Обработка сигналов — это дисциплина в области электротехники и математики, которая занимается анализом и обработкой аналоговых и цифровых сигналов, а также хранением, фильтрацией и другими операциями с сигналами. Эти сигналы включают в себя сигналы передачи, звуковые или голосовые сигналы, сигналы изображения и другие сигналы и т. Д.
Из всех этих сигналов при обработке изображений выполняется поле, которое относится к типу сигналов, для которых вход является изображением, а вывод — также изображением. Как следует из названия, он занимается обработкой изображений.
Это может быть далее разделено на аналоговую обработку изображений и цифровую обработку изображений.
Аналоговая обработка изображений
Аналоговая обработка изображений производится на аналоговых сигналах. Включает обработку двухмерных аналоговых сигналов. В этом типе обработки изображения обрабатываются электрическими средствами путем изменения электрического сигнала. Общий пример включает телевизионное изображение.
Цифровая обработка изображений доминирует над аналоговой обработкой изображений с течением времени из-за более широкого спектра применений.
Цифровая обработка изображений
Обработка цифрового изображения связана с разработкой цифровой системы, которая выполняет операции с цифровым изображением.
Что такое изображение
Изображение — это не более чем двухмерный сигнал. Он определяется математической функцией f (x, y), где x и y — две координаты по горизонтали и вертикали.
Значение f (x, y) в любой точке дает значение пикселя в этой точке изображения.
Приведенный выше рисунок является примером цифрового изображения, которое вы сейчас просматриваете на экране своего компьютера. Но на самом деле это изображение — не что иное, как двумерный массив чисел в диапазоне от 0 до 255.
| 128 | 30 | 123 |
| 232 | 123 | 321 |
| 123 | 77 | 89 |
| 80 | 255 | 255 |
Каждое число представляет значение функции f (x, y) в любой точке. В этом случае значения 128, 230, 123 каждый представляет отдельное значение пикселя. Размеры изображения на самом деле являются размерами этого двухмерного массива.
Связь между цифровым изображением и сигналом
Если изображение представляет собой двумерный массив, то какое оно имеет отношение к сигналу? Чтобы понять это, нам нужно сначала понять, что такое сигнал?
Сигнал
В физическом мире любая величина, измеряемая во времени в пространстве или в любом более высоком измерении, может восприниматься как сигнал. Сигнал является математической функцией и передает некоторую информацию.
Сигнал может быть одномерным или двухмерным или более размерным сигналом. Одномерный сигнал — это сигнал, который измеряется во времени. Типичным примером является голосовой сигнал.
Двумерные сигналы — это те, которые измеряются по некоторым другим физическим величинам. Примером двумерного сигнала является цифровое изображение. Мы рассмотрим более подробно в следующем уроке, как формируются и интерпретируются одномерные или двухмерные сигналы и более высокие сигналы.
отношения
Поскольку все, что передает информацию или передает сообщение в физическом мире между двумя наблюдателями, является сигналом. Это включает в себя речь или (человеческий голос) или изображение в качестве сигнала. Поскольку, когда мы говорим, наш голос преобразуется в звуковую волну / сигнал и преобразуется с учетом времени, с которым мы разговариваем. Не только это, но и способ работы цифровой камеры, так как при получении изображения с цифровой камеры требуется передача сигнала из одной части системы в другую.
Как формируется цифровое изображение
Поскольку захват изображения с камеры — это физический процесс. Солнечный свет используется в качестве источника энергии. Сенсорная матрица используется для получения изображения. Поэтому, когда солнечный свет падает на объект, количество света, отраженного этим объектом, воспринимается датчиками, и непрерывный сигнал напряжения генерируется количеством измеренных данных. Чтобы создать цифровое изображение, нам нужно преобразовать эти данные в цифровую форму. Это включает выборку и квантование. (Они обсуждаются позже). Результат выборки и квантования приводит к двумерному массиву или матрице чисел, которые являются ничем иным, как цифровым изображением.
Перекрывающиеся поля
Машинное / Компьютерное зрение
Машинное зрение или компьютерное зрение имеет дело с разработкой системы, в которой входными данными является изображение, а выходными данными является некоторая информация. Например: Разработка системы, которая сканирует человеческое лицо и открывает любой вид блокировки. Эта система будет выглядеть примерно так.
Компьютерная графика
Компьютерная графика имеет дело с формированием изображений из объектных моделей, а не изображение захватывается каким-либо устройством. Например: рендеринг объектов. Генерация изображения из объектной модели. Такая система будет выглядеть примерно так.
Искусственный интеллект
Искусственный интеллект — это более или менее исследование внедрения человеческого интеллекта в машины. Искусственный интеллект имеет множество применений в обработке изображений. Например: разработка компьютерных систем диагностики, которые помогают врачам интерпретировать изображения рентгеновских лучей, МРТ и т. Д., А затем выделять заметные участки, которые должен осмотреть врач.
Обработка сигнала
Обработка сигналов является зонтиком, а обработка изображений лежит под ним. Количество света, отраженного объектом в физическом мире (трехмерном мире), проходит через объектив камеры, и оно становится двухмерным сигналом и, следовательно, приводит к формированию изображения. Затем это изображение оцифровывается с использованием методов обработки сигналов, а затем этим цифровым изображением манипулируют при цифровой обработке изображений.