التكميم (معالجة الصور)

التكميم ، المستخدم في معالجة الصور ، هو أسلوب ضغط مع فقدان للبيانات ، يتم من خلال ضغط نطاق من القيم إلى قيمة كمية (منفصلة) واحدة. عندما يقل عدد الرموز المنفصلة في دفق بيانات معين، يصبح هذا الدفق أكثر قابلية للضغط. على سبيل المثال، تقليل عدد الألوان اللازمة لتمثيل صورة رقمية يُتيح تقليل حجم ملفها. تشمل التطبيقات المحددة تكميم بيانات تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) في JPEG وتكميم بيانات تحويل المويجات المنفصلة (DWT) في JPEG 2000 .

يُقلل تكميم الألوان من عدد الألوان المستخدمة في الصورة؛ وهذا مهم لعرض الصور على الأجهزة التي تدعم عددًا محدودًا من الألوان، ولضغط أنواع معينة من الصور بكفاءة. تدعم معظم برامج تحرير الصور النقطية والعديد من أنظمة التشغيل تكميم الألوان بشكلٍ مُدمج. تشمل خوارزميات تكميم الألوان الحديثة الشائعة خوارزمية أقرب لون (للمجموعات اللونية الثابتة)، وخوارزمية القطع الوسيط ، وخوارزمية تعتمد على الأشجار الثمانية .

من الشائع الجمع بين تحديد كمية الألوان والتشويش لخلق انطباع بوجود عدد أكبر من الألوان والتخلص من تشوهات التدرج اللوني .

تُعرف عملية التكميم الرمادي، أو تكميم مستويات الرمادي، بأنها عملية في معالجة الصور الرقمية تهدف إلى تقليل عدد مستويات شدة الإضاءة (درجات الرمادي) في الصورة مع الحفاظ على معلوماتها البصرية الأساسية. تُستخدم هذه التقنية عادةً لتبسيط الصور، وتقليل متطلبات التخزين، وتسهيل عمليات المعالجة. في التكميم الرمادي، تُحوّل صورة ذات N مستوى شدة إضاءة إلى صورة ذات عدد أقل من المستويات، عادةً L مستوى، حيث L < N. تتضمن العملية ربط قيمة شدة الإضاءة الأصلية لكل بكسل بأحد مستويات شدة الإضاءة الجديدة. إحدى أبسط طرق التكميم الرمادي هي التكميم المنتظم، حيث يُقسّم نطاق شدة الإضاءة إلى فترات متساوية، وتُمثّل كل فترة بقيمة شدة إضاءة واحدة. لنفترض أن لدينا صورة بمستويات شدة إضاءة تتراوح من 0 إلى 255 (تدرج رمادي 8 بت). إذا أردنا تكميمها إلى 4 مستويات، ستكون الفترات [0-63]، [64-127]، [128-191]، و[192-255]. سيتم تمثيل كل فترة زمنية بقيمة شدة نقطة المنتصف، مما ينتج عنه مستويات شدة تبلغ 31 و95 و159 و223 على التوالي.

صيغة التكميم المنتظم هي:

${\displaystyle Q(x)=\left\lfloor {\frac {x}{\Delta }}\right\rfloor \times \Delta +{\frac {\Delta }{2}}}$ أين:

• Q ( x ) هي قيمة الشدة الكمية.
• x هي قيمة الشدة الأصلية.
• Δ هو حجم كل فاصل كمي.

لنقم بتحويل قيمة شدة أصلية تبلغ 147 إلى 3 مستويات شدة.

قيمة الشدة الأصلية: س = 147

مستويات الشدة المطلوبة: L = 3

نحتاج أولاً إلى حساب حجم كل فاصل كمي:

${\displaystyle \Delta ={\frac {255}{L-1}}={\frac {255}{3-1}}=127.5}$

باستخدام صيغة التكميم الموحد:

${\displaystyle Q(x)=\left\lfloor {\frac {147}{127.5}}\right\rfloor \times 127.5+{\frac {127.5}{2}}}$

${\displaystyle Q(x)=\left\lfloor 1.15294118\right\rfloor \times 127.5+{\frac {127.5}{2}}}$

${\displaystyle Q(x)=1\times 127.5+63.75=191.25}$

بتقريب العدد 191.25 إلى أقرب عدد صحيح، نحصل على${\displaystyle Q(x)=191}$

إذن، قيمة شدة الإشارة الكمية من 147 إلى 3 مستويات هي 191.

تستطيع العين البشرية تمييز الفروقات الطفيفة في السطوع على مساحة واسعة نسبيًا، لكنها لا تستطيع تمييز شدة التغيرات السريعة في السطوع بدقة. هذه الخاصية تسمح بتقليل كمية المعلومات المطلوبة بتجاهل مكونات التردد العالي. ويتم ذلك ببساطة عن طريق قسمة كل مكون في مجال التردد على قيمة ثابتة خاصة به، ثم تقريب الناتج إلى أقرب عدد صحيح. هذه هي العملية الرئيسية التي تُفقد فيها البيانات في هذه العملية. ونتيجة لذلك، غالبًا ما تُقرب العديد من مكونات التردد العالي إلى الصفر، بينما تتحول العديد من المكونات الأخرى إلى أعداد صغيرة موجبة أو سالبة.

بما أن الرؤية البشرية أكثر حساسية للسطوع من اللون ، يمكن الحصول على ضغط إضافي من خلال العمل في مساحة لونية غير RGB تفصل بينهما (مثل YCbCr )، وتكميم القنوات بشكل منفصل. ^{[ 1 ]}

• تجزئة الصور
• التجزئة القائمة على الصور
• تجزئة النطاق

^{[ 1 ]}