تحديد العتبة (معالجة الصور)

في معالجة الصور الرقمية ، يُعدّ التحديد العتبي أبسط طريقة لتقسيم الصور . فمن صورة رمادية ، يمكن استخدام التحديد العتبي لإنشاء صور ثنائية . ^{[ 1 ]}

تعريف

أبسط طرق تحديد العتبة تستبدل كل بكسل في الصورة ببكسل أسود إذا كانت شدة الصورة $I_{i,j}$ أقل من قيمة ثابتة تسمى العتبة $T$ أو بكسل أبيض إذا كانت شدة البكسل أكبر من تلك العتبة. في الصورة الموضحة على اليمين، ينتج عن ذلك تحول الشجرة الداكنة إلى اللون الأسود تمامًا، وتحول الثلج الساطع إلى اللون الأبيض تمامًا.

الإيقاف التلقائي

بينما في بعض الحالات، العتبة $T$ يمكن للمستخدم تحديد العتبة يدويًا، ولكن في كثير من الحالات، يرغب المستخدم في أن يتم تحديدها تلقائيًا بواسطة خوارزمية. في هذه الحالات، يجب أن تكون العتبة "الأفضل" بمعنى أن تقسيم البكسلات أعلى وأسفل العتبة يجب أن يتطابق قدر الإمكان مع التقسيم الفعلي بين فئتي الكائنات التي تمثلها تلك البكسلات (على سبيل المثال، يجب أن تتوافق البكسلات أسفل العتبة مع الخلفية، وتلك التي أعلاها مع بعض الكائنات المهمة في الصورة).

توجد أنواع عديدة من طرق تحديد العتبة التلقائية، وأشهرها وأكثرها استخدامًا طريقة أوتسو . وقد صنّف سيزجين وآخرون (2004) طرق تحديد العتبة إلى مجموعات واسعة بناءً على المعلومات التي تعالجها الخوارزمية. ^{[ 2 ]} مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن هذا التصنيف غير دقيق بالضرورة، إذ قد تندرج بعض الطرق ضمن عدة فئات (على سبيل المثال، يمكن اعتبار طريقة أوتسو خوارزمية لتحديد شكل المدرج التكراري وخوارزمية للتجميع).

تعتمد هذه الطرق على شكل المدرج التكراري ، حيث يتم تحليل القمم والوديان والانحناءات في المدرج التكراري المُنعّم، على سبيل المثال. ^{[ 3 ]} تجدر الإشارة إلى أن هذه الطرق، أكثر من غيرها، تفترض افتراضات معينة حول توزيع احتمالية شدة الصورة (أي شكل المدرج التكراري).
الأساليب القائمة على التجميع، حيث يتم تجميع عينات مستوى الرمادي في جزأين كخلفية ومقدمة، ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}
تؤدي الطرق القائمة على الانتروبيا إلى خوارزميات تستخدم الانتروبيا لمناطق المقدمة والخلفية، والانتروبيا المتقاطعة بين الصورة الأصلية والصورة الثنائية، وما إلى ذلك، ^{[ 6 ]}
تبحث الطرق القائمة على سمات الكائنات عن مقياس للتشابه بين الصور ذات التدرج الرمادي والصور الثنائية، مثل تشابه الشكل الضبابي، وتطابق الحواف، وما إلى ذلك.
تستخدم الأساليب المكانية توزيع الاحتمالات من الدرجة الأعلى و/أو الارتباط بين البكسلات.

تحديد العتبات العالمية مقابل المحلية

في معظم الطرق، يُطبَّق نفس الحدّ على جميع بكسلات الصورة. مع ذلك، في بعض الحالات، قد يكون من المفيد تطبيق حدّ مختلف على أجزاء مختلفة من الصورة، بناءً على القيمة المحلية للبكسلات. تُسمى هذه الفئة من الطرق بالتحديد المحلي أو التكيفي للحدّ. وهي مناسبة بشكل خاص للحالات التي تحتوي فيها الصور على إضاءة غير متجانسة، كما هو الحال في صورة سودوكو على اليمين. في هذه الحالات، يتم تحديد نطاق جغرافي وحساب حدّ لكل بكسل ونطاقه الجغرافي. يمكن تكييف العديد من طرق التحديد العالمي للحدّ للعمل بشكل محلي، ولكن توجد أيضًا طرق مُطوَّرة خصيصًا للتحديد المحلي للحدّ، مثل خوارزمية نيبلاتش ^{[ 7 ]} أو خوارزمية بيرنسن.

تقدم برامج مثل ImageJ مجموعة واسعة من طرق العتبة التلقائية، سواء كانت عالمية أو محلية.

مزايا تحديد العتبة المحلية مقارنةً بتحديد العتبة العالمية

القدرة على التكيف مع خصائص الصورة المحلية: يمكن لتقنية تحديد العتبة المحلية التكيف مع الاختلافات في الإضاءة والتباين والملمس داخل أجزاء مختلفة من الصورة. تساعد هذه القدرة على التكيف في معالجة الصور ذات ظروف الإضاءة غير المتجانسة أو الملمس المعقد. ^{[ 8 ]}
الحفاظ على التفاصيل المحلية: من خلال تطبيق عتبات مصممة خصيصًا على مناطق مختلفة، يمكن للعتبة المحلية الحفاظ على التفاصيل الدقيقة والحواف التي قد تُفقد في العتبة العالمية، خاصة في المناطق ذات الكثافة أو التدرجات المتفاوتة. ^{[ 8 ]}
انخفاض الحساسية للضوضاء: يمكن أن يكون تحديد العتبة المحلية أقل حساسية للضوضاء مقارنةً بتحديد العتبة العالمية، حيث يعتمد قرار تحديد العتبة على الإحصاءات المحلية بدلاً من الصورة بأكملها. ^{[ 8 ]}

أمثلة على خوارزميات تحديد العتبة المحلية

طريقة نيبلاتش: ^{[ 9 ]} تحسب خوارزمية نيبلاتش عتبة محلية لكل بكسل بناءً على المتوسط والانحراف المعياري لجوار البكسل. وتُعدّل هذه العتبة وفقًا للخصائص المحلية للصورة، مما يجعلها مناسبة للتعامل مع تغيرات الإضاءة.
طريقة بيرنسن: ^{[ 10 ]} تحسب خوارزمية بيرنسن عتبة كل بكسل من خلال مراعاة التباين المحلي ضمن نطاق معين. وتستخدم حجم نافذة ثابت، وهي مقاومة للضوضاء والتغيرات في شدة الخلفية.
طريقة سافولا: ^{[ 11 ]} تُوسّع خوارزمية سافولا طريقة نيبلاتش بإضافة عامل ديناميكي يُعدّل العتبة بناءً على التباين المحلي ومتوسط الشدة. يُحسّن هذا العامل التكيفي نتائج التحويل إلى صورة ثنائية، لا سيما في المناطق ذات التباينات المتفاوتة.

امتدادات العتبة الثنائية

صور متعددة النطاقات

يمكن أيضًا تطبيق عتبة على الصور الملونة. تتمثل إحدى الطرق في تحديد عتبة منفصلة لكل مكون من مكونات RGB للصورة، ثم دمجها باستخدام عملية AND . يعكس هذا طريقة عمل الكاميرا وكيفية تخزين البيانات في الحاسوب، ولكنه لا يتوافق مع طريقة إدراك الإنسان للألوان. لذلك، يُستخدم نموذجا الألوان HSL وHSV بشكل أكثر شيوعًا؛ مع ملاحظة أن درجة اللون كمية دائرية، لذا فهي تتطلب تطبيق عتبة دائرية . من الممكن أيضًا استخدام نموذج الألوان CMYK . ^[¹²^]

عتبات متعددة

بدلاً من عتبة واحدة ينتج عنها صورة ثنائية، من الممكن أيضاً إدخال عتبات متعددة متزايدة $T_{n}$ في هذه الحالة، يتم التنفيذ $N$ ستؤدي العتبات إلى صورة مع $N$ الفئات، حيث البكسلات ذات الكثافة $I_{ij}$ بحيث $T_{n}<I_{ij}<T_{n+1}$ سيتم تخصيصها للفصل $n$ معظم طرق تحديد العتبة التلقائية الثنائية لها امتداد طبيعي لتحديد العتبة المتعددة.

القيود

يعمل تحديد العتبة بشكل أفضل في ظل ظروف معينة :

مستوى منخفض من الضوضاء
تباين داخل الفئة أعلى من التباين بين الفئات، أي أن البكسلات من نفس المجموعة لها شدة إضاءة أقرب إلى بعضها البعض من البكسلات من مجموعة أخرى.
إضاءة متجانسة، إلخ.

في الحالات الصعبة، من المحتمل أن يكون تحديد العتبة غير مثالي وسيؤدي إلى صورة ثنائية مع نتائج إيجابية خاطئة ونتائج سلبية خاطئة .

مراجع

↑ شابيرو، ليندا ج.؛ ستوكمان، جورج س. (2001). رؤية الحاسوب . برنتيس هول. ص 83. ISBN 978-0-13-030796-5.
↑ سانكور، بولنت (2004). "دراسة استقصائية حول تقنيات تحديد عتبة الصور وتقييم الأداء الكمي". مجلة التصوير الإلكتروني . 13 (1): 146. Bibcode : 2004JEI....13..146S . doi : 10.1117/1.1631315 .
↑ زاك، جي دبليو؛ روجرز، دبليو إي؛ لات، إس إيه (يوليو 1977). "القياس الآلي لتردد تبادل الكروماتيدات الشقيقة" . مجلة علم الأنسجة والكيمياء الخلوية . 25 (7): 741-753 . doi : 10.1177/25.7.70454 . PMID 70454. S2CID 15339151 .
↑ "تحديد عتبة الصورة باستخدام طريقة الاختيار التكراري". معاملات IEEE في الأنظمة والإنسان وعلم التحكم الآلي . 8 (8): 630-632 . 1978. doi : 10.1109/TSMC.1978.4310039 .
↑ برغوت، ل.؛ شينين، ج. (25-07-2013). "إدراك المشهد في العالم الحقيقي والتنظيم الإدراكي: دروس من رؤية الحاسوب" . مجلة الرؤية . 13 (9): 709. doi : 10.1167/13.9.709 .
↑ كابور، جيه إن؛ ساهو، بي كيه؛ وونغ، إيه كيه سي (1985-03-01). "طريقة جديدة لتحديد عتبة الصور الرمادية باستخدام إنتروبيا المدرج التكراري". رؤية الحاسوب، والرسومات، ومعالجة الصور . 29 (3): 273-285 . doi : 10.1016/0734-189X(85)90125-2 .
↑ مقدمة في معالجة الصور الرقمية . برنتيس هول إنترناشونال. 1986. ISBN 0-13-480600-X. OCLC 1244113797 .
1 2 3 تشو، هويو، وو، جياهوا، تشانغ، جيانغو. معالجة الصور الرقمية: الجزء الثاني. الولايات المتحدة: دار فينتوس للنشر، 2010.
↑ نيبلاتش، واين (1986). مقدمة في معالجة الصور الرقمية . برنتيس هول إنترناشونال. ص 115-116 . ISBN 0-13-480600-X. OCLC 1244113797 .
↑ شاكي، نابيندو، شيخ، سهراب حسين، سعيد، خالد. استكشاف تقنيات ثنائية الصورة. ألمانيا: سبرينغر الهند، 2014.
↑ سافولا، ج.؛ بييتيكاينن، م. (فبراير 2000). "تحويل صور المستندات إلى صور ثنائية تكيفية". التعرف على الأنماط . 33 (2): 225-236 . Bibcode : 2000PatRe..33..225S . doi : 10.1016/S0031-3203(99)00055-2 .
↑ فام، نهو-آن؛ موريسون، أندرو؛ شفوك، يورغ؛ أفيل-رونين، ساريت؛ ياكوفليف، فلاديمير؛ تساو، مينغ-ساوند؛ هو، جيمس؛ هيدلي، ديفيد و. (27-02-2007). "التحليل الكمي للصور لصبغات المناعة النسيجية باستخدام نموذج ألوان CMYK" . علم الأمراض التشخيصي . 2 (1): 8. doi : 10.1186/1746-1596-2-8 . PMC 1810239. PMID 17326824 .

للمزيد من القراءة

إيخمان، ماركو (2009). "إطار عمل لتحديد عتبة الصور الأمثل متعدد المستويات بكفاءة". مجلة التصوير الإلكتروني . 18 (1): 013004–013004–10. رمز Bibcode : 2009JEI....18a3004L . doi : 10.1117/1.3073891 .
غونزاليس، رافائيل سي. وودز، ريتشارد إي. (2002). العتبة. في معالجة الصور الرقمية، ص 595-611 . بيرسون للتعليم. ISBN 81-7808-629-8
روزين، بول ل. (مارس 2014). "التحديد الدائري الفعال للعتبة" . معاملات IEEE في معالجة الصور . 23 (3): 992-1001 . Bibcode : 2014ITIP...23..992Y . doi : 10.1109/TIP.2013.2297014 . PMID 24464614 .
سكوت إي. أومباو (2018). معالجة وتحليل الصور الرقمية، الصفحات 93-96. دار نشر سي آر سي. رقم ISBN 978-1-4987-6602-9

[1] شابيرو، ليندا ج.؛ ستوكمان، جورج س. (2001). رؤية الحاسوب . برنتيس هول. ص 83. ISBN 978-0-13-030796-5.

[2] سانكور، بولنت (2004). "دراسة استقصائية حول تقنيات تحديد عتبة الصور وتقييم الأداء الكمي". مجلة التصوير الإلكتروني . 13 (1): 146. Bibcode : 2004JEI....13..146S . doi : 10.1117/1.1631315 .

[3] زاك، جي دبليو؛ روجرز، دبليو إي؛ لات، إس إيه (يوليو 1977). "القياس الآلي لتردد تبادل الكروماتيدات الشقيقة" . مجلة علم الأنسجة والكيمياء الخلوية . 25 (7): 741-753 . doi : 10.1177/25.7.70454 . PMID 70454. S2CID 15339151 .

[4] "تحديد عتبة الصورة باستخدام طريقة الاختيار التكراري". معاملات IEEE في الأنظمة والإنسان وعلم التحكم الآلي . 8 (8): 630-632 . 1978. doi : 10.1109/TSMC.1978.4310039 .

[5] برغوت، ل.؛ شينين، ج. (25-07-2013). "إدراك المشهد في العالم الحقيقي والتنظيم الإدراكي: دروس من رؤية الحاسوب" . مجلة الرؤية . 13 (9): 709. doi : 10.1167/13.9.709 .

[6] كابور، جيه إن؛ ساهو، بي كيه؛ وونغ، إيه كيه سي (1985-03-01). "طريقة جديدة لتحديد عتبة الصور الرمادية باستخدام إنتروبيا المدرج التكراري". رؤية الحاسوب، والرسومات، ومعالجة الصور . 29 (3): 273-285 . doi : 10.1016/0734-189X(85)90125-2 .

[7] مقدمة في معالجة الصور الرقمية . برنتيس هول إنترناشونال. 1986. ISBN 0-13-480600-X. OCLC 1244113797 .

[Zhou-8] 1 2 3 تشو، هويو، وو، جياهوا، تشانغ، جيانغو. معالجة الصور الرقمية: الجزء الثاني. الولايات المتحدة: دار فينتوس للنشر، 2010.

[9] نيبلاتش، واين (1986). مقدمة في معالجة الصور الرقمية . برنتيس هول إنترناشونال. ص 115-116 . ISBN 0-13-480600-X. OCLC 1244113797 .

[10] شاكي، نابيندو، شيخ، سهراب حسين، سعيد، خالد. استكشاف تقنيات ثنائية الصورة. ألمانيا: سبرينغر الهند، 2014.

[11] سافولا، ج.؛ بييتيكاينن، م. (فبراير 2000). "تحويل صور المستندات إلى صور ثنائية تكيفية". التعرف على الأنماط . 33 (2): 225-236 . Bibcode : 2000PatRe..33..225S . doi : 10.1016/S0031-3203(99)00055-2 .

[12] فام، نهو-آن؛ موريسون، أندرو؛ شفوك، يورغ؛ أفيل-رونين، ساريت؛ ياكوفليف، فلاديمير؛ تساو، مينغ-ساوند؛ هو، جيمس؛ هيدلي، ديفيد و. (27-02-2007). "التحليل الكمي للصور لصبغات المناعة النسيجية باستخدام نموذج ألوان CMYK" . علم الأمراض التشخيصي . 2 (1): 8. doi : 10.1186/1746-1596-2-8 . PMC 1810239. PMID 17326824 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	24 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗