الحوسبة المرئية

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الحوسبة المرئية مصطلح عام يشمل جميع تخصصات علوم الحاسوب التي تتعامل مع الصور والنماذج ثلاثية الأبعاد ، مثل رسومات الحاسوب ، ومعالجة الصور ، والتصوير المرئي ، ورؤية الحاسوب ، والواقع الافتراضي والمعزز ، ومعالجة الفيديو ، والبصريات الحاسوبية . كما تشمل الحوسبة المرئية جوانب من التعرف على الأنماط ، والتفاعل بين الإنسان والحاسوب، والتعلم الآلي، والمكتبات الرقمية. وتتمثل التحديات الأساسية في الحصول على المعلومات المرئية (وخاصة الصور والفيديو) ومعالجتها وتحليلها وعرضها. وتشمل مجالات التطبيق مراقبة الجودة الصناعية، ومعالجة الصور الطبية وتصويرها، والمسح، والروبوتات ، وأنظمة الوسائط المتعددة، والتراث الافتراضي، والمؤثرات الخاصة في الأفلام والتلفزيون، وعلم الألعاب . كما تشمل الحوسبة المرئية الفن الرقمي ودراسات الوسائط الرقمية .

التاريخ ونظرة عامة

الحوسبة المرئية [ 1 ] مصطلح حديث نسبياً، اكتسب معناه الحالي حوالي عام 2005، عندما عُقد المؤتمر الدولي الأول للحوسبة المرئية. [ 2 ] تشترك مجالات تكنولوجيا الحاسوب المتعلقة بالصور، مثل تنسيقات الصور، وطرق الترشيح، ونماذج الألوان، ومقاييس الصور، في العديد من الأساليب والخوارزميات الرياضية. عندما لاحظ علماء الحاسوب العاملون في تخصصات علوم الحاسوب التي تتضمن الصور، مثل رسومات الحاسوب ، ومعالجة الصور ، ورؤية الحاسوب ، تزايد التداخل بين أساليبهم وتطبيقاتهم، بدأوا باستخدام مصطلح "الحوسبة المرئية" لوصف هذه المجالات مجتمعة. كما تداخلت أساليب البرمجة على أجهزة الرسومات، وتقنيات معالجة البيانات الضخمة، والكتب الدراسية والمؤتمرات، والمجتمعات العلمية لهذه التخصصات، وفرق العمل في الشركات بشكل متزايد.

علاوة على ذلك، تتطلب التطبيقات بشكل متزايد تقنيات من أكثر من مجال من هذه المجالات في آن واحد. لإنشاء نماذج مفصلة للغاية لأجسام معقدة، يلزم التعرف على الصور ، وأجهزة استشعار ثلاثية الأبعاد، وخوارزميات إعادة بناء . ولعرض هذه النماذج بشكل مقنع، يلزم تقنيات عرض واقعية مع محاكاة إضاءة معقدة. تُعد الرسومات في الوقت الفعلي أساسًا لبرامج الواقع الافتراضي والمعزز سهلة الاستخدام. كما يُعد التجزئة الجيدة للأعضاء أساسًا للتفاعل مع التصورات ثلاثية الأبعاد للفحوصات الطبية. ويتطلب التحكم في الروبوتات التعرف على الأجسام تمامًا كما يتطلب نموذجًا لبيئتها. وتحتاج جميع الأجهزة (الحواسيب) إلى واجهات مستخدم رسومية مريحة.

على الرغم من اعتبار العديد من المشكلات محلولة ضمن الأوساط العلمية للتخصصات الفرعية التي تُشكل الحوسبة المرئية (غالباً بناءً على افتراضات مثالية)، فإن أحد التحديات الرئيسية للحوسبة المرئية ككل هو دمج هذه الحلول الجزئية في منتجات قابلة للتطبيق. ويشمل ذلك التعامل مع العديد من المشكلات العملية، مثل التعامل مع عدد كبير من الأجهزة، واستخدام بيانات حقيقية (غالباً ما تكون خاطئة و/أو ضخمة الحجم)، وتشغيلها من قِبل مستخدمين غير مدربين. من هذا المنطلق، تُعد الحوسبة المرئية أكثر من مجرد مجموع تخصصاتها الفرعية ، فهي الخطوة التالية نحو أنظمة مناسبة للاستخدام الفعلي في جميع المجالات التي تستخدم الصور أو الكائنات ثلاثية الأبعاد على الحاسوب.

تخصصات الحوسبة المرئية

تُعدّ التخصصات التالية على الأقل فروعاً من فروع الحوسبة المرئية. ويمكن الاطلاع على وصف أكثر تفصيلاً لكلٍّ من هذه المجالات في الصفحات الخاصة المرفقة.

  • الرسومات الحاسوبية والرسوم المتحركة الحاسوبية

الرسومات الحاسوبية مصطلح عام يشمل جميع التقنيات التي تُنتج صورًا باستخدام الحاسوب. وتُسمى عملية تحويل وصف الكائنات إلى صور جميلة بالمعالجة، وهي عملية تُوازن دائمًا بين جودة الصورة وسرعة المعالجة.

  • تحليل الصور ورؤية الحاسوب

تُسمى التقنيات التي تستطيع استخلاص معلومات المحتوى من الصور بتقنيات تحليل الصور . أما رؤية الحاسوب فهي قدرة الحواسيب (أو الروبوتات) على التعرف على بيئتها وتفسيرها بشكل صحيح.

  • التصور والتحليلات المرئية

تُستخدم تقنيات التصور لإنتاج صور تنقل رسائل. قد تكون البيانات مجردة أو ملموسة، وغالبًا ما تخلو من مكونات هندسية مسبقة. يُعرّف التحليل المرئي بأنه مجال التحليل المرئي التفاعلي للبيانات، ويُعرف أيضًا بأنه "علم الاستدلال التحليلي المدعوم بواجهة مرئية تفاعلية". [ 3 ]

  • النمذجة الهندسية والطباعة ثلاثية الأبعاد

يتطلب تمثيل الأجسام لأغراض العرض طرقًا وهياكل بيانات خاصة، وهو ما يُعرف بالنمذجة الهندسية . فضلًا عن تقنيات الوصف والتفاعل الهندسي، تُستخدم بيانات المستشعرات بشكل متزايد لإعادة بناء النماذج الهندسية. كما تندرج خوارزميات التحكم الفعال في طابعات ثلاثية الأبعاد ضمن مجال الحوسبة المرئية.

  • معالجة الصور وتحرير الصور

على عكس تحليل الصور، تُعنى معالجة الصور بتحسين جودة الصور. وقد يختلف مفهوم "التحسين" اختلافًا كبيرًا باختلاف التطبيق. كما يجب التمييز بينه وبين تحرير الصور ، الذي يصف التلاعب التفاعلي بالصور بناءً على تقييم بشري.

  • الواقع الافتراضي والواقع المعزز

تُعرف التقنيات التي تُنتج شعورًا بالانغماس في عالم خيالي بالواقع الافتراضي . تشمل متطلبات الواقع الافتراضي شاشات عرض مثبتة على الرأس ، وتتبعًا فوريًا ، وعرضًا عالي الجودة في الوقت الفعلي. يُمكّن الواقع المعزز المستخدم من رؤية البيئة الحقيقية بالإضافة إلى العناصر الافتراضية التي تُعزز هذا الواقع. وتكون متطلبات الدقة في سرعة العرض ودقة التتبع أعلى بكثير في هذه الحالة.

  • التفاعل بين الإنسان والحاسوب

لا يقتصر تخطيط وتصميم واستخدام واجهات التفاعل بين الإنسان والحاسوب على أي نظام يتضمن صورًا فحسب، بل إن الصور، نظرًا لسعة النطاق الترددي العالية للقناة البصرية البشرية (العين)، تُعد أيضًا عنصرًا أساسيًا في واجهات المستخدم المريحة في أي نظام، مما يجعل التفاعل بين الإنسان والحاسوب جزءًا لا يتجزأ من الحوسبة المرئية.

  • سحابة مرئية

الحوسبة السحابية المرئية هي تطبيقٌ لتطبيقات الحوسبة المرئية يعتمد على بنى الحوسبة السحابية ، ومعالجة وتخزين البيانات على نطاق واسع، واتصال النطاق العريض الشامل بين الأجهزة المتصلة ، وأجهزة حافة الشبكة ، ومراكز بيانات السحابة . وهي نموذجٌ لتوفير خدمات الحوسبة المرئية للمستهلكين ومستخدمي الأعمال، مع تمكين مزودي الخدمات من تحقيق المزايا العامة للحوسبة السحابية ، مثل التكلفة المنخفضة، وقابلية التوسع المرنة، والتوافر العالي، مع توفير بنية تحتية مُحسَّنة لمتطلبات تطبيقات الحوسبة المرئية.

الحواشي

  1. ↑ فرانك نيلسن (2005). الحوسبة المرئية: الهندسة والرسومات والرؤية . تشارلز ريفر ميديا. ISBN 978-1584504276.
  2. ↑ "الصفحة الرئيسية" . ISVC 2023. 10-03-2018 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 07-01-2023 .
  3. ↑ [توماس، جيه جيه، وكوك، كيه إيه (محرران) (2005). مسار مُنير: أجندة البحث والتطوير للتحليلات المرئية، مطبعة جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، رقم ISBN 0-7695-2323-4]