Introduction au traitement d'image numérique

introduction

Le traitement du signal est une discipline en génie électrique et en mathématiques qui traite de l'analyse et du traitement des signaux analogiques et numériques, et traite du stockage, du filtrage et d'autres opérations sur les signaux. Ces signaux comprennent les signaux de transmission, les signaux sonores ou vocaux, les signaux d'image et d'autres signaux, etc.

Parmi tous ces signaux, le champ qui traite du type de signaux pour lesquels l'entrée est une image et la sortie est également une image se fait en traitement d'image. Comme son nom l'indique, il traite du traitement des images.

Il peut être divisé en traitement d'image analogique et en traitement d'image numérique.

Traitement d'image analogique

Le traitement d'image analogique est effectué sur des signaux analogiques. Il comprend le traitement sur des signaux analogiques bidimensionnels. Dans ce type de traitement, les images sont manipulées par des moyens électriques en faisant varier le signal électrique. L'exemple courant est l'image de la télévision.

Le traitement d'image numérique a dominé le traitement d'image analogique au fil du temps en raison de sa plus large gamme d'applications.

Traitement d'image numérique

Le traitement d'image numérique traite du développement d'un système numérique qui effectue des opérations sur une image numérique.

Qu'est-ce qu'une image

Une image n'est rien de plus qu'un signal bidimensionnel. Il est défini par la fonction mathématique f (x, y) où x et y sont les deux coordonnées horizontalement et verticalement.

La valeur de f (x, y) en tout point donne la valeur de pixel en ce point d'une image.

La figure ci-dessus est un exemple d'image numérique que vous visualisez maintenant sur l'écran de votre ordinateur. Mais en réalité, cette image n'est rien d'autre qu'un tableau bidimensionnel de nombres compris entre 0 et 255.

128 30 123
232 123 321
123 77 89
80 255 255

Chaque nombre représente la valeur de la fonction f (x, y) à tout moment. Dans ce cas, les valeurs 128, 230, 123 représentent chacune une valeur de pixel individuelle. Les dimensions de l'image sont en fait les dimensions de ce tableau à deux dimensions.

Relation entre une image numérique et un signal

Si l'image est un tableau bidimensionnel, qu'est-ce que cela a à voir avec un signal? Pour comprendre cela, nous devons d'abord comprendre ce qu'est un signal?

Signal

Dans le monde physique, toute quantité mesurable dans le temps dans l'espace ou toute dimension supérieure peut être considérée comme un signal. Un signal est une fonction mathématique et il véhicule des informations.

Un signal peut être un signal unidimensionnel ou bidimensionnel ou un signal dimensionnel supérieur. Un signal unidimensionnel est un signal mesuré dans le temps. L'exemple courant est un signal vocal.

Les signaux bidimensionnels sont ceux qui sont mesurés sur d'autres grandeurs physiques. L'exemple du signal bidimensionnel est une image numérique. Nous examinerons plus en détail dans le prochain tutoriel comment des signaux unidimensionnels ou bidimensionnels et des signaux supérieurs sont formés et interprétés.

Relation

Puisque tout ce qui transmet des informations ou diffuse un message dans le monde physique entre deux observateurs est un signal. Cela inclut la parole ou (voix humaine) ou une image comme signal. Depuis que nous parlons, notre voix est convertie en onde / signal sonore et transformée en fonction du temps à la personne à qui nous parlons. Non seulement cela, mais la façon dont fonctionne un appareil photo numérique, comme l'acquisition d'une image à partir d'un appareil photo numérique implique le transfert d'un signal d'une partie du système à l'autre.

Comment une image numérique est formée

Depuis capturer une image à partir d'une caméra est un processus physique. La lumière du soleil est utilisée comme source d'énergie. Un réseau de capteurs est utilisé pour l'acquisition de l'image. Ainsi, lorsque la lumière du soleil tombe sur l'objet, alors la quantité de lumière réfléchie par cet objet est détectée par les capteurs, et un signal de tension continu est généré par la quantité de données détectées. Afin de créer une image numérique, nous devons convertir ces données sous une forme numérique. Cela implique l'échantillonnage et la quantification. (Ils sont discutés plus tard). Le résultat de l'échantillonnage et de la quantification donne un tableau ou une matrice bidimensionnelle de nombres qui ne sont rien d'autre qu'une image numérique.

Champs qui se chevauchent

Vision par ordinateur / machine

La vision industrielle ou la vision par ordinateur consiste à développer un système dans lequel l'entrée est une image et la sortie est une information. Par exemple: Développer un système qui scanne le visage humain et ouvre tout type de verrou. Ce système ressemblerait à quelque chose comme ça.

Infographie

L'infographie traite de la formation d'images à partir de modèles d'objets, plutôt que l'image est capturée par un appareil. Par exemple: rendu d'objets. Générer une image à partir d'un modèle objet. Un tel système ressemblerait à quelque chose comme ça.

Intelligence artificielle

L'intelligence artificielle est plus ou moins l'étude de la mise en machine de l'intelligence humaine. L'intelligence artificielle a de nombreuses applications dans le traitement d'images. Par exemple: développer des systèmes de diagnostic assisté par ordinateur qui aident les médecins à interpréter des images de rayons X, IRM, etc.

Traitement de signal

Le traitement du signal est un parapluie et le traitement d'image se trouve sous lui. La quantité de lumière réfléchie par un objet dans le monde physique (monde 3D) passe à travers l'objectif de la caméra et devient un signal 2D et donc entraîne la formation d'une image. Cette image est ensuite numérisée à l'aide de procédés de traitement du signal, puis cette image numérique est manipulée en traitement d'image numérique.