در سال‌های اخیر هوش مصنوعی غوغایی به پا کرده است و تاثیر بسیار زیادی در حوزه‌های مختلف داشته است. یکی از حوزه‌هایی که هوش مصنوعی تاثیر بسیار زیادی در آن داشته است، حوزه فناوری است. پردازش تصویر و بینایی ماشین یکی از مهمترین قابلیت‌های هوش مصنوعی است، بینایی ماشین به معنی توانایی کامپیوترها برای دیدن و تفسیر اطلاعاتی است که به‌صورت تصویر هستند. خودروهای بدون سرنشین، دوربین‌های کنترل سرعت و کنترل ترافیک همه و همه از قابلیت پردازش تصویر استفاده می‌کنند با توجه به اهمیت پردازش تصویر در این مقاله تصمیم گرفتیم تا به‌طور کامل در خصوص اینکه پردازش تصویر چیست، چه کاربردها و مزایایی دارد و .. صحبت کنیم.
تصویر، بازتاب واقعیت از شیء یا منظره‌ای است که توسط چشم انسان یا دوربین ثبت می‌شود. تصویر می‌تواند در قالب تصویر ثابت (تصویر استاتیک) یا تصویر متحرک (تصویری که تغییراتی مستمر در آن رخ می‌دهد، مانند ویدئو) باشد. تصاویر ممکن است در بسیاری از فرمت‌ها و اندازه‌ها و برای اهداف مختلف مانند عکاسی، طراحی گرافیکی، پزشکی، امنیت، تحقیقات علمی و غیره به کار گرفته شوند. از طریق پردازش تصویر، می‌توان اطلاعات و ویژگی‌های مختلف از تصویر استخراج کرده و تحلیل‌های مختلف را انجام داد.
قبل از اینکه به این موضوع بپردازیم که پردازش تصویر چیست؟ اجازه دهید تا کمی در خصوص تاریخچه پردازش تصویر صحبت کنیم. در دهه‌های 1980 و 1990، توجه به یادگیری ماشینی در پردازش تصویر افزایش یافت و شبکه‌های عصبی به عنوان یک ابزار قوی برای تشخیص و تصحیح تصاویر معرفی شد. از دهه 2010 به بعد، یادگیری عمیق و شبکه‌های عصبی عمیق (Deep Learning) برای تشخیص و تحلیل تصویر با استفاده از شبکه‌های عصبی عمیق (Deep Neural Networks) به موفقیت‌های بسیاری در پردازش تصویر منجر شد.
تاریخچه پردازش تصویر دهه به دهه پیشرفت کرده و این حوزه به یکی از حوزه‌های حیاتی در علوم کامپیوتر، بینایی ماشین و بسیاری از صنایع اعم از پزشکی، مخابرات، صنایع دیجیتال، و بسیاری دیگر تبدیل شده است.
پردازش تصویر (image processing) پردازش تصویر یک علم و فرآیند مهم در علوم کامپیوتر است که به تجزیه و تحلیل تصاویر و اعمال تغییرات مختلف بر روی آنها می‌پردازد. در واقع، این فرآیند شامل مجموعه‌ای از تکنیک‌ها و الگوریتم‌ها برای پردازش تصاویر دیجیتال (تصاویری که به شکل ماتریسی از پیکسل‌ها ذخیره می‌شوند) است. پردازش تصویر شامل وظایف متنوعی مانند افزایش کیفیت تصویر، شناسایی اشیاء یا الگوها، حذف نویز، تشخیص چهره، تعیین ویژگی‌های مختلف تصویر و حتی ترکیب تصاویر است. این فرآیند در انواع حوزه‌ها از پزشکی تا خودروسازی و هوافضا به کار می‌رود.
اگر فکر می‌کنید که پردازش تصویر با ماشین بینایی یکی است، باید به شما بگوییم که سخت در اشتباه هستید. اما تفاوت بینایی ماشین با پردازش تصویر چیست؟ پردازش تصویر و بینایی ماشین دو حوزه مرتبط در علوم کامپیوتر و مهندسی هستند که در ادامه به برخی از مهمترین تفاوت‌های این دو حوزه مختلف اشاره شده است:
به زبان ساده‌تر پردازش تصویر به تغییر تصاویر می‌پردازد و ممکن است بدون درک عمیق از محتوای تصویر باشد، در حالی که بینایی ماشین درک عمیق از محتوای تصویر را همچون تشخیص اشیاء و تصمیم‌گیری‌های مبتنی بر تصویر فراهم می‌کند.
اکنون که می‌دانید، پردازش تصویر چیست و با تفاوت آن با بینایی ماشین آشنا شدید نوبت به آن رسیده است تا بدانید که کاربرد پردازش تصویر چیست؟ به‌طور کلی پردازش تصویر در حوزه‌های مختلف و صنایع متعددی کاربرد دارد که در ادامه به برخی از مهمترین آنها اشاره شده است.
پردازش تصویر مزایای بسیار زیادی دارد که در ادامه به برخی از مهمترین مزایای پردازش تصویر اشاره شده است:
از آنجایی که پردازش تصویر توسط رایانه‌ها و نرم‌افزارها انجام می‌شود، می‌تواند وظایف تکراری و زمان‌بر را به صورت اتوماتیک انجام دهد و زمان و انرژی صرفه‌جویی کند. برای مثال در بیشتر اداره‌ها از دستگاه‌های تشخیص چهره برای سیستم حضور و غیاب خود استفاده می‌کنند.
با استفاده از پردازش تصویر، می‌توان الگوها و تغییرات غیرمعمول در تصاویر را تشخیص داد. این می‌تواند برای تشخیص خطاها یا مسائل امنیتی مفید باشد.
از آنجایی که پردازش تصویر به صورت اتوماتیک و بدون تعبیه عوامل انسانی انجام می‌شود، این فرآیند ممکن است به کاهش خطاها منجر شود.
می‌توان با استفاده از پردازش تصویر، تصاویر را بهبود داده و نویزها و نواقص موجود در تصاویر را کاهش داد.
پردازش تصویر به صورت سریع و موازی قابل انجام است، این موضوع به بهبود سرعت و کارآیی فرآیندها کمک می‌کند.
از آنجایی که انسان‌ها از طریق تصاویر با محتوا ارتباط برقرار می‌کنند، پردازش تصویر به ماشین‌ها این توانایی را می‌دهد که با محتوای تصویری تعامل کنند.
در کنار مزایای بسیار زیاد پردازش تصویر، این پلتفرم معایب و محدودیت‌های منحصر به خود را نیز دارد. اما معایب پردازش تصویر چیست؟ برای آشنایی با معایب پردازش تصویر با ما همراه باشید.
پردازش تصویر نیازمند محاسبات موثر و پردازنده‌های قوی است. این موضوع سبب می‌شود تا پردازش تصویر به منابع بسیار زیادی نیاز داشته باشد. علاوه بر منابع زیاد، پردازش تصاویر به سخت‌افزارهای بسیار پیچیده‌تر و قوی نیاز دارد.
توسعه الگوریتم‌های پردازش تصویر ممکن است زمان‌بر و پیچیده باشد. این الگوریتم‌های پیچیده نیاز به دانش تخصصی دارد.
تصاویر معمولا با نویزهای مختلف همراه هستند که این موضوع می‌تواند دقت پردازش تصویر را کاهش دهد.
در برخی از کاربردهای پردازش تصویر، مسائل مرتبط با حفظ حریم خصوصی افراد مطرح می‌شود، به ویژه زمانی که از سیستم پردازش تصاویر در سیستم‌های تشخیص چهره و نظارت استفاده شود.
پردازش تصویر در انواع مختلفی صورت می‌گیرد، اما پنج نوع اصلی پردازش تصویر عبارت‌اند از:
مراحل پردازش تصویر می‌توانند، متفاوت باشند اما به‌طور معمول می‌توان گفت که یک پردازش تصویر شامل مراحل زیر می‌شود:
* توجه داشته باشید که مراحل پردازش تصویر ممکن است بسته به پروژه و نیازهای خاص تغییر کند و گاهی مراحل مختلف به صورت موازی یا متوالی انجام شوند.
انتخاب بهترین زبان برنامه برای پردازش تصویر تا حدود زیادی به نیازهای پروژه شما دارد. اما چندین زبان برنامه‌نویسی وجود دارد که در زمینه پردازش تصویر به‌طور گسترده از آنها استفاده می‌شود. در ادامه به‌طور مختصر در خصوص این زبان‌های برنامه‌نویسی صحبت خواهیم کرد:
در پایتون، برای پردازش تصویر می‌توان از مجموعه گسترده‌ای از کتابخانه‌ها و ابزارها بهره برد. از جمله معروف‌ترین کتابخانه‌ها برای پردازش تصویر در پایتون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
* در بالا به برخی از مهمترین فریم ورک‌های پایتون برای پردازش تصویر اشاره شد، البته شما می‌توانید برای پروژه‌های خاص و نیازهای خاص از کتابخانه‌های دیگر مانند NumPy و SciPy به همراه پایتون برای پردازش تصویر و محاسبات علمی استفاده کنید.
روش‌های پردازش تصویر متنوعی وجود دارند که برای تحلیل، تغییر و بهبود تصاویر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه به برخی از مهمترین روش‌های پردازش تصویر اشاره شده است:
این روش به تفکیک تصویر به اجزای مختلف، مانند لبه‌ها و الگوها، کمک می‌کند. این روش به وسیله فیلترهای کانولوشنی اعمال می‌شود.
این روش برای تبدیل تصویر از فضای مکانی به فضای فرکانسی بهره می‌برد. این تبدیل به تحلیل تغییرات موجی در تصویر کمک می‌کند.
این روش برای تشخیص لبه‌ها در تصویر و تمیزکاری از نویز به کار می‌رود.
از این روش برای تغییر توزیع رنگ یا شارپ‌تر کردن تصویر به وسیله ترکیبی از فیلترها و تبدیل‌های ریاضی به استفاده می‌شود.
این روش برای تطبیق رنگ تصویر با رنگ‌های مشخص یا بهبود تعادل رنگی تصویر استفاده می‌شود.
این روش برای تشخیص چهره‌ها در تصویر استفاده می‌شود و در بسیاری از سیستم‌های تشخیص چهره و تصویربرداری از آن استفاده می‌شود.
در این مقاله به‌طور کامل در خصوص اینکه پردازش تصویر چیست؟ چه انواعی دارد، بهترین زبان برنامه نویسی برای پردازش تصویر چیست و .. صحبت کردیم. اگر در خصوص اینکه پردازش تصویر چیست و چه امکاناتی دارد به راهنمایی بیشتر نیاز دارید و یا سوالی ذهن شما را درگیر کرده است، در قسمت دیدگاه موضوع را با کارشناسان ما در میان بگذارید تا آنها به شما در مشکلات به‌وجود آمده کمک کنند.
بوت‌کمپ برنامه‌نویسی مپصا اچ آر، علاوه بر آموزش تخصصی و گام به گام برنامه‌نویسی در کنار منتورهای متخصص و تمرین روی پروژه های واقعی شما را برای حضور در بازار کار آماده می‌کند. اگر علاقمند به پردازش تصویر و کاربردهای آن هستید به شما توصیه می‌کنیم که سری به مقالات و بلاگ‌های بارگذاری شده در این وب‌سایت بزنید. از جمله بهترین مقالات این بوت کمپ در زمینه هوش مصنوعی می‌توان به مواردی مانند فناوری تشخیص چهره چیست و چگونه کار می‌کند؟، ساخت چهره با هوش مصنوعی های رایگان + ساخت عکس با چهره خود، تولید ویدیو با استفاده از هوش مصنوعی، نقاشی با هوش مصنوعی و … اشاره کرد.
