إخفاء عدم الوضوح

تقنية إخفاء عدم الوضوح ( USM ) هي أسلوب لتحسين وضوح الصور ، طُبقت لأول مرة في التصوير الفوتوغرافي في غرف التحميض ، ولكنها تُستخدم الآن على نطاق واسع في برامج معالجة الصور الرقمية . يُشتق اسمها من استخدامها لصورة سلبية ضبابية ، أو "غير واضحة"، لإنشاء قناع للصورة الأصلية. ثم يُدمج قناع عدم الوضوح مع الصورة الإيجابية الأصلية، مما ينتج عنه صورة أقل ضبابية من الصورة الأصلية. ورغم أن الصورة الناتجة أكثر وضوحًا، إلا أنها قد لا تُمثل موضوع الصورة بدقة كافية.

في سياق معالجة الإشارات ، فإن قناع عدم الوضوح هو بشكل عام مرشح خطي أو غير خطي يعمل على تضخيم مكونات التردد العالي للإشارة.

في عملية تحميض الصور الفوتوغرافية، تُنسخ لوحة زجاجية سلبية كبيرة الحجم مباشرةً على فيلم أو لوحة ذات تباين منخفض لإنتاج صورة موجبة. مع ذلك، تُصنع النسخة الموجبة بوضع مادة النسخ على ظهر الصورة الأصلية، وليس طبقة مستحلب تلو الأخرى ، مما يجعلها ضبابية. بعد التحميض، تُعاد هذه النسخة الموجبة الضبابية إلى مكانها على ظهر الصورة السلبية الأصلية. عند تمرير الضوء عبر كل من الصورة السلبية والنسخة الموجبة المتطابقة (في جهاز تكبير ، على سبيل المثال)، تُلغي النسخة الموجبة جزئيًا بعض المعلومات الموجودة في الصورة السلبية.

بما أن الصورة الإيجابية قد تم تشويشها عمدًا، فإن المعلومات منخفضة التردد (المشوشة) فقط هي التي تُحذف. إضافةً إلى ذلك، يقلل القناع بشكل فعال النطاق الديناميكي للصورة السلبية الأصلية. وبالتالي، إذا طُبعت الصورة المكبرة الناتجة على ورق تصوير فوتوغرافي عالي التباين ، فإن الحذف الجزئي يُبرز المعلومات عالية التردد المكاني (التفاصيل الدقيقة) في الصورة الأصلية، دون فقدان تفاصيل الإضاءة أو الظلال. تبدو الطباعة الناتجة أكثر وضوحًا من تلك التي طُبعت بدون قناع التشويش: إذ تزداد حدتها .

في الإجراء الفوتوغرافي، يمكن التحكم في مقدار التشويش عن طريق تغيير "النعومة" أو "الصلابة" (من مصدر نقطي إلى منتشر تمامًا) لمصدر الضوء المستخدم في التعريض الأولي لقناع عدم الوضوح، بينما يمكن التحكم في قوة التأثير عن طريق تغيير التباين والكثافة (أي التعريض والتظهير) لقناع عدم الوضوح.

في التصوير الفوتوغرافي التقليدي، يُستخدم عادةً إخفاء عدم الوضوح على المواد أحادية اللون ؛ وتتوفر أفلام خاصة متعددة الألوان ذات معالجة ناعمة بالأبيض والأسود لإخفاء شفافيات الصور الملونة. وقد كان هذا مفيدًا بشكل خاص للتحكم في نطاق كثافة الشفافية المُخصصة للاستنساخ الكهروضوئي .

يُستخدم مبدأ التفاضل نفسه في أداة إزالة التشويش في العديد من برامج معالجة الصور الرقمية، مثل Adobe Photoshop و GIMP . ^{[ 1 ]} يطبق البرنامج تمويهًا غاوسيًا على نسخة من الصورة الأصلية، ثم يقارنها بالصورة الأصلية. إذا كان الفرق أكبر من عتبة محددة مسبقًا من قِبل المستخدم، تُطرح الصورتان (فعليًا).

يُعدّ إخفاء عدم الوضوح الرقمي طريقةً مرنةً وفعّالةً لزيادة وضوح الصورة، لا سيما في الصور الممسوحة ضوئيًا . مع ذلك، قد يُؤدي إلى ظهور تأثيرات حواف غير مرغوب فيها أو زيادة تشويش الصورة . لكن يُمكن استغلال هذه التأثيرات بشكلٍ إبداعي، خاصةً عند تحسين وضوح قناة واحدة من صورة RGB أو Lab . يُمكن تقليل التأثيرات غير المرغوب فيها باستخدام قناع - لا سيما القناع المُنشأ بواسطة كشف الحواف - لتطبيق التحسين على المناطق المطلوبة فقط، وهو ما يُعرف أحيانًا باسم "التحسين الذكي".

عادةً ما يتم التحكم في عملية إخفاء عدم الوضوح الرقمي من خلال الكمية ونصف القطر والعتبة:

• تُعرض القيمة كنسبة مئوية، وتتحكم في مقدار كل تجاوز (مدى قتامة أو تفتيح حواف الصورة). ويمكن اعتبارها أيضًا مقدار التباين المضاف عند الحواف. ولا تؤثر على عرض حواف الصورة.
• يؤثر نصف القطر على حجم الحواف المراد تحسينها أو على مدى اتساع حوافها، لذا فإن نصف القطر الأصغر يُحسّن التفاصيل الدقيقة. قد تتسبب قيم نصف القطر الأكبر في ظهور هالات على الحواف، وهي عبارة عن حافة ضوئية خافتة يمكن ملاحظتها حول الأجسام. تتطلب التفاصيل الدقيقة نصف قطر أصغر. يتفاعل نصف القطر مع مقدار التحسين؛ فتقليل أحدهما يُتيح زيادة الآخر.
• يتحكم العتبة في الحد الأدنى لتغير السطوع الذي سيتم تحسينه، أو المسافة بين القيم اللونية المتجاورة قبل أن يبدأ المرشح بالتأثير. هذا الثبات مهم لمنع ظهور بقع في المناطق الناعمة. يمكن استخدام إعداد العتبة لتحسين وضوح الحواف البارزة، مع ترك الحواف الأقل وضوحًا دون تغيير. القيم المنخفضة تُحسّن الوضوح بشكل أكبر لأنها تستبعد مناطق أقل. أما القيم الأعلى فتستبعد المناطق ذات التباين المنخفض.

توجد توصيات متنوعة بشأن القيم الأولية لهذه المعلمات، ^{[ 2 ]} وقد يختلف معناها بين التطبيقات. عمومًا، يُوصى بنصف قطر يتراوح بين 0.5 و2 بكسل، وقيمة تتراوح بين 50 و150%.

من الممكن أيضًا تنفيذ USM يدويًا، عن طريق إنشاء طبقة منفصلة لتكون بمثابة القناع؛ ^{[ 1 ]} يمكن استخدام هذا للمساعدة في فهم كيفية عمل USM أو للتخصيص الدقيق.

الصيغة النموذجية للمزج في تقنية إخفاء عدم الوضوح هي

في معالجة الصور، تُعرف عملية إزالة التشويش بأنها عملية عكسية تقريبية للعملية التي تسببت في تشويش الصورة. تحديدًا، تُعدّ عملية إزالة التشويش عملية خطية بسيطة على الصورة، وهي عبارة عن عملية التفاف باستخدام نواة دالة ديراك دلتا مطروحًا منها نواة تشويش غاوسي. أما عملية إزالة التشويش، فتُعتبر عمومًا مسألة عكسية غير محددة جيدًا، ويُفضل حلها باستخدام أساليب غير خطية. في حين أن عملية إزالة التشويش تزيد من حدة الصورة الظاهرية دون مراعاة طريقة التقاطها، فإن عملية إزالة التشويش تزيد من حدة الصورة الظاهرية، ولكنها تعتمد على معلومات تصف بعض الأسباب المحتملة لتشوهات مسار الضوء المستخدم في التقاط الصورة؛ ولذلك قد تُفضّل أحيانًا، حيث يُعوّض تحسين وضوح الصورة التكلفة في وقت التحضير ووقت الحساب لكل صورة.

باستخدام تقنية إزالة التشويش، يمكن استعادة تفاصيل الصورة "المفقودة" تقريبًا، مع أنه من المستحيل عمومًا التحقق من دقة أي تفاصيل مستعادة. إحصائيًا، يمكن تحقيق مستوى معين من التطابق بين الصور المحسّنة والمشاهد الفعلية المصورة. إذا كانت المشاهد المراد تصويرها مستقبلًا مشابهة بدرجة كافية لمشاهد الصور التي تم التحقق من صحتها، فيمكن حينها تقييم مدى دقة التفاصيل المستعادة. غالبًا ما يكون تحسين جودة الصورة أمرًا مرغوبًا، نظرًا لوجود نفس مشكلات التحقق حتى في الصور غير المحسّنة.

لكي تكون عملية إزالة التشويش فعّالة، يجب نمذجة جميع المتغيرات في مشهد الصورة وجهاز الالتقاط، بما في ذلك فتحة العدسة ، والبعد البؤري ، والمسافة إلى الهدف، ومعاملات انكسار العدسة والوسط، بالإضافة إلى هندستها. عادةً ما يكون تطبيق إزالة التشويش بنجاح على صور الكاميرات العامة غير ممكن، لأن هندسة المشهد غير محددة. مع ذلك، تُستخدم إزالة التشويش عمليًا في التصوير المجهري والتصوير الفلكي، حيث تكون قيمة الحدة المُكتسبة عالية، وتكون أجهزة التصوير ومواقع الهدف النسبية محددة بدقة، كما أن تحسين أجهزة التصوير لزيادة الحدة فيزيائيًا سيكلف مبالغ طائلة. في الحالات التي يوجد فيها انحراف ثابت ومحدد جيدًا، مثل عيب العدسة في صور تلسكوب هابل الفضائي المبكرة ، كانت إزالة التشويش تقنية فعّالة للغاية. ^{[ 5 ]}

في المثال أدناه، تم تطبيق مرشح التوضيح التالي على الصورة:

فلتر حاد$${\displaystyle {\begin{bmatrix}\ \ 0&-1&\ \ 0\\-1&\ \ 5&-1\\ \ 0&-1&\ \ 0\end{bmatrix}}}$$

يتم الحصول على هذه المصفوفة باستخدام المعادلة الموضحة أعلاه تحت عنوان #Digital unsharp masking ، باستخدام نواة موحدة مع 5 بكسل للصورة "الضبابية"، و 5 لمضاعف "الكمية":

$${\displaystyle {\begin{bmatrix}0&0&0\\0&1&0\\0&0&0\end{bmatrix}}+\left({\begin{bmatrix}0&0&0\\0&1&0\\0&0&0\end{bmatrix}}-{\begin{bmatrix}0&1&0\\1&1&1\\0&1&0\end{bmatrix}}/5\right)5={\begin{bmatrix}\ \ 0&-1&\ \ 0\\-1&\ \ 5&-1\\ \ 0&-1&\ \ 0\end{bmatrix}}}$$

يمكن التحكم في تأثير التوضيح بتغيير قيمة المضاعف. تم اختيار القيمة 5 هنا للحصول على نواة ذات قيم صحيحة، ولكن هذا ليس شرطًا أساسيًا للعملية.

تمت زيادة حدة الصورة الثانية بمقدار ضعف حدة الصورة الأولى.

• تحسين الحواف
• وهم حلوى الذرة

• جدول بيانات إكسل لحساب قناع عدم الوضوح
• مثال تفاعلي لتقنية Unsharp Mask
• دليل مستخدم مبراة فوتوكيت
• أساسيات الشحذ ، نسخة طبق الأصل من تأليف توم ، 1 أغسطس 2003
• قناع عدم الوضوح: فوتوشوب التناظري ، نموذج لقناع عدم الوضوح في غرفة التحميض، قبل التحول الرقمي