندگی شما باشد !

در نهایت اینکه این روش کدگذاری میتواند اطلاعات کامل و جامعی را در خود جای داده و حجمی در حد یک تمبر پستی داشته باشد البته طبیعی است هر چه اطلاعات شما کاملتر باشد حجم این کد نیز بزرگتر خواهد شد .

بارکدها چگونه خوانده میشوند :

بارکدها با کشیده شدن تابش کوچکی از نور روی کد چاپ شده قابل خواندن هستند . چشمان شما تنها خط قرمزی از نور را میبیند که از بارکد خوان تابیده میشود اما چه اتفاقی در تابش و بازتاب آن نور قرمز در میان این خطوط تیره و روشن می افتد ؟ قطعه ای در بارکدخوان بازتاب نور را دریافت کرده و آنرا به سیگنالهای الکتریکی تبدیل میکند . منبع تابش لیزر شروع به خواندن فضای خالی قبل از اولین خط مشکی میکند و این کار را تا انتهای کد انجام میدهد – اگر بارکد دارای این فضای خالی معین در ابتدا و انتهای خود نباشد قابل خواندن نیست که به این فضا ها Quiet Zone می گوئیم – هر چه کد ما طولانی تر باشد تعداد نوارهای ما نیز بیشتر خواهد بود و هر چه تعداد نوارهای ما بیشتر باشد باید ارتفاع نوارها نیز بیشتر شود تا کد به راحتی قابل خواندن باشد .

بارکد خوانها:

به طور کلی سه مدل بارکد خوان وجود دارد : ثابت , بارکدخوانهای سیار دسته ای و بارکدخوانهای سیار بی سیم

1 – بارکدخوانهای ثابت :

به کامپیوتر متصل میشوند و داده ها را هر بار که خوانده میشوند انتقال میدهند . وقتی یک بارکد اسکن میشود به سرعت از طریق داده الکتریکی به کیبورد منتقل میشود و باعث میشوند تا کاراکترها به سرعت هر چه تمامتر روی صفحه نمایش داده شوند . این دستگاه به قدری سریع است که در بسیاری مواقع کاربران ترجیح میدهند ازآن به عنوان صفحه کلید دوم استفاده کنند . بزرگترین مزیت این دستگاهها این است که بدون احتیاج به تغییر داده ها یا احتیاج به برنامه خاص در تمام برنامه هائی که ورودی داده از صفحه کلید را قبول میکنند مورد استفاده می باشند .
نوع دیگری از این بارکدخوانها نیز موجود است که از طریق کابل RS232 به کامپیوتر متصل میشود و به صورت کد ASCII داده را به برنامه میشناساند .

2 – بارکدخوانهای سیار دسته ای :

این نوع بدون اینکه به طور مستقیم با کامپیوتر متصل باشند اطلاعات را در حافظه خود ذخیره کرده و سپس با استفاده از پایه اطلاعات آن روی کامپیوتر منتقل میشود . . این دستگاهها شامل یک اسکن کننده بارکد , یک صفحه نمایش برای انجام کار مورد نظر و یک صفحه کلید کوچک برای وارد کردن داده های مورد نظر مثل تعداد کالا و … هستند . ضمن اینکه یک پایه (Cradle) نیز برای انتقال اطلاعات به کامپیوتر حتما باید تهیه شود . این مدل بارکدخوانها در مواردی به کار میروند که احتیاج به جابجائی کاربر الزامی و داده های جمع آوری شده در لحظه مورد نیاز نیستند . این دستگاهها به صورتهای زیر استفاده میشوند که برنامه شما تعیین میکند که به کدام صورت استفاده شود :

قرار گرفتن روی دست (Handheld) قرار گرفتن در کیف (Wearable) قرار گرفتن در ماشین (Truck)

3 – بارکدخوانهای سیار بی سیم :

این نوع از بارکدخوانها هم اطلاعات را در حافظه نگهداری میکنند اما انتقال اطلاعات به صورت بلادرنگ انجام میشود این مدل از بارکدخوانها در مواردی که دسترسی اطلاعات برای تصمیمات مهم است استفاده میشود . . این دستگاهها شامل یک اسکن کننده بارکد , یک صفحه نمایش برای انجام کار مورد نظر و یک صفحه کلید کوچک برای وارد کردن داده های مورد نظر مثل تعداد کالا و … هستند . ضمن اینکه یک پایه (Cradle) نیز برای انتقال اطلاعات به کامپیوتر حتما باید تهیه شود. وقتی شما احتیاج به انتقال سریع اطلاعات دارید این دستگاههای بی سیم هستند که کار شما را عملی میکنند . این دستگاهها به صورتهای زیر استفاده میشوند که برنامه شما تعیین میکند که به کدام صورت استفاده شود :

قرار گرفتن روی دست (Handheld) قرار گرفتن در کیف (Wearable) قرار گرفتن در ماشین (Truck)

اسکنر چکونه کار میکند :

پایه هر دستگاه بارکد خوان یک اسکن کننده , یک رمزگشاینده و یک کابل ارتباطی میان کامپیوتر و دستگاه بارکد خوان میباشد . وظیفه اسکن کننده این است که کد را اسکن کرده و داده های خروجی الکتریکی ایجاد نماید که داده ها با نوارهای مشکی و فاصله بین آنها مرتبط است . این داده های الکتریکی سپس توسط رمز گشا آنالیز شده و بر اساس نوع کدگذاری و محتوی کد به صورت متعارف کامپیوتری ( شامل حروف – اعداد و یا علامتهای دیگر استاندارد مثل ” – ” و ” . ” و … ) نمایش داده می شود .

همچنین اسکن کننده ها میتوانند که این رمزگشا را به صورت داخلی داشته باشند و یا کدها را به صورت رمزگشائی نشده در خود نگهداری کنند که در این حالت احتیاج به وسیله ای دیگر دارند که به آن رابط یا Wedge می گوئیم . در این حالت کدها به محض اتصال به این رابط توسط رابط رمزگشائی میشوند و به مکان مورد نظر ما ( برای مثال بانک داده ها ) منتقل میشوند .

این روش اسکن شدن بیشتر در بارکدخوانهای سیار به کار برده میشود .

کدام بارکدخوان برای کار و نرم افزار شما مناسب است ؟

با تمام انتخابهائی که برای شما وجود دارند مهمترین نکته برای انتخاب درست دستگاه این است که شما به خوبی محیط کار و برنامه خود را قبل از اینکه هر تصمیمی بگیرید مطالعه کنید . برای این منظور سوالات زیر شما را در این انتخاب راهنمائی میکند :

* – دستگاهها در چه محیطی به کار میروند ؟ در یک محیط کاملا سخت صنعتی یا در یک فروشگاه معمولی !

* – استفاده از دستگاه برای مدت مشخصی می باشد یا به طور دائم از آن استفاده خواهد شد ؟

* – آیا به قابلیت سیار بودن دستگاه احتیاج دارید ؟

* – آیا خواندن کدها در نزدیکی کالاها می باشد یا در فاصله دورتر قرار دارند ؟

*- دستگاه چگونه به کامپیوتر متصل میشود ؟

*- آیا اطلاعات خوانده شده باید سریعا منتقل شوند یا خیر ؟

به خاطر داشته باشید که دامنه انتخاب دستگاههای بارکد خوان بسیار وسیع هست که از انها در هر برنامه ای بتوان استفاده کرد پس هرگز اولین دستگاهی را که به نظر مناسب کار شما بود انتخاب نکنید چه بسا ارزانترین دستگاه به راحتی و مفیدتر برای شما مورد استفاده داشته باشد .

آیا دستگاه بارکد خوان با کامپیوتر من سازگار است ؟

هیچ برنامه خاصی لازم نیست که اطلاعات را به کامپیوتر شما انتقال دهد . این دستگاهها به راحتی توسط اسکن کننده و رمزگشای خود اطلاعات را به سیستم شما انتقال میدهند و لازم نیست شما کار دیگری انجام دهید . هرچند کامپیوتر شما برای خواندن کدها مشکل خاصی را نخواهد داشت اما در مواقعی ممکن است قابلیت چاپ کدها را نداشته باشد که در این صورت شما با ارتقاء سیستم خود و یا با خرید برچسبهای از قبل چاپ شده و یا حتی خرید دستگاههای چاپ بارکد به راحتی این مشکل را حل خواهید کرد و برچسبهای خود را بر روی محصولاتتان می چسبانید .

چاپ بارکد :

با داشتن یک برنامه خوب کامپیوتری تمام پرینترهای سوزنی , حرارتی و لیزری قادر هستند تا بارکد را با کیفیتی خوب چاپ کنند اما اگر شما میخواهید که بهترین چاپ را داشته باشید از چاپگرهای مخصوص چاپ برچسب استفاده کنید که برای چاپ تعداد زیادی برچسب هم مناسب هستند . اما اگر احتیاج به چاپ چند لیبل در زمانی خاص دارید میتوانید از چاپگرهای سوزنی نیز استفاده کنید . تقریبا اکثر صنایع – کوچک و بزرگ – از چاپگرهای حرارتی مخصوص برچسب استفاده میکنند زیرا به راحتی رولهای برچسب را چاپ کرده و مهمتر از آن چاپ سریع و با کیفیت بارکدهاست که این پرینترها را در اولویت اول قرار میدهد .

استفاده از بارکد در هر کجا !

تمام صنایع میتوانند از مزیتهای تکنولوژی بارکد سود ببرند . در زیر برخی از موارد کاربردی بارکدها را ذکر میکنیم :

کارخانجات :
کارخانجات بزرگ و کوچک , انبارها میتوانند از مزایای سهولت استفاده از بارکد استفاده کنند که این سیستم با تمام روشهای مدیریتی مثل MRP , WMS و MES سازگار است .

حمل و نقل :
استفاده از بارکد در صنعت حمل و نقل باعث راحتی مدیریت کالاهای ثابت یا در حال حرکت می شود .هماهنگی بارکد با سیستمهای مختلف شبکه ای باعث کاهش هزینه ها و ایجاد خدمات بهتر برای مشتریان می شود .

فروشگاهها :
با استفاده از بارکد در فروشگاهها میتوان کنترل دقیقی روی ورود و خروج کالاها , موجودی انبار و قیمت جنسها در لحظه داشت ضمن اینکه با استفاده از ارتباط بی سیم میتوان به راحتی در لحظه سفارش مشتری را ثبت و خرید را انجام داد .

مراکز درمانی :
استفاده از سیستم بارکد در مراکز درمانی باعث میشود تا مدیریت اطلاعات مهمی نظیر : پیشینه پزشکی بیمار , نوع بیمه و سایر اطلاعات به دست آورد.

بررسی اجمالی استانداردهای رایج برای بارکد و حروف و کاراکترهایی که پشتیبانی می کنند.

استانداردهای رایج برای بارکد

پسورد فایل : behsanandish.com

بارکد چیست؟ قسمت 1
بارکد چیست؟ قسمت 2

اکتبر 25, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

بارکد چیست؟ قسمت 1

آموزش عمومی پردازش تصویر و بینایی ماشین

بارکد چیست؟

به زبان ساده مى توان گفت: بارکد مجموعه اى است از میله ها یا خطوط سیاه رنگى که معمولاً بر روى زمینه اى سفید چاپ مى شود و به وسیله آن از کالاى خریدارى شده شناسایى لازم به عمل مى آید و قیمت آن مشخص مى شود و اگر به دنبال تعریف دقیق ترى هستید، باید گفت:

بارکد عبارت است از انتقال داده ها از طریق امواج نورى. آنها مجموعه اى از خطوط میله اى موازى با عرضهاى گوناگون (پهن و نازک)هستندکه اندازه هر خط معنا و مفهوم خاصى براى دستگاه بارکدخوان دارد.
در حقیقت دستگاه بارکدخوان ماشینى است که اطلاعات را به شکل بصرى بر روى صفحه نمایش مى دهد.

ضرورت استفاده از بارکد

گرداندن یک فروشگاه کار مشکل و پردردسرى است. مدیران و صاحبان آن باید از میزان موجودى که از هزاران کالاى کوچک و بزرگ دارند، مطلع باشند (کالاهایى که مجبور به خرده فروشى آن هستند و در زمان طولانى از انبارهایشان بیرون مى روند.)

همین طور که فروشگاهها، بزرگ و بزرگتر شدند تا به فروشگاههاى زنجیره اى امروزى رسیدند، کار مشکل و مشکل تر شد. نخست مجبور شدند در فروشگاهها را هرچند وقت یکبار ببندند و تمام کیسه ها و بسته ها و کنسروها را شمارش کنند. کار بسیار دشوارى بود.
این کار سخت و هزینه بردار بیش از یک بار در سال انجام نمى شد (انبارگردانى)، بنابراین مدیران فروشگاهها مجبور بودند بیشتر کارهایشان را بر اساس حدس و گمان انجام دهند و در نهایت این نیاز مادر اختراع شد!

سیستم بارکدگذارى چگونه آغاز شد؟

در سالذ۱۹۳۲ گروهى از دانشجویان رشته مدیریت بازرگانى دانشگاه هاروارد، تصمیم گرفتند روشى را انتخاب کنند تا بر اساس آن مشتریان کالاى مورد نظرشان را از درون کاتالوگى پیدا کنند و سپس با برداشتن کارت هاى خاص چسبانده شده در کنار نام هر کالا و تحویل به مسؤول کنترل و قرار دادن آن در دستگاه کارت خوان و پانچ، مستقیماً کالا را از طریق انبار به باجه کنترل انتقال دهند و صورتحساب کامل را دریافت کنند و مهم تر از همه صاحبان فروشگاه از موجودى انبار خود اطلاعات به روزى داشته باشند. البته ایده سیستم «بارکدینگ» مدرن و پیشرفته از سال ۱۹۴۸ وارد سیستم تجارى شد.

سیستم بارکد امروزى چگونه شروع به کار کرد؟

سال ۱۹۴۸ بود که رئیس یک فروشگاه مواد غذایى در آمریکا از کار کند و بى دقت کارکنان فروشگاه به ستوه آمد و براى پیدا کردن راه حل به مسؤولان دانشگاه (Drexel) مراجعه کرد تا تقاضاى ساخت سیستم کنترل خودکارى را داشته باشد، اما مسؤولان دانشگاه از این نظریه استقبال نکردند.

یکى از دانشجویان فارغ التحصیل این دانشگاه به نام باب سیلور «Bob Silver» این گفت و گو را شنید و آن را با یکى از دوستانش Norman Joseph Woodland در میان گذاشت و تصمیم گرفتند براى ساخت چنین سیستمى شروع به کار کنند. آنها در شروع از رمز و الفباى سیستم مورس الهام گرفتند و سعى کردند با چاپ و طراحى میله هاى پهن و باریک این شیوه را راه اندازى کنند و مدتى بعد هم به فکر سیستم بارکد نقطه اى و دایره اى افتادند.

سال ۱۹۴۹ بود که توانستند اختراع خود را ثبت کنند و در سال ۱۹۵۲ نخستین سیستم بارکدخوان را ساختند. «وودلند» که از سال۱۹۵۱در شرکت IBM مشغول به کار شده بود، توانست با استفاده از موقعیتهایى که در آنجا برایش ایجاد مى شد، به کمک دوستش در سال ۱۹۵۲ دستگاهى به بزرگى یک میز تحریر بسازد و ۲ جزء اصلى در آن تعبیه کرد:

۱- یک حباب (لامپ) ۵۰۰ واتى به عنوان منبع نور.

۲- با استفاده از آنچه در سیستم ساخت فیلم (براى تراک هاى صوتى استفاده مى شد) مجرایى لوله اى ساخت و این لوله را به یک نوسان سنج متصل کرد و سپس یک قسمت کاغذ را به شکل کدهاى خطى در جلوى پرتوى نور خارج شده از منبع نور، علامت گذارى کرد. پرتو منعکس شده به مجرا مى رسید و در طرف دیگر گره اى ناشى از حباب پرقدرت کاغذ را مى سوزاند. او بدون هیچ کم و کاست به آنچه مى خواست، رسیده بود. درحالى که کاغذ حرکت مى کرد، علایم روى دستگاه نوسان سنج تغییراتى مى کرد و در نهایت توانسته بودند دستگاهى داشته باشند که به کمک آن موضوعات چاپ شده، خوانده مى شد.

بعداً متوجه شدند لامپ ۵۰۰ واتى میزان الکتریسیته اى زیادتر از آنچه آنها نیاز داشتند، تولید مى کند و میزان اضافى، علاوه بر بالا بردن هزینه ها، گرماى اضافى هم تولید مى کرد و از طرفى نگاه کردن به آن باعث آسیب چشم مى شد، بنابراین به فکر استفاده از منبعى افتادند که تمام نور مورد نیاز آنها را در فضاى کوچکى متمرکز کند. همان کارى که امروزه «لیزر» انجام مى دهد، اما در سال ۱۹۵۲ لیزر موجود نبود!

بعدها با گسترش و تولید لیزر «Laser» توانستند دستگاههاى بارکدخوان ارزان ترى تولید کنند. گرچه «باب سیلور» فرصت استفاده درست از دانش خود را در شرایط آسان تر نیافت و در ۳۸سالگى فوت کرد، اما همکارش کار را ادامه داد.

در سال ۱۹۷۲ سیستم بارکد نقطه اى نیز در عمل مورد استفاده قرار گرفت، اما این روش چندان موفق نبود (زیرا حین چاپ براحتى مغشوش مى شد.)

در سال ۱۹۷۴ وودلند در IMB سیستم بارکد خطى را گسترش داد و نخستین محصول خرده فروشى (محصولاتى چون آب میوه و آدامس) به این طریق فروخته شد. (و جالب اینکه در حال حاضر یک بسته از آن آدامس در موزه اى در آمریکا نگهدارى مى شود).
و سرانجام آقاى وود در سال ۱۹۹۲ توانست مدال ملى تکنولوژى را بابت به کارگیرى سیستم بارکد دریافت کند. (تنها به خاطر استراق سمع دوستش آقاى سیلور!) خلاصه آنکه، بارکدها و سایر برچسب هاى خوانا در جایى که نیاز به خوانده شدن اطلاعات با پردازش توسط کامپیوتر وجود دارد، استفاده مى شوند و کاربرها به عوض تایپ کردن رشته اى طویل از داده ها، تنها بارکد مورد نظر را جلوى دستگاه بارکدخوان قرار مى دهند و پردازش بدون نیاز به نیروى انسانى به طور کاملاً خودکار انجام مى شود. بنابراین بارکد شیوه شناسایى و تعیین هویت خودکار داده ها است.

رقمى که توسط بارکد تولید مى شود، عموماً محصول خاصى را نشان مى دهد. سیستم بارکدینگ به طور معکوس هم کار مى کند، یعنى قادر است با دریافت رقم مربوط به یک محصول، بارکد مورد نظر را ایجاد بکند و در واقع نوعى خود شناسایى انجام مى شود.
فواید بارکد کردن
۱- مصون بودن از خطاپذیرى به علت کاهش دخالت نیروى انسانى و وارد نشدن دستى اطلاعات.
۲- دسته بندى دقیق اطلاعات.
۳- سرعت بالا به همراه صحت ۱۰۰درصد.
۴- دسترسى آسان به اطلاعات واقعى و حقیقى (در جریان روند مدیریت) البته اگر: با دقت تمام کالاها در فروشگاهها بارکدگذارى شوند تا مراجعه کنندگان دچار دردسرهایى که ما با آن خوب آشنایى داریم، نشوند

منبع

كد 128 امكان كد گذاري همه ی 128 حرف مربوط به مجموعه كاراكترهاي كد اسكي را ارائه مي كند. اين كد با استفاده از خطوط و فضاهاي خالي با 4 پهناي مختلف ، به بيشترين فشردگي ممكن سمبل ها نسبت به روش هاي قديمي تر خود كه از خطوط و فضاهاي خالي با 2 ضخامت مختلف استفاده مي كردند ، رسيده است.

كد 128 ممكن است به صورت دو طرفه (از هر دو جهت ) اسكن شود و محدوديتي هم براي تعداد كاراكترها در هر باركد وجود ندارد. هر چند ممكن است طول باركد با توجه به نوع اسكنر مورد استفاده و يا مكان مورد نظر براي چاپ باركد محدود شود . اما اين روش محدوديتي براي طول باركد ايجاد شده ندارد.

كد 128 سه مجموعه كاراكتري متفاوت دارد كه در جدول مشخصات باركد به نام هاي Code Set a و Code Set B و Code Set C مشخص شده است .هر كدام از اين سه مجموعه كد مي تواند با كاراكتر شروع مربوط به خودش مورد انتخاب واقع شود. كاراكتر خاص `shift` در هر مجموعه به شما امكان مي دهد تا بتوانيد در بين يك كد ست از كد ست هاي ديگر هم استفاده كنيد با اين توصيف امكان استفاده ازچند كد ست در يك بار كد وجود دارد. با استفاده از اين روش طول باركد چاپ شده مي تواند به كمترين حد ممكن خود برسد.

در صورتي كه داده ها فقط شامل اعداد باشد استفاده از مجموعه كد C باعث مي شود تا طول باركد چاپ شده به كمترين حد ممكن تقليل پيدا كند . البته بايد اين نكته را در نظر داشته باشيد كه براي استفاده از Code Set C بايستي تعداد ارقام رشته اي كه مي خواهيد باركد آن را چاپ كنيد زوج بوده و حداقل 4 رقم و يا بيشتر طول داشته باشد.
هر كدام از مجموعه كدهاي a,B,C يك يا چند كاراكتر براي توابع خاص رزرو كرده اند
از ويژگي هاي كد 128 استفاده از رقم كنترل براي بررسي صحت باركد خوانده شده توسط دستگاه اسكنر باركد مي باشد.

ساختار باركد 128 به صورت زير است
• يك فضاي يكنواخت و يا خالي در سمت چپ خطوط باركد
• كاراكتر شروع
• تعداد نامحدودي از داده ها
• رقم كنترل صحت
• كاراكتر خاتمه
• يك فضاي يكنواخت و يا خالي در سمت راست خطوط باركد
پهناي فضاي يكنواخت و يا خالي حداقل بايد 10 برابر پهناي نازكترين خط / نازكترين فاصله خالي در باركد باشد.

هر كاراكتر در باركد 128 تركيبي از 3 خط و 3 فاصله است . (كاراكتر خاتمه داراي 4 خط و 3 فاصله مي باشد ) .هر خط / فاصله خالي مي تواند يكي از 4 واحد پهناي مختلف را داشته باشد . نازكترين خط / فاصله خالي بايد يك چهارم پهن ترين خط/ فاصله خالي باشد. جدول مشخصات باركد پهناي خط/ فاصله خالي براي همه مجموعه كاراكترهاي مربوط به كد 128 را نشان مي دهد. دقت كنيد كه مجموع پهناي خطوط در هر يك از كاراكتر ها عددي زوج و مجموع فواصل خالي براي هر كدام از كاراكترها عددي فرد است. اولين ستون در جدول با عنوان « value » حاوي عددي است كه براي محاسبه رقم كنترل بكار مي رود.

بارکد چیست؟ قسمت 1
بارکد چیست؟ قسمت 2

اکتبر 25, 2019/1 دیدگاه/توسط daliri

پردازش تصویر در دنیای امروز

آموزش عمومی پردازش تصویر و بینایی ماشین

کاربرد های پردازش تصویر در دنیای امروز

چکيده

علم پردازش تصویر در چند دهه اخیر از هر دو جنبه نظری و عملی پیشرفت های چشمگیری داشته است. سرعت این پیشرفت به اندازه ای بوده است که هم اکنون، به راحتی می توان رد پای پردازش تصویر را در بسیاری از علوم و صنایع مشاهده نمود. بعضی از این کاربردها آنچنان به پردازش تصویر وابسته هستند که بدون آن،اساساً قابل استفاده نمی باشند. اگر چه ذکر تمام جزئیات کاربردهای پردازش تصویر در یک مقاله امکان پذیر نمی باشد ولی سعی شده است که به طور کلی اکثر زمینه های کاربرد آن بیان شود. در این مقاله چهارده زمینه ی مختلف کاربرد پردازش تصویر بیان شده است که عبارتند از: صنعت، پزشکی، علوم نظامی و امنیتی، زمین شناسی، فضانوردی و نجوم، شهرسازی، هنر و سینما، فناوری های علمی، سیاست و روانشناسی، کشاورزی، هواشناسی، باستان شناسی، اقتصاد و تبلیغات می باشد.

كليد واژه- پردازش تصویر(Image processing)، بینایی ماشین(Machine vision)، کاربرد

1- مقدمه

امروزه با گسترش روز افزون روش های مختلف اخذ اطلاعات گسسته مانند پویشگرها و دوربین های دیجیتالی، پردازش تصویر کاربرد فراوانی یافته است. تصاویر حاصله از این اطلاعات همواره کم و بیش همراه مقداری نویز بوده و در مواردی نیز دارای مشکل محوشدگی مرزهای نمونه های داخل تصویر می باشند که موجب کاهش وضوح تصویر دریافتی می گردند. مجموعه عملیات و روش هایی که به منظور کاهش عیوب و افزایش کیفیت ظاهری تصویر مورد استفاده قرار میگیرد، پردازش تصویر نامیده می شود. اگرچه حوزه های کار با تصویر بسیار وسیع است ولی عموماً محدوده مورد توجه در چهار زمینه ی بهبود کیفیت ظاهری(Enhancement)، بازسازی تصاویر مختل شده(Restoration)، فشرده گی و رمزگذاری تصویر (Compression and Coding) و درک تصویر توسط ماشین (Understanding) متمرکز می گردد.
بهبود تصاویر شامل روش هایی مثل استفاده از فــ….یـــ……لـــ……تـــ…. …ر محو کننده و افزایش تضاد برای بهتر کردن کیفیت دیداری تصاویر و اطمینان از نمایش درست آن ها در محیط مقصد است. بینایی ماشین به روش هایی می پردازد که به کمک آن ها می توان معنی و محتوای تصاویر را درک کرد تا از آن ها در کارهایی چون رباتیک و محور تصاویر استفاده شود. پردازش تصویر از هر دو جنبه نظری و عملی پیشرفت های چشمگیری داشته است و بسیاری از علوم به آن وابسته اند.

2- کاربردهای پردازش تصویر

زمینه های مختلف کاربرد پردازش تصویر عبارتند از صنعت، هواشناسی، شهرسازی، کشاورزی، علوم نظامی و امنیتی، نجوم و فضا نوردی، پزشکی، فناوری های علمی، باستان شناسی، تبلیغات، سینما، اقتصاد، روانشناسی و زمین شناسی که در ادامه درباره هر کدام مختصراً بحث شده است.

2-1-صنعت

امروزه کمتر کارخانه پیشرفته ای وجود دارد که بخشی از خط تولید آن توسط برنامه های هوشمند بینایی ماشین کنترل نشود. خطای بسیار کم، سرعت زیاد، هزینه نگهداری بسیار پایین، عدم نیاز به حضور اپراتور 24 ساعته و خیلی مزایای دیگر باعث شده که صنایع و کارخانه ها به سرعت به سمت پردازش تصویر و بینایی ماشین روی بیاورند. دستگاهی ساخته شده که قادر است کیک های پخته را از کیک هایی که نیاز به پخت مجدد دارند، تشخیص دهد و آنها را به صورت اتوماتیک به بسته بندی بفرستد و کیک هایی که نیاز به پخت دارند را دوباره برای پختن ارسال کند.
یکی دیگر از دلایل استفاده از بینایی ماشین قابلیت دیدن و اندازه گیری محصولاتی است که دیدن یا اندازه گیری آنها با چشم غیر مسلح غیر ممکن است. عناصر تشکیل دهنده یک سیستم بینایی ماشین نرم افزار هوشمند بینایی است که ورودی خود را از دوربین های نصب شده در بخش های مختلف خط تولید می گیرد و بر اساس تصاویر دریافتی دستورات لازم برای کنترل ماشین های صنعتی را صادر می کند. پردازش تصویر در تشخیص دمای کوره هایی که هیچ وسیله ی مکانیکی و الکترونیکی تحمل دمای آنها را ندارد، کاربرد دارد. دوربین های حرارتی می توانند مشکل بخشی از سازه ی مورد نظر را تشخیص دهند.

2-2- هواشناسی

از آنجایی که در علم هواشناسی تشخیص و پیش بینی آب و هوا اکثراً از طریق تصاویر هوایی و ماهواره ای انجام می گیرد، پردازش تصویر در این علم کاربرد زیادی دارد و دقت و سرعت پیش بینی آب و هوا و طوفان ها را بسیار بالا می برد. جبهه های پرفشار، کم فشار، گردبادها و گرداب های بوجود آمده در سطح کره زمین را می توان مشاهده کرد.

2-3-شهرسازی

با مقایسه عکس های مختلف از سال های مختلف یک شهر می توان میزان گسترش و پیشرفت آن را مشاهده کرد.
کاربرد دیگر پردازش تصویر می تواند در کنترل ترافیک باشد. با گرفتن عکس های هوایی از زمین ترافیک هر قسمت از شهر مشخص می شود.
قبل از ساختن یک شهر می توان آن را توسط کامپیوتر شبیه سازی کرد که به صورت دو بعدی از بالا و حتی به صورت سه بعدی از دید های مختلف، یک شهرک چطور ممکن است به نظر برسد. تصاویر ماهواره ای که از شهرها گرفته می شود، می تواند توسط فــ….یـــ……لـــ……تـــ…. …رهای مختلف پردازش تصویر فــ….یـــ……لـــ……تـــ…. …ر شود و اطلاعات مختلفی از آن استخراج شود. به طور مثال این که شهر در چه قسمت هایی دارای ساختمان ها، آب ها یا راه های بیشتری است و همین طور می توان جاده هایی که داخل یا خارج از شهر کشیده شده اند را تحلیل کرد.

2-4- کشاورزی

این علم در بخش کشاورزی معمولاً در دو حالت کاربرد دارد. یکی در پردازش تصاویر گرفته شده از ارتفاعات بالا مثلاً از هواپیما و دیگری در پردازش تصاویر نزدیک به زمین.
در تصاویر دور به عنوان مثال می توان تقسیم بندی اراضی را تحلیل کرد. همچنین می توان با مقایسه تصاویر دریافتی در زمان های متفاوت میزان صدمات احتمالی وارد به محیط زیست را دید. به عنوان مثال می توان برنامه ای نوشت که با توجه به محل رودخانه ها و نوع خاک مناطق مختلف، به صورت اتوماتیک بهترین نقاط برای کشت محصولات مختلف را تعیین می کند.
تصاویر نزدیک هم در ساخت ماشین های هرز چین اتوماتیک کاربرد دارد. امروزه ماشین های بسیار گران قیمت کشاورزی وجود دارند که می توانند علف های هرز را از گیاهان تشخیص بدهند و به صورت خودکار آنها را نابود کنند.
برای مثال یکی از پروژه های جالب در بخش کشاورزی، تشخیص خودکار گل زعفران برای جداسازی پرچم قرمز رنگ آن بوده است. این پردازش که توسط نرم افزار Stigma detection®انجام گرفته است.

2-5-علوم نظامی و امنیتی

پردازش تصویر بخصوص بینایی هوشمند، کاربردهای بسیاری را در علوم نظامی و امنیتی دارند و این کاربرد برای دولت اکثر کشورها بسیار مهم است. به عنوان مثال موشک هدایت شونده خودکاری وجود دارد که می تواند روی در یک ساختمان قفل کند و حتی می تواند به درز بین در و دیوار آن ساختمان که حساس ترین جای ساختمان است به راحتی نفوذ کند. این موشک به صورت اتوماتیک این قسمت را شناسایی کرده و به سمت آن حمله می کند.
در مسائل امنیتی هم کاربرد پردازش تصویر کاملاً در زندگی ما مشهود است. دوربین های که به صورت اتوماتیک از ماشین هایی که تخلف رانندگی انجام می دهند عکس برداری می کند.
از سیستم های امنیتی دیگر می توان سیستم تشخیص اثر انگشت اتوماتیک را نام برد. در لپ تاپ های جدید قابلیت finger print به آنها اضافه شده و می تواند صاحب لپ تاپ را توسط اثر انگشت شناسایی کند.
کد امنیتی دیگری که همیشه همراه انسان حمل می شود، چشم انسان است. دانشمندان ثابت کرده اند که پترن های (Pattern) موجود در مردمک چشم هر انسان منحصر به فرد است و هیچ دو فردی در دنیا وجود ندارند که پترن هایی که در مردمک چشم آنها وجود دارد دقیقاً مثل هم باشد. از همین روش برای شناخت افراد و سیستم های امنیتی استفاده می شود.

در کل این خواص بیومتریک در انسان بسیار زیاد است. عرض و طول صورت، فاصله بین انگشتان دست، طول و عرض انگشت ها، فاصله ی بندها از یکدیگر و حتی خط های کشیده شده کف دست و هزاران خاصیت دیگر، تماماً خصوصیاتی هستند که برای انسان ها منحصر به فرد هستند.دوربین هایی وجود دارند که به صورت دید در شب، قادر هستند چیزهایی را که ما نمی بینیم، ببینند و پردازش کنند.اسلحه های خودکاری ساخته شده اند که به صورت اتوماتیک و دقیق نشانه گیری می کنند.
پردازش تصویر همینطور با پردازش تصاویر گرفته شده از فاصله های دور هم می تواند در علوم نظامی و امنیتی کمک کند.به عنوان مثال دوربینی قادر است با سرعت بسیار زیاد یک توپ را دنبال کند.این مسئله کاربرد بسیار زیادی در مسائل نظامی دارد.

2-6-نجوم و فضا نوردی

ساخت دستگاه های اتوماتیک رصد آسمان و ثبت وقایع آسمانی به صورت خودکار از کاربردهای پردازش تصویر است که امروزه روی آن کار می شود.
از پروژه های جدید در بخش نجوم که بخشی از آن توسط سیستم پردازش تصویر انجام می شود، تهیه نقشه سه بعدی از کل عالم کائنات است !

پردازش تصویر در فضانوردی هم کاربرد زیادی دارد. در تصاویر دور می توان سطح سیارات و همچنین سطح قمرها را اسکن کرده و اطلاعات بسیار ریزی از آنها استخراج کنیم.
کاربرد دیگر پردازش تصویر در فــ….یـــ……لـــ……تـــ…. …ر کردن عکس هایی است که توسط تلسکوپ های فضایی مختلف از جمله هابل (Hubble Space Telescope)، از فضا گرفته می شود.
کاربرد دیگر آن حذف گرد و خاک و جو سیاره ها از تصاویر به کمک تصویربرداری IR و X-RAY به صورت همزمان و ترکیب این تصاویر است.
در تصاویر نزدیک هم کاربرد دارد، از جمله هدایت مریخ نوردها، فرود فضاپیماهای بدون سرنشین و الصاق تجهیزات جدید به ایستگاههای فضایی به صورت خودکار.
از امکانات سایت گوگل، امکاناتی است به نام Google Mars که این برنامه دقیقاً مانند Google Earth عمل می کند با این تفاوت که Google Earth سطح زمین را در هر زمان که بخواهید و در هر نقطه ای از زمین و از ارتفاع های بسیار پائین هم نشان می دهد ولی Google Mars دقیقاً همین کار را برای سطح سیاره مریخ انجام می دهد.

2-7-پزشکی

یکی از مهمترین کاربردهای پردازش تصویر در علم پزشکی است. در جایی که ما نیاز داریم تمام عکس ها با نهایت شفافیت و وضوح گرفته شوند زیرا دیدن تمام جزئیات لازم است. جراحی های ریز microsurgery با ایجاد یک سوراخ کوچک و فقط دیدن محل جراحی توسط پزشک، از راه دور و توسط بازوهای رباتیک بسیار دقیق انجام می شوند.

2-8-فناوری های علمی

پردازش تصویر در افزایش سرعت پیشرفت های علمی تأثیر فوق العاده داشته است. اولین و مشخص ترین تأثیر آن را می توان در علم عکاسی یا هنر دید. شکار لحظه های شگفت آوری که در کسری از ثانیه اتفاق می افتد، بالا بردن وضوح عکس های گرفته شده و ایجاد افکت های خیره کننده، از دستاوردهای پردازش تصویر است.
همچنین در توسعه تکنولوژی پیشرفته (gps (Global Positioning Systems کمک زیادی داشته و تهیه نقشه های سه بعدی از جاده ها در تمام نقاط جهان، از کاربردهای دیگر آن است. با به وجود آمدن این علم، مسابقات ربات های فوتبالیست به صورت جدی دنبال شد.
این علم در پیشرفت علوم پایه فیزیک ، شیمی و مخصوصاً تحقیقات فیزیکی و مکانیکی، کمک فراوانی کرده است. به عنوان مثال وسیله ای برای حمل و نقل کالاها در مسیرهای صعب العبور ساخته شده است. قبل از ساخت آن، رفتار چهارپایان در حالت های مختلف توسط کامپیوتر تحلیل و عیناً به دستگاه آموزش داده شده است.در کل پردازش تصاویر به علت سرعت زیاد آن، در ساخت وسایل مکانیکی پر سرعت، کاربرد زیادی دارد. وسیله ای وجود دارد که قادر است ، توپی که با سرعت بسیار زیاد به سمت پائین می آید را مهار کند.

2-9-باستان شناسی

در علم باستان شناسی تنها مدارک باقی مانده از دوران باستان، دست نوشته ها، نقاشی ها و غارنگاری های قدیمی است. تهیه تصاویر از بناهای گذشته و بازسازی مجازی این بناهای تاریخی یکی از کاربردهای پردازش تصویر در این علم است. همچنین می توان نقاشی ها و غارنگاری ها را مورد پردازش دقیق قرار داد و شکل آنها را همان طور که در ابتدا بوده اند، شبیه سازی کرد. حتی می توان مکانهای باستانی را از زوایایی که تصاویر مستندی از آنها وجود ندارد، شبیه سازی کرد.
امروزه یکی از پروژه های پر سر و صدای بازسازی بناهای باستانی، بازسازی شهر روم باستان توسط دانشمندان ایتالیایی است. هم اکنون توریست ها با زدن عینک های مخصوص می توانند در خیابان های شهر روم باستان قدم بزنند.

2-10-تبلیغات

از مقایسه تبلیغات دهه ی 70 و 80 میلادی با تبلیغات امروزی می توان تأثیر تکنولوژی را در تبلیغات کاملاً درک کرد. تغییر شکل تبلیغات از اشکال مربع و زاویه دار به شکل های دایره ای، تغییر رنگ تبلیغات و هزاران تغییر دیگر. یکی از مهمترین فاکتورهای فروش و دلایل بالا رفتن یا پایین آمدن فروش، شکل و نحوه ی بسته بندی کالاست. پردازش تصویر می تواند به ما کمک کند تا قبل از تولید یک بسته بندی آن را شبیه سازی کنیم. با ادغام کردن علم الگوریتم ژنتیک با پردازش تصویر می توان برنامه ای را نوشت که به صورت اتوماتیک به ساختن بسته بندی های مختلف بپردازد و آنهایی که از نظر کاربران زیباتر و جالب تر به نظر خواهند آمد را به ما معرفی نماید.

2-11-سینما

اولین علمی که پردازش تصویر در آن مورد استفاده قرار گرفت، هنر و سینما بود. یکی از تکنولوژی های برتر دنیا motion capture است که در آن یک کاراکتر انیمیشنی قادر است حرکات دست انسان را تقلید کند. امروزه این سیستم جهت ساخت فیلم ها و بازی های کامپیوتری مورد استفاده قرار می گیرد.
در پردازش تصویر قابلیتی به نام هیستوگرام (Histogram) وجود دارد که با آن قادرند تصاویر را شفاف یا تیره تر کرده و یا هر تغییر مورد نیاز دیگری را روی تصاویر با توجه به منحنی ها و نمودارهای هیستوگرام بدهند.
در سینما برای اینکه تصویری شفاف به نظر آید، با استفاده از یک کره ی نقره ای رنگ، تصاویر اطراف دوربین را هم ثبت می کنند. بنابراین تصویر نسبت به محیط اطراف خود شفافیت غیر قابل تصوری پیدا می کند.

2-12-اقتصاد

در دنیای امروز تمام نوآوری ها، به نوعی مستقیم یا غیر مستقیم باعث تغییراتی در اقتصاد گروهی از کشورها و یا کل دنیا می شوند. پردازش تصویر هم، به صورت مستقیم و غیر مستقیم در اقتصاد تأثیر گذار است. در تبلیغات، سیاست، فضانوردی، کشاورزی، شهرسازی، سینما، پزشکی و علوم نظامی می تواند تأثیر غیر مستقیمی در اقتصاد کشورها داشته باشد. همچنین از تأثیر مستقیم آن در اقتصاد، می توان به وجود شعبه های بانک بدون کارمند اشاره کرد. این شعبه ها قادرند به صورت خودکار سریال چک ها و قبوض پرداختی را بخوانند، نوع اسکناس ها را تشخیص دهند و تا حد زیادی از کارهای یک بانک عادی را انجام دهند.

2-13-روانشناسی

بحث تاثیر رنگ در روحیه انسان اهمیت بسیار زیادی دارد به طوری که در روانشناسی گرایشی به نام روانشناسی رنگ وجود دارد. در این علم در مورد رنگ ها و تأثیر هر یک بر روح و جسم انسان صحبت می شود. به عنوان مثال رنگ قرمز بیشتر تأثیر را در چشم انسان دارد. در حالی که رنگ سبز بیشترین تأثیر را در مغز انسان دارد.
همچنین رنگ آبی باعث ایجاد حس آرامش و اطمینان در انسان می شود. به همین دلیل در سخنرانی های اکثر سیاستمداران دنیا از پرده آبی رنگ در پشت سر آن ها استفاده می شود.
با پردازش تصویر می توان به راحتی تصاویر ثابت و متحرک را ویرایش کرد. به طور مثال رنگ آبی را برای ایجاد حس اطمینان یا رنگ سبز را برای حس زیبایی و قرمز را برای ایجاد هیجان در تصاویر پر رنگ تر کرد.

2-14-زمین شناسی‌

با پردازش تصویر می توان کانی های مختلف را از روی رنگ و اندازه آن ها شناسایی و دسته بندی کرد. همچنین در زمین شناسی برای پی بردن به مواد تشکیل دهنده کانی ها از روش پرتونگاری ((tomography استفاده می کنند و پردازش تصویر در این بخش می تواند سرعت و دقت این روش را بسیار بالا ببرد. کاربرد دیگر آن این است که دانشمندان با مقایسه کردن ارتفاع آب در سال های مختلف، در واقع روند تند شدن یا کند شدن کاهش آّب در سطح زمین را مورد بررسی قرار می دهند.

——————-
عملیات پردازش تصویر در حقیقت مقایسه دو مجموعه عدد است که اگر تفاوت این دو مجموعه از یک محدوده خاص فراتر رود، از پذیرفتن محصول امتناع شده و در غیر این‌صورت محصول‌ پذیرفته می‌شود.

یکی از کاربردهای بینایی ماشین و پردازش تصویر در کنترل کیفیت خروجی کارخانه‌ها می‌باشد. در این قسمت می‌خواهیم ببینیم که یک جسم چگونه اجازه عبور می‌یابد و برعکس چگونه به بعضی از جسم ها اجازه عبور و ادامه دادن داده نمی‌شود.

پس از اینکه جسم از جلوی سنسور عبور کرد، سیگنال ارسالی به رایانه فرمان گرفتن تصویر را می دهد. سپس تصویر گرفته شده، پردازش و نتایج لازم از آن استخراج می شود. در این جا ما سعی در مکانیزه کردن فرآیندی یکنواخت داریم که به‌صورت معمول و تکراری توسط انسان انجام می‌شود. اولین مسأله و مشکل ما این است که چگونه عکس‌های تهیه شده از اشیایی که در حال حرکت بر روی نوار نقاله هستند را تبدیل به داده‌های قابل فهم و تفسیر سیستم (صفر و یک) نماییم، که این مشکل توسط دوربین CCD (Charge Coupled Device) و تبدیل داده ها به صفر و یک حل می‌شود. سپس این داده ها برای تحلیل به کامپیوتر انتقال می یابند.

دوربین های صنعتی و دیجیتال معمولا از نوع CCD هستند،. نور از طریق یک عدسی وارد دوربین و برروی یک پرده مخصوص تصویر می‌شود که تحت عنوان تراشه CCD شناخته می‌شود. تراشهCCD که تصاویر با استفاده از آن گرفته می‌شوند از تعداد زیادی سلول تشکیل شده که همگی در یک تراشه با الگوی خاصی مرتب شده‌اند و تحت عنوان پیکسل (pixels) شناخته می‌شوند. زمانی که تراشه CCD این اطلاعات را دریافت می‌کند، آن‌ها را به شکل سیگنال‌های دیجیتالی از طریق کابل‌هایی به سیستم دریافت‌کننده می‌فرستد و بعد تصاویر در این سیستم به صورت مجموعه‌ای از اعداد ذخیره می‌شوند.

——————–
صنايع چوب يكي از پر كاربرد ترين صنايع در عصر حاضر است.
اين صنعت قديمي روز به روز در حال پيشرفت در زمينه هاي مختلف آن مي باشد.
اكنون ديگر صنايع چوب به يك صنعت آميخته با هنر تبديل شده است.
همان طور كه مي دانيم برش و حالت دهي از جمله مهمترين و كليدي ترين كار هاي صنعت چوب مي باشد.
اما هميشه يك مشكل اساسي در برش صحيح چوب وجود داشت و آن هم اين بود كه چگونه چوب به حالتي برش شود كه كمترين ميزان اتلاف چوب را داشته باشد و نيز بعد از برش چگونه مي توان صحيح بودن برش را كنترل كرد.
اين مشكل نيز به راحتي توسط پردازش تصوير قابل حل است.
بعد از اين كه برش يك قسمت از چوب تمام شد ، با استفاده از يك دوربين آن قسمت را كنترل مي كنيم تا نقصي از لحاظ برش وجود نداشته باشد.

——————–
بحث شمارش، جزء لاينفك بسته بندي كالاهاي مختلف مي باشد.
زماني كه تعداد بسته بندي ها بالا رود ، اين كار يك كار خسته كننده و طاقت فرسا براي انسان به نظر مي آيد.
اما شايد ساده ترين كار در بحث پردازش تصوير ، شمارش باشد.
شمارش تعداد به خودي خود شامل چندين موضوع مي شود؛ از جمله : شمارش اجزاي داخل بسته بندي ، شمارش اجزاي روي نوار نقاله و … .

——————–
تشخیص شماره پلاک خودرو
نرم افزار شمارش خودروهای عبوری از عرض خیابان

بی شک یکی از مؤثر ترین مولفه‌ها در مدیریت و برنامه ریزی دسترسی به آمار دقیق می‌باشد. درصورت وجود آمار دقیق و سریع می‌توان از روشهای کنترل بهینه استفاده کرد و بهره وری را افزایش داد. به عنوان مثال اگر آمار دقیقی از میزان مصرف یک محصول غذایی وجود داشته باشد با برنامه ریزی مناسب می‌توان زمینه تولید و عرضه اصولی آن را فراهم کرد. لذا احتمال نابسامانی در بازار و متضرر شدن کشاورز و مصرف کننده کاهش می‌یابد. چنان که بیان شد مهمترین فاکتور در برنامه ریزی دسترسی به آمار مناسب است اما تهیه آمار فرایند پیچیده و وقت گیر است و معمولا هزینه زیادی را در بر دارد. به عنوان مثال به دلایلی از جمله کنترل ترافیک یا کنترل میزان روشنایی خیابان باید خودروهای عبوری از خیابان شمارش شوند. این کار اگر به صورت دستی یا انسانی انجام شود، هزینه زیادی نیاز دارد، امکان سهل انگاری انسانی نیز وجود دارد پس استفاده از یک دستگاه مناسب که توانایی شمارش خودروهای عبوری را داشته باشد تنها گزینه ممکن است. با توجه به نیاز فوق نرم افزاری تهیه شده‌است که با استفاده از تصاویر گرفته شده از عرض خیابان خودروهای عبوری را تشخیص می‌دهد و تعداد آنها را شمارش می‌کند. این نرم افزار امکان استفاده در روز یا شب را دارا می‌باشد. شمایی از این نرم افزار در زیر نشان داده شده‌است.

———————
کنترل ماشین آلات و تجهیزات صنعتی یکی از وظایف مهم در فرآیندهای تولیدی است. بکارگیری کنترل خودکار و اتوماسیون روزبه روز گسترده تر شده و رویکردهای جدید با بهره گیری از تکنولوژی‌های نو امکان رقابت در تولید را فراهم می‌سازد. لازمه افزایش کیفیت و کمیت یک محصول، استفاده از ماشین آلات پیشرفته و اتوماتیک می‌باشد. ماشین آلاتی که بیشتر مراحل کاری آنها به طور خودکار صورت گرفته و اتکای آن به عوامل انسانی کمتر باشد. امروزه استفاده از تکنولوژی ماشین بینایی و تکنیک‌های پردازش تصویر کاربرد گسترده‌ای در صنعت پیدا کرده‌است و کاربرد آن بویژه در کنترل کیفیت محصولات تولیدی، هدایت روبات و مکانیزم‌های خود هدایت شونده روز به روز گسترده تر می‌شود.

عدم اطلاع کافی مهندسین از تکنولوژی ماشین بینایی و عدم آشنایی با توجیه اقتصادی بکارگیری آن موجب شده‌است که در استفاده از این تکنولوژی تردید و در بعضی مواقع واکنش منفی وجود داشته باشد. علی رغم این موضوع، ماشین بینایی روز به روز کاربرد بیشتری پیدا کرده و روند رشد آن چشمگیر بوده‌است. عملیات پردازش تصویر در حقیقت مقایسه دو مجموعه عدد است که اگر تفاوت این دو مجموعه از یک محدوده خاص فراتر رود، از پذیرفتن محصول امتناع شده و در غیر این‌صورت محصول پذیرفته می‌شود. در زیر پروژه‌هایی که در زمینه پردازش تصاویر پیاده سازی شده‌است، توضیح داده می‌شود. این پروژه‌ها با استفاده از پردازش تصویر، شمارش و اندازه گیری اشیا، تشخیص عیوب، تشخیص ترک، دسته بندی اشیا و عملیات بیشمار دیگری را انجام می‌دهند:

1. اندازه گیری و کالیبراسیون
2. جداسازی پینهای معیوب
3. بازرسی لیبل و خواندن بارکد
4. بازرسی عیوب چوب
5. بازرسی قرص
6. بازرسی و دسته بندی زعفران
7. درجه بندی و دسته بندی کاشی
8. بازرسی میوه
———————-
اتوماسیون صنعتی

با استفاده از تکنیکهای پردازش تصویر می‌توان دگرگونی اساسی در خطوط تولید ایجاد کرد. بسیاری از پروسه‌های صنعتی که تا چند دهه پیش پیاده سازیشان دور از انتظار بود، هم اکنون با بهرگیری از پردازش هوشمند تصاویر به مرحله عمل رسیده‌اند. از جمله منافع کاربرد پردازش تصویر به شرح زیر است.

* افزایش سرعت و کیفیت تولی
* کاهش ضایعات
* اصلاح روند تولید
* گسترش کنترل کیفیت

———————
نمونه ای از کاربردهای پردازش تصویر در زمینه رهگیری (tracking):

نتیجه گیری
رد پای پردازش تصویر در بسیاری از علوم و صنایع مشاهده می شود و بعضی از این کاربردها آنچنان به پردازش تصویر وابسته هستند که بدون آن، اساساً قابل استفاده نمی باشند. کاربرد پردازش تصویر در هر یک از زمینه هایی که بحث شد، بسیار گسترده است

اکتبر 16, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

پردازش تصویر چیست؟ قسمت 2

آموزش عمومی پردازش تصویر و بینایی ماشین

تاریخچه پردازش تصویر چیست؟

در اوایل دهه ۶۰ متعلق به ناسا شروع به ارسال تصاویر تلویزیونی مبهمی از سطح ماه به زمین کرد. استخراج جزئیات تصویر برای یافتن محلی برای فرود سفینه آپولو نیازمند اعمال تصمیماتی روی تصاویر بود. این کار مهم به عهده لابراتوار Jet Propulsion قرار داده شد. بدین ترتیب زمینه تخصصی پردازش تصاویر رقومی آغاز گردید و مثل تمام تکنولوژی های دیگر سریعاً استفاده های متعدد پیدا کرد.

از سال ۱۹۶۴ تاکنون، موضوع پردازش تصویر، رشد زیادی کرده است.

پردازش تصویر روشی برای تبدیل یک تصویر به صورت دیجیتال و انجام برخی از عملیات بر روی آن، به منظور دریافت یک تصویر بهبود یافته و یا برای استخراج برخی از اطلاعات مفید از آن است.

این کار درواقع یک نوع تبدیل سیگنال است که ورودی آن تصویر است، مانند ( ویدئوها و عکس ها ) و خروجی ها ممکن است تصویر یا ویژگی های مرتبط با آن تصویر باشند.
امروزه با پیشرفت و توسعه سریع تکنولوژی، پردازش تصویر کاربرد بیشتری در جنبه های مختلف کسب و کار و علوم مهندسی و علوم کامپیوتر از خود به نمایش گذاشته است.

آموزش MATLAB - تاریخچه پردازش تصویر

پردازش تصویر اساسا شامل سه مرحله زیر است:

۱) گرفتن تصویر با اسکنر های نوری یا با دوربین ها و حسگرهای دیجیتال.
۲) تجزیه و تحلیل و دستکاری تصویر ، شامل: فشرده سازی داده ها ، ترمیم تصویر و استخراج اطلاعات خاص از تصویر توسط فرآیند پردازش تصویر.
۳) آخرین مرحله که در آن نتیجه خروجی می تواند تصویر یا گزارشی از اطلاعاتی که در مرحله تجزیه و تحلیل تصویر در مرحله قبل بدست آمد، باشد.

عملیات اصلی در پردازش تصویر :

تبدیلات هندسی: همانند تغییر اندازه، چرخش و…
رنگ: همانند تغییر روشنایی، وضوح و یا تغییر فضای رنگ
ترکیب تصاویر: ترکیب دو یا چند تصویر
فشرده سازی پرونده: کاهش حجم تصویر
ناحیه بندی پرونده: تجزیهٔ تصویر به نواحی با معنی
بهبود کیفیت پرونده: کاهش نویز، افزایش کنتراست، اصلاح گاما و …
سنجش کیفیت تصویر
ذخیره سازی اطلاعات در تصویر
انطباق تصاویر

هدف از پردازش تصویر :

هدف از پردازش تصویر را می توان به ۴ گروه تقسیم کرد.

۱٫ تشدید تصویر و بهبود

۲٫ بازیابی تصویر

۳٫ اندازه گیری الگو

۴٫ تشخیص تصویر

پردازش تصویر با نرم افزار MATLAB :

از جمله نرم افزار های قوی و توانمند در خصوص پردازش تصویر به نرم افزار متلب می توان اشاره کرد که دانستن دانش آن برای متخصصین گرایش های مختلف علوم مهندسی و پزشکی هر روز پررنگ تر می شود.

کاربردهای پردازش تصویر :

ابتدایی ترین کاربردهای پردازش تصاویر رقومی در دهه ۶۰ و۷۰ جنبه های نظامی و جاسوسی بود که باعث شد نیاز به تصاویر با کیفیت بالاتر بوجود آید. پس از آن مصارف دیگری برای تصاویر رقومی سطح زمین پیدا شد که کاربرد تصاویر چند طیفی (Multi Spectral) در کشاورزی و جنگل داری از آن جمله است. همچنین با استفاده از تصاویر رقومی عملیاتهایی مثل کنکاش نفت در سرزمین های دور افتاده و یا ردیابی منابع آلودگی شهری از داخل دفتر کار متخصصین آنها انجام شد.

بزودی کاربردهای زمینی زیادتری برای پردازش تصاویر رقومی پیدا شد . از اواسط دهه ۷۰ تا اواسط دهه ۸۰ اختراع اسکنر ها ی CAT یا (Computerized Arial Topography ) و اسکنر های MRI یا (Magnetic Resonance Imagery ) پزشکی را متحول کردند. صنعت چاپ استفاده کننده بعدی بود. در اواخر دهه ۸۰ پردازش تصاویر رقومی وارد دنیای سرگرمی شد بطوریکه امروزه این نقش به امر عادی تبدیل شده است. بهمین ترتیب دنیای صنعت با روباتهایی که عملا می بینند یعنی در واقع با ظهور تکنولوژی Machine Vision متحول شد و هنوز هم در حال تحول است.

هر ساله با سریعتر و ارزانتر شدن کامپیوتر ها و ایجاد امکان پخش تصاویر با استفاده از تکنولوژی ارتباطات، افراد بیشتری به این تصاویر دسترسی پیدا می کنند. کنفرانس های ویدئویی یک روش زنده برای انجام کسب و کار شده اند و کامپیوترها ی خانگی توانایی نمایش و مدیریت تصاویر را به خوبی پیدا کرده اند. خوشبختانه با بالاتر رفتن سرعت پردازش و فضای حافظه کامپیوترها دیگر از بابت امکانات پردازش تصاویر نگرانی ها کمتر شده است و روز به روز این روند رو به رشد ادامه پیدا می کند.

با استفاده از پردازش تصویر، شمارش و اندازه گیری اشیا، تشخیص عیوب، تشخیص ترک، دسته بندی اشیا و عملیات بیشمار دیگری را انجام می‌دهند:

۱٫ اندازه گیری و کالیبراسیون

۲٫ جداسازی پینهای معیوب

۳٫ بازرسی لیبل و خواندن بارکد

۴٫ بازرسی عیوب چوب

۵٫ بازرسی قرص و بلیسترها

۶٫ بازرسی و دسته بندی

۷٫ درجه بندی و دسته بندی کاشی

۸٫ بازرسی و درجه بندی میوه

۹٫ بازرسی عیوب ورق های فلزی، پلیمری و …

۱۰٫ بازرسی لوله ها

۱۱٫ میکروسکوپ های دیجیتال

۱۲٫ اسکن سه بعدی

۱۳٫ بازرسی کمی بطری ها

۱۴٫ هدایت روبات ها

کاربرد پردازش تصویر در اتوماسیون صنعتی

افزایش سرعت و کیفیت تولید
کاهش ضایعات
اصلاح روند تولید
گسترش کنترل کیفیت

منبع

پردازش تصویر چیست؟

تعریف پردازش تصویر:

تاریخچه:

در اوايل دهه 60 سفينه فضايي رنجر 7 متعلق به ناسا شروع به ارسال تصاوير تلويزيوني مبهمي از سطح ماه به زمين کرد. استخراج جزئيات تصوير براي يافتن محلي براي فرود سفينه آپولو نيازمند اعمال تصميماتي روي تصاوير بود. اين کار مهم به عهده لابراتوار Jet Propulsion قرار داده شد. بدين ترتيب زمينه تخصصي پردازش تصاوير رقومي آغاز گرديد و مثل تمام تکنولوژي های ديگر سريعاً استفاده هاي متعدد پيدا کرد.

از سال 1964 تاكنون، موضوع پردازش تصوير، رشد فراواني كرده است. علاوه بر برنامه تحقيقات فضايي، اكنون از فنون پردازش تصوير، در موارد متعددي استفاده مي شود. براي نمونه در پزشكي شيوه هاي رايانه اي Contrast تصوير را ارتقا مي دهند يا اين كه براي تعبير آسانتر تصاوير اشعه ايكس يا ساير تصاوير پزشكي، سطوح شدت روشنايي را با رنگ، نشانه گذاری می کنند. متخصصان جغرافيايي نيز از اين روش ها يا روش هاي مشابه براي مطالعه الگوهاي آلودگي هوا كه با تصوير برداري هوايي و ماهواره اي بدست آمده است، استفاده مي كنند. در باستان شناسی برای تصویربرداری سه بعدی از اجسام و فسیل ها مورد استفاده قرار می گیرد. در موزه های نيز روش هاي پردازش تصوير براي بازيابي عكس هاي مات شده اي كه تنها باقي مانده آثار هنري نادر هستند، مورد استفاده قرار مي گيرد. كاربردهاي موفق ديگري از پردازش تصوير را نيز مي توان در نجوم، زيست شناسي، پزشكي هسته ای، صنعت بيان كرد. پردازش تصویر در صنایع مختلف از جمله صنايع هوافضا،صنایع بسته‌بندي و چاپ، صنايع خودرو، داروسازي و پزشكي، صنايع الكترونيك، صنايع غذايي، صنایع فولاد، آلومينيوم، مس و …،صنایع سلولوزي(كاغذ، مقوا، كارتن)، صنایع لوله، پروفيل فلزي، لوله پليمري و كابل، صنایع منسوجات (پارچه، موكت، فرش و بافته‌هاي صنعتي)، صنایع كاشي، سراميك کاربردهای فراوانی دارد.

پردازش تصویر اساسا شامل سه مرحله زیر است.

- گرفتن تصویر با اسکنر های نوری یا با دوربین ها و حسگرهای دیجیتال.

- تجزیه و تحلیل تصویر که شامل فشرده سازی اطلاعات، بهبود تصویر، تشخیص الگوها

آخرین مرحله خروجی است که می تواند تصویر یا گزارش باشد که از نتیجه تجزیه و تحلیل تصویر حاصل شده است.

هدف از پردازش تصویر

هدف از پردازش تصویر را می توان به 4 گروه تقسیم کرد.

1. تشدید تصویر و بهبود

2. بازیابی تصویر

3. اندازه گیری الگو

4. تشخیص تصویر

انواع پردازش تصویر

دو نوع از روش های مورد استفاده برای پردازش تصویر پردازش تصویر آنالوگ و دیجیتال می باشد. تکنیک های بصری آنالوگ از پردازش تصویر را برای نسخه های سخت مانند چاپ و عکس استفاده می شود و پردازش تصویر دیجیتال که امروز بیشتر شناخته شده است دارای کاربردهای متعددی از تجزیه و تحلیل تصاویر ماهوارهای تا کنترل ابعادی قطعات میکروسکوپی می باشد.

ماشین بینایی و پردازش تصویر در اتوماسیون صنعتی

کنترل ماشین آلات و تجهیزات صنعتی یکی از وظایف مهم در فرآیندهای تولیدی است. بکارگیری کنترل خودکار و اتوماسیون روزبه روز گسترده تر شده و رویکردهای جدید با بهره گیری از تکنولوژی‌های نو امکان رقابت در تولید را فراهم می‌سازد. لازمه افزایش کیفیت و کمیت یک محصول، استفاده از ماشین آلات پیشرفته و اتوماتیک می‌باشد. ماشین آلاتی که بیشتر مراحل کاری آنها به طور خودکار صورت گرفته و اتکای آن به عوامل انسانی کمتر باشد. امروزه استفاده از تکنولوژی ماشین بینایی و تکنیک‌های پردازش تصویر کاربرد گسترده‌ای در صنعت پیدا کرده‌است و کاربرد آن بویژه در کنترل کیفیت محصولات تولیدی، هدایت روبات و مکانیزم‌های خود هدایت شونده روز به روز گسترده تر می‌شود.

1. اندازه گیری و کالیبراسیون

2. جداسازی پینهای معیوب

3. بازرسی لیبل و خواندن بارکد

4. بازرسی عیوب چوب

5. بازرسی قرص و بلیسترها

6. بازرسی و دسته بندی

7. درجه بندی و دسته بندی کاشی

8. بازرسی و درجه بندی میوه

9. بازرسی عیوب ورق های فلزی، پلیمری و …

10. بازرسی لوله ها

11. میکروسکوپ های دیجیتال

12. اسکن سه بعدی

13. بازرسی کمی بطری ها

14. هدایت روبات ها

منبع

پردازش تصویر چیست؟ قسمت 1
پردازش تصویر چیست؟ قسمت 2

اکتبر 2, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

پردازش تصویر چیست؟ قسمت 1

آموزش عمومی پردازش تصویر و بینایی ماشین

پردازش تصاویر (به انگلیسی: Image processing) امروزه بیشتر به موضوع پردازش تصویر دیجیتال گفته می‌شود که شاخه‌ای از دانش رایانه است که با پردازش سیگنال دیجیتال که نماینده تصاویر برداشته شده با دوربین دیجیتال یا پویش شده توسط پویشگر هستند سر و کار دارد.

پردازش تصاویر دارای دو شاخه عمدهٔ بهبود تصاویر و بینایی ماشین است. بهبود تصاویر دربرگیرندهٔ روشهایی چون استفاده از فیلتر محوکننده و افزایش تضاد برای بهتر کردن کیفیت دیداری تصاویر و اطمینان از نمایش درست آنها در محیط مقصد(مانند چاپگر یا نمایشگر رایانه)است، در حالی که بینایی ماشین به روشهایی می‌پردازد که به کمک آنها می‌توان معنی و محتوای تصاویر را درک کرد تا از آنها در کارهایی چون رباتیک و محور تصاویر استفاده شود.

در معنای خاص آن پردازش تصویر عبارتست از هر نوع پردازش سیگنال که ورودی یک تصویر است مثل عکس یا صحنه‌ای از یک فیلم.خروجی پردازشگر تصویر میتواند یک تصویر یا یک مجموعه از نشانهای ویژه یا متغیرهای مربوط به تصویر باشد.اغلب تکنیک‌های پردازش تصویر شامل برخورد با تصویر به عنوان یک سیگنال دو بعدی و بکاربستن تکنیک‌های استاندارد پردازش سیگنال روی آنها میشود. پردازش تصویر اغلب به پردازش دیجیتالی تصویر اشاره میکند ولی پردازش نوری و آنالوگ تصویر هم وجود دارند.این مقاله در مورد تکنیک‌های کلی است که برای همه آنها به کار میرود.

عملیات اصلی در پردازش تصویر
1. تبدیلات هندسی: همانند تغییر اندازه، چرخش و…
2. رنگ: همانند تغییر روشنایی، وضوح و یا تغییر فضای رنگ
3. ترکیب تصاویر : ترکیب دو و یا چند تصویر
4. فشرده سازی تصویر : کاهش حجم تصویر
5. قطعه بندی تصویر : تجزیهٔ تصویر به قطعات با معنی
6. تفاوت تصاویر : به دست آوردن تفاوت‌های تصویر
7. میانگین گیری : به دست آوردن تصویر میانگین از دو تصویر

فشرده‌سازی تصاویر :
برای ذخیره‌سازی تصاویر باید حجم اطلاعات را تا جایی که ممکن است کاهش داد و اساس تمام روش‌های فشرده‌سازی کنار گذاردن بخش‌هایی از اطلاعات و داده‌ها است.

ضریب یا نسبت فشرده‌سازی است که میزان و در صد کنار گذاشتن اطلاعات را مشخص میکند. این روش ذخیره‌سازی و انتقال اطلاعات را آسان‌تر می‌کند و پهنای‌باند و فرکانس مورد نیاز کاهش می‌یابد.

امروزه روش‌هایی متعدد و پیشرفته برای فشرده‌سازی وجود دارد. فشرده‌سازی تصویر از این اصل مهم تبعیت می‌کند که چشم انسان حد فاصل دو عنصر تصویری نزدیک به هم را یکسان دیده و تمایز آنها را نمی‌تواند تشخیص دهد. همچنین اثر نور و تصویر برای مدت زمان معینی در چشم باقی مانده و از بین نمی‌رود که این ویژگی در ساخت تصاویر متحرک مورد توجه بوده‌است.

* روش JPEG
نام این فرمت در واقع مخفف کلمات JOINT PHOTOGRAPHIC EXPERT GROUP است. از این روش در فشرده‌سازی عکس و تصاویر گرافیکی ساکن استفاده میشود JPEG اولین و ساده‌ترین روش در فشرده‌سازی تصویر است به همین دلیل در ابتدا سعی شد برای فشرده‌سازی تصاویر متحرک مورد استفاده قرار گیرد. برای این منظور تصاویر به صورت فریم به فریم مانند عکس فشرده می‌شدند وبا ابداع روش MOTION JPEG برای ارتباط دادن این عکس‌ها به هم تلاش شد که با مشکلاتی همراه بود.

* روش MPEG
نام این فرمت مخفف عبارت MOVING PICTURE EXOERT GROUP است. این روش در ابتدای سال ۹۰ ابداع شد و در آن اطلاعات تصویر با سرعت حدود ۵/۱ مگابیت بر ثانیه انتقال پیدا میکرد که در تهیه تصاویر ویدئویی استفاده می‌شد. با این روش امکان ذخیره حدود ۶۵۰ مگابایت اطلاعات معادل حدود ۷۰ دقیقه تصویر متحرک در یک دیسک به وجود آمد. در MPEG بیت‌های اطلاعات به صورت سریال ارسال می‌شوند و به همراه آنها بیت‌های کنترل و هماهنگ‌کننده نیز ارسال میشوند که موقعیت و نحوه قرارگیری بیت‌های اطلاعاتی را برای انتقال و ثبت اطلاعات صدا و تصویر تعیین میکند.

* روش MP۳
MP۳ نیز روشی برای فشرده سازی اطلاعات صوتی به ویژه موسیقی است که از طریق آن حجم زیادی از اطلاعات صوتی در فضای نسبتاً کوچکی ذخیره میشود.

* روش MPEG۲
در روش MPEG۲ از ضریب فشرده‌سازی بالاتری استفاده میشود و امکان دسترسی به اطلاعات ۳ تا ۱۵ مگابیت بر ثانیه‌است از این روش در دی‌وی‌دی‌های امروزی استفاده می‌شود در اینجا نیز هر فریم تصویری شامل چندین سطر از اطلاعات دیجیتالی است.

* روش MPEG ۴
از این روش برای تجهیزاتی که با انتقال سریع یا کند اطلاعات سرو کار دارند استفاده میشود. این روش توانایی جبران خطا و ارائه تصویر با کیفیت بالا را دارد. مسئله خطا و جبران آن در مورد تلفن‌های همراه و کامپیوترهای خانگی و لپ‌تاپ‌ها و شبکه‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در شبکه‌های کامپیوتری باید تصویر برای کاربرانی که از مودم‌های سریع یا کند استفاده می‌کنند به خوبی نمایش داده شود، در چنین حالتی روش MPEG ۴ مناسب است. از این روش در دوربین‌های تلویزیونی نیز استفاده میشود. ایده اصلی این روش تقسیم یک فریم ویدئویی به یک یا چند موضوع است که مطابق قاعده خاصی کنار هم قرار میگیرند مانند درختی که از روی برگ‌های آن بتوان به شاخه تنه یا ریشه آن دست یافت. هر برگ میتواند شامل یک موضوع صوتی یا تصویری باشد. هر کدام از این اجزا به صورت مجزا و جداگانه قابل کپی و یا انتقال هستند. این تکنیک را با آموزش زبان می‌توان مقایسه کرد.

همان‌طوری‌که در آموزش زبان کلمات به صورت مجزا و جداگانه قرار داده میشوند و ما با مرتب کردن آن جملات خاصی می‌سازیم و می‌توانیم در چند جمله، کلمات مشترک را فقط یک‌بار بنویسیم و هنگام مرتب کردن آن‌ها به کلمات مشترک رجوع کنیم، در اینجا هم هر یک از این اجزا یک موضوع خاص را مشخص می‌کند و ما می‌توانیم اجزا مشترک را فقط یک‌بار به کار ببریم و هنگام ساختن موضوع به آنها رجوع کنیم. هر یک از موضوعات هم می‌توانند با موضوعات دیگر ترکیب و مجموعه جدیدی را بوجود آورند. این مسئله باعث انعطاف‌پذیری و کاربرد فراوان روش MPEG۴ می‌شود. برای مثال به صحنه بازی تنیس توجه کنید. در یک بازی تنیس میتوان صحنه را به دو موضوع بازیکن و زمین بازی تقسیم کرد زمین بازی همواره ثابت است بنا بر این بعنوان یک موضوع ثابت همواره تکرار می‌شود ولی بازیکن همواره در حال حرکت است و چندین موضوع مختلف خواهد بود. این مسئله سبب کاهش پهنای باند اشغالی توسط تصاویر دیجیتالی میشود. توجه داشته باشید که علاوه بر سیگنال‌های مربوط به این موضوعات سیگنال‌های هماهنگ کننده‌ای هم وجود دارند که نحوه ترکیب و قرارگیری صحیح موضوعات را مشخص می‌کند.

تصاویر رقومی(دیجیتالی):
تصاویر سنجش شده که از تعداد زیادی مربعات کوچک(پیکسل) تشکیل شده‌اند. هر پیکسل دارای یک شماره رقمی(Digital Number) میباشد که بیانگر مقدار روشنایی آن پیکسل است. به این نوع تصاویر، تصاویر رستری هم میگویند.تصاویر رستری دارای سطر و ستون میاشند.

مقادیر پیکسلها:
مقدار انرژی مغناطیسی که یک تصویر رقومی به هنگام تصویر برداری کسب میکند، رقم‌های دوتایی(Digit binary) یا بیت ها(Bits) را تشکیل میدهند که از قوه صفر تا ۲ ارزش گذاری شده‌است.هر بیت، توان یک به قوه ۲ (۱بیت=۲۱)میباشد. حداکثر تعداد روشنایی بستگی به تعداد بیت‌ها دارد. بنابراین ۸ بیت یعنی ۲۵۶ شماره رقومی که دامنه‌ای از ۰ تا ۲۵۵ دارد.به همین دلیل است که وقتی شما تصویر رستری از گیرنده خاصی مانند TM را وارد [[نرم افزار]]ی میکنید تغییرات میزان روشنایی را بین ۰ تا ۲۵۵ نشان میدهد.

دقت تصویر:
دقت تصویر بستگی به شماره پیکسل‌ها دارد.با یک تصویر ۲ بیتی، حداکثر دامنه روشنایی ۲۲ یعنی ۴ میباشد که دامنه آن از ۰ تا ۳ تغییر میکند.در این حالت تصویر دقت (تفکیک پذیری لازم) را ندارد.تصویر ۸ بیتی حداکثر دامنه ۲۵۶ دارد و تغییرات آن بین ۰ تا ۲۵۵ است.که دقت بالاتری دارد

کاربرد پردازش تصویر در زمینه‌های مختلف:
امروزه با پیشرفت سیستمهای تصویر برداری و الگوریتمهای پردازش تصویر شاخه جدیدی در کنترل کیفیت و ابزار دقیق به وجود آمده‌است.و هر روز شاهد عرضه سیستمهای تصویری پیشرفته برای سنجش اندازه، کالیبراسیون، کنترل اتصالات مکانیکی، افزایش کیفیت تولیدو……..هستیم.

اتوماسیون صنعتی:
با استفاده از تکنیکهای پردازش تصویر می‌توان دگرگونی اساسی در خطوط تولید ایجاد کرد. بسیاری از پروسه‌های صنعتی که تا چند دهه پیش پیاده سازیشان دور از انتظار بود، هم اکنون با بهرگیری از پردازش هوشمند تصاویر به مرحله عمل رسیده‌اند. از جمله منافع کاربرد پردازش تصویر به شرح زیر است.

* افزایش سرعت و کیفیت تولی
* کاهش ضایعات
* اصلاح روند تولید
* گسترش کنترل کیفیت

کالیبراسیون و ابزار دقیق:
اندازه گیری دقیق و سنجش فواصل کوچک یکی از دقدقه‌های اصلی در صنایع حساس می‌باشد.دوربینهای با کیفیت امکان کالیبراسیون با دقت بسیار بالا در حد میکرون را فراهم آورده‌اند.

حمل و نقل:
* تشخیص شماره پلاک خودرو
* نرم افزار شمارش خودروهای عبوری از عرض خیابان

بی شک یکی از مؤثر ترین مولفه‌ها در مدیریت و برنامه ریزی دسترسی به آمار دقیق می‌باشد. درصورت وجود آمار دقیق و سریع می‌توان از روشهای کنترل بهینه استفاده کرد و بهره وری را افزایش داد. به عنوان مثال اگر آمار دقیقی از میزان مصرف یک محصول غذایی وجود داشته باشد با برنامه ریزی مناسب می‌توان زمینه تولید و عرضه اصولی آن را فراهم کرد. لذا احتمال نابسامانی در بازار و متضرر شدن کشاورز و مصرف کننده کاهش می‌یابد. چنان که بیان شد مهمترین فاکتور در برنامه ریزی دسترسی به آمار مناسب است اما تهیه آمار فرایند پیچیده و وقت گیر است و معمولا هزینه زیادی را در بر دارد. به عنوان مثال به دلایلی از جمله کنترل ترافیک یا کنترل میزان روشنایی خیابان باید خودروهای عبوری از خیابان شمارش شوند. این کار اگر به صورت دستی یا انسانی انجام شود، هزینه زیادی نیاز دارد، امکان سهل انگاری انسانی نیز وجود دارد پس استفاده از یک دستگاه مناسب که توانایی شمارش خودروهای عبوری را داشته باشد تنها گزینه ممکن است. با توجه به نیاز فوق نرم افزاری تهیه شده‌است که با استفاده از تصاویر گرفته شده از عرض خیابان خودروهای عبوری را تشخیص میدهد و تعداد آنها را شمارش می‌کند. این نرم افزار امکان استفاده در روز یا شب را دارا می‌باشد.

منبع

هنگامی که داده های سنجش از دور به فرمت رقومی(Digital) باشند،میتوان با استفاده از کامپیوتر ،پردازش و تجزیه و تحلیل های رقومیانجام داد.این پردازش برای افزایش کیفیت داده ها و تفسیر های چشمی انجام میگیرد.همچنین میتوان موضوع یا اطلاعات به خصوصی را از تصویر به دست آورد که همگی به صورت خودکار توسط کامپیوتر انجام میگیرد.

تصاویر آنالوگ:
تصاویری مانند عکس های هوایی که توسط سیستم هایعکس برداری (دوربین) به دست میآیند.از آنجایی که در این عکس ها از فیلم عکاسیاستفاده شده است،پس هیچ پردازشی نیاز ندارد.

تصویر آنالوگ (عکس هوایی که نیاز به اصلاح و پردازش ندارد)

تصاویر رقومی(دیجیتالی):
تصاویر سنجش شده که از تعداد زیادی مربعات کوچک(پیکسل) تشکیل شده اند.هر پیکسل دارای یک شماره رقمی(Digital Number) میباشد که بیانگر میزان روشنایی آن پیکسل است. به این نوع تصاویر ، تصاویر رستری هم میگویند.تصاویر رستری دارای سطر وستون میاشند.

تصویر بالا(رقومی) .پایین و سمت چپ(پیکسلها).سمت راست و پایین(شماره های هر پیکسلDNِ)

مقادیر پیکسلها:
مقدار انرژی مغناطیسی که یک تصویر رقومی به هنگام تصویر برداری کسب میکند،رقم های دوتایی(Digit binary) یا بیت ها(Bits) را تشکیل میدهند که از قوه صفر تا 2 ارزش گذاری شده است.هر بیت ، توان یک به قوه 2 (1بیت=21)میباشد. حداکثر تعداد روشنایی بستگی به تعداد بیت ها دارد. بنابراین 8 بیت یعنی 256 شماره رقومی که دامنه ای از 0 تا 255 دارد.به همین دلیل است که وقتی شما تصویر رستری از سنجنده خاصی مانند TM را وارد نرمافزاری میکنید تغییرات میزان روشنایی را بین 0 تا 255 نشان میدهد.

دقت تصویر:
دقت تصویر بستگی به عدد پیکسل ها دارد.با یک تصویر ۲ بیتی ، حداکثر دامنه روشنایی ۲۲ یعنی ۴ میباشد که دامنه آن از ۰ تا ۳ تغییر میکند.در این حالت تصویر دقت (تفکیک پذیری لازم) را ندارد.تصویر ۸ بیتی حداکثر دامنه ۲۵۶ دارد و تغییرات آن بین ۰ تا ۲۵۵ است .که دقت بالاتری دارد.

دقت تصویر 3 بیتی دقت تصویر 8 بیتی

ترمیم تصویر(Image restoration):
در بیشتر تصاویری که توسط ماهواره ها یا رادار ها ثبت میگردند ، اختلالاتی در تصویر به وجود میاید که به دلیل خش میباشد.دو اختلال مهم در تصاویر چند باندی ، نواری شدن (Banding) و خطوط از جاافتاده میباشد.نواری شدن(باندی شدن):
اشتباهی که توسط سنجنده ، در ثبت و انتقال داده ها روی میدهد.و یا تغییر پیکسل در بین ردیف ها میتواند باعث ایجاد چنین اشتباهی گردد.خطوط از جا افتاده ( خطا در تصویر) :
اشتباهی که در ثبت و انتقال داده ها روی میدهد و در نتیجه، یک ردیف پیکسل در عکساز بین میرود.باندی شدننبود یک ردیف پیکسل در تصویر

بالا بردن دقت عکس:
یکی از کار های مهمی که در پردازش تصویر انجام میگردد، بالا بردن دقت عکس به منظور دید و تفسیر چشمی دقیق تر میباشد.روش های بسیاری برای نیل به این هدف وجود دارد ولی مهمترین آنها ، افزایش تباین(Contrast) تصویر و عملیات فیلتر کردن میباشد.هیستوگرام تصویر:
در هر تصویر رقومی ، مقادیر پیکسل ها بیانگر خصوصیات آن تصویر(مانند میزان روشنایی تصویر و وضوح آن) میباشد.هیستوگرام تصویر در حقیقت بیان گرافیکی میزان روشنایی تصویر میباشد. مقادیر روشنایی( برای مثال 0-255) در طول محور X بیان شده و میزان فراوانی هر مقدار در محور Y بیان میگردد.
تصویر 8 بیتی(0-255) در بالا و هیستوگرام مقادیر پیکسل تصویر در پایین .
محور افقی بین 0-255 و محور قائم ، تعداد پیکسل ها میباشد.افزایش تباین از طریق امتداد اعداد ( DN) پیکسلها :
معمولا دامنه مقادیر پیکسل های تصاویر با هر بیتی ( در اینجا مثلا 8 بیت)، بین 0-255 نمیباشد .و مثلا بین 48 تا 153 میباشد . برای افزایش تباین ، مقادیر پیکسل ها را آنقدر امتداد میدهیم تا 48 به جای 0 و 153 به جای 256 قرار گیرد . در نتیجه تباین وهمچنین کیفیت عکس بالا میرود. به این عمل کشش خطی گویند.

منبع

پردازش تصویر چیست؟ قسمت 1
پردازش تصویر چیست؟ قسمت 2

سپتامبر 30, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

تکامل گذرا

رده‌بندی حالت‌های یک زنجیر مارکوف

تقلیل‌پذیری

تناوب

بازگشت‌پذیری

متوسط زمان بازگشت

متوسط تعداد بازگشت‌ها

چند قضیه مهم

حالت‌های مانا

تعریف رسمی

زنجیره مارکوف زمان گسسته

زنجیره‌های مارکوف یکنواخت در زمان

زنجیره مارکوف مرتبه m

زنجیره مارکوف افزاینده

زنجیره مارکوف زمان پیوسته

تعریف حدی

تعریف زنجیره پرش یا زمان نگهداری

تعریف احتمال انتقال

معرفی

مثال‌هایی از زنجیره مارکوف

ورشکستگی قمارباز

فرایند زاد مرگ

بازی‌های تخته‌ای با تاس

گام‌های تصادفی متمایل به مرکز

یک مدل آب و هوایی بسیار ساده

حالت ثابت آب و هوا

ویژگی‌های لبه

آشکارسازی لبه

محاسبه مشتق اول

محاسبهٔ مشتق دوم

آستانه‌گیری

عملگرهای آشکارسازی لبه

انواع مختلف روشهای کدگذاری

بارکدها چگونه خوانده میشوند :

بارکد خوانها:

1 – بارکدخوانهای ثابت :

2 – بارکدخوانهای سیار دسته ای :

3 – بارکدخوانهای سیار بی سیم :

اسکنر چکونه کار میکند :

آیا دستگاه بارکد خوان با کامپیوتر من سازگار است ؟

چاپ بارکد :

استفاده از بارکد در هر کجا !

بارکد چیست؟

ضرورت استفاده از بارکد

سیستم بارکدگذارى چگونه آغاز شد؟

سیستم بارکد امروزى چگونه شروع به کار کرد؟

کاربرد های پردازش تصویر در دنیای امروز

1- مقدمه

2- کاربردهای پردازش تصویر

2-1-صنعت

2-2- هواشناسی

2-3-شهرسازی

2-4- کشاورزی

2-5-علوم نظامی و امنیتی

2-6-نجوم و فضا نوردی

2-7-پزشکی

2-8-فناوری های علمی

2-9-باستان شناسی

2-10-تبلیغات

2-11-سینما

2-12-اقتصاد

2-13-روانشناسی

2-14-زمین شناسی‌

تاریخچه پردازش تصویر چیست؟

پردازش تصویر اساسا شامل سه مرحله زیر است:

عملیات اصلی در پردازش تصویر :

هدف از پردازش تصویر :

پردازش تصویر با نرم افزار MATLAB :

کاربردهای پردازش تصویر :

کاربرد پردازش تصویر در اتوماسیون صنعتی

تعریف پردازش تصویر:

تاریخچه:

پردازش تصویر اساسا شامل سه مرحله زیر است.

تلفن های تماس:

ساعات کاری

پیوند ها :

محصولات :