Bilgisayar görüntüleme , dijital görüntülerin üretimi, işlenmesi, indekslenmesi ve sıkıştırılmasıyla ilgili farklı teknikleri bir araya getiren bir bilgisayar bilimi alanıdır uzamsal, zamansal vb. ) ve farklı kodlama düzeylerine ( renkler, gri düzeyler vb. sahip olabilen, piksel adı verilen noktalardan oluşan bir matristen oluşan bir görüntünün ikili temsilidir .
3D modelleme görüntü işleme video işleme , video düzenleme , sıkıştırma , bilgisayarla görme içeriğe göre görsel ve hatta video oyunları gibi çeşitli alanlarda birçok uygulamaya sahiptir .
bilgisayarlı görüntülemenin temel prensiplerini, dijital görüntü türlerini, görüntü işleme ve analiz yöntemlerini ve ayrıca bu teknolojinin ana uygulama alanlarını tanıtacağız .
Dijital görüntü türleri nelerdir?
Bilgisayarla görüntüleme üç ana aşamaya dayanır: dijital görüntülerin edinilmesi , dönüştürülmesi ve .
Dijital görüntülerin edinilmesi
Dijital görüntü elde etme, analog bir görüntünün (örneğin bir fotoğraf veya gerçek bir sahne) dijital bir görüntüye dönüştürülmesini içerir. yakalayıp elektrik sinyallerine, ardından ikili verilere dönüştürebilen cihazlar kullanmalıyız Bu cihazlara sensörler veya analogdan dijitale dönüştürücüler denir. Elde edilecek görüntünün türüne ( hareketsiz veya hareketli görüntü, renkli veya siyah beyaz görüntü vb.) ve uygulama alanına (fotoğraf, video, tarayıcı, termal kamera vb.) bağlı olarak .).
Dijital görüntülerin dönüşümü
Dijital görüntülerin dönüştürülmesi , kalitesini artırmak, ilgili bilgileri çıkarmak veya yenilerini oluşturmak amacıyla görüntüyü temsil eden ikili verilerin değiştirilmesinden oluşur. Bunu yapmak için dijital görüntülere belirli algoritmalar uygulayan bilgisayar programlarını kullanmanız gerekir. Bu programlara görüntüleme yazılımı veya grafik araçları denir. Gerçekleştirilecek dönüşümün türüne (düzeltme, filtreleme, segmentasyon, kenar algılama, şekil tanıma vb.) ve uygulama alanına (fotoğraf düzenleme , video düzenleme, sentez) bağlı olarak farklı türde görüntüleme yazılımları vardır. resim vb.).
Dijital görüntüleri görüntüleme
Dijital görüntülerin izlenmesi, dijital görüntünün bilgisayar ekranı, yazıcı veya projektör gibi uygun bir ortamda görüntülenmesini içerir. Bunun için ikili verileri destek elemanlarını uyaracak elektriksel veya optik sinyallere dönüştürebilen cihazların kullanılması gerekmektedir. Bu cihazlara dijital-analog dönüştürücüler denir. Kullanılan ortamın türüne (LCD ekran, OLED ekran, mürekkep püskürtmeli yazıcı, lazer yazıcı vb.) ve istenen görüntüleme moduna (2D veya 3D görüntü, stereoskopik görüntü) bağlı olarak farklı türde dijital-analog dönüştürücüler vardır. veya holografik vb.)
Dijital görüntü türleri nelerdir?
Piksellerin nasıl kodlandığına ve düzenlendiğine bağlı olarak farklı türde dijital görüntüler vardır. İki ana kategoriyi ayırt edebiliriz: raster görüntüler ve vektör görüntüler.
Raster görüntüler
Raster görüntüler , her pikselin kendi rengini veya gri düzeyini temsil eden bir değere sahip olduğu bir piksel ızgarasından oluşan görüntülerdir . Raster görüntüler, ince ayrıntılar ve renk nüanslarıyla gerçekçi görüntüleri temsil etmeye uygundur. Piksel piksel dönüşümler uygulayabilen görüntüleme yazılımıyla bunların işlenmesi de kolaydır Bununla birlikte, taramalı görüntülerin dezavantajları da vardır: çok fazla bellek alanı kaplarlar, gürültü ve sıkıştırma kusurlarına karşı hassastırlar ve büyütüldüklerinde veya küçültüldüklerinde kaliteyi kaybederler.
PEG, PNG, GIF, BMP, TIFF vb. gibi farklı dosya formatları vardır. Bu formatlar sıkıştırılmış veya sıkıştırılmamış olmalarına, kayıplı veya kayıpsız olmalarına göre sınıflandırılabilir. Sıkıştırılmış format, belirli gereksiz veya zorlukla algılanabilen bilgileri ortadan kaldırarak dosya boyutunu Kayıplı bir format, görüntünün kalitesini değiştirebilecek bilgileri kaldırırken, kayıpsız bir format tüm bilgileri korur.
Vektör görselleri
Vektör görüntüleri , her nesnenin konumunu, şeklini, rengini, dolgusunu vb. tanımlayan niteliklere sahip noktalar, çizgiler, eğriler, çokgenler vb. gibi geometrik nesnelerden oluşan görüntülerdir . basit görselleri düzenli şekiller ve tek tip renklerle için uygundur Nesnelere geometrik dönüşümler uygulayabilen vektör çizim yazılımıyla bunların değiştirilmesi de kolaydır Ayrıca vektör görüntülerin bellekte az yer kaplaması, gürültü ve sıkıştırmaya karşı duyarsız olması ve yakınlaştırma düzeyi ne olursa olsun kalitesini .
Vektör görsellerini saklamak için SVG, EPS, PDF, WMF vb. gibi vardır Bu formatlar, standart veya tescilli olmalarına ve web tarayıcılarıyla uyumlu olup olmamalarına göre sınıflandırılabilir. Standart format, açık bir standardı takip eden ve farklı yazılımlar tarafından okunabilen bir formattır. Tescilli format, bir şirkete veya kuruluşa ait olan ve oynatılması için özel bir yazılım gerektirebilen formattır. eklentiye veya harici uygulamaya ihtiyaç duymadan doğrudan bir web sayfasında görüntülenebilen formattır .
Dijital görüntüleri işleme ve analiz etme yöntemleri nelerdir?
Dijital görüntülerin işlenmesi ve analizi, kalitelerini yararlı bilgiler çıkarmak veya yenilerini oluşturmak amacıyla dijital görüntülere işlemler uygulamaktan oluşur . Görüntünün türüne (matris veya vektör), etki alanına (uzaysal veya frekans), amaca ( düzeltme, filtreleme, bölümlendirme, kenar algılama, şekil tanıma vb. ) ve seviye (düşük seviye, orta seviye veya yüksek seviye).
Raster görüntülerin işlenmesi ve analizi
Raster görüntülerin işlenmesi ve analizi iki farklı alanda yapılabilir: uzaysal alan ve frekans alanı.
Uzay alanı
Uzamsal alan, piksellerin görüntüdeki konumlarına göre düzenlendiği alana karşılık gelir . Raster görüntülerin uzaysal alanda işlenmesi ve analizi, önceden bir dönüşüme . Bu işlemler aşağıdaki gibi farklı türlerde olabilir:
- Düzeltme vb. parametreleri değiştirerek görüntü kalitesini iyileştirmeyi amaçlayan bir yöntemdir.
- Komşularına göre piksel değerlerini değiştiren maskeler veya filtreler kullanarak gürültüyü azaltmayı veya görüntüdeki belirli ayrıntıları vurgulamayı amaçlayan filtreleme .
- Segmentasyon , görüntünün renk, doku, yoğunluk vb. kriterlere göre homojen veya anlamlı bölgelere bölünmesini amaçlamaktadır.
- Piksel yoğunluğundaki gradyanı veya değişimi hesaplayan operatörleri kullanarak görüntü bölgeleri arasındaki sınırları tanımlamayı amaçlayan kenar algılama .
- , özellik tanımlama, makine öğrenmesi vb. teknikleri kullanarak görüntüde bulunan nesneleri tanımlamayı ve sınıflandırmayı amaçlayan desen tanıma.
Frekans alanı
Frekans alanı, piksellerin görüntüdeki frekanslarına veya periyodikliklerine göre düzenlendiği alana karşılık gelir. Raster görüntülerin frekans alanında işlenmesi Bu dönüşüm, görüntünün farklı frekans ve genliklerdeki sinüzoidal fonksiyonların toplamı olarak temsil edilmesini mümkün kılar. Düşük frekanslı sinüs fonksiyonları görüntüdeki genel değişikliklere karşılık gelirken, yüksek frekanslı sinüs fonksiyonları ince görüntü ayrıntılarına karşılık gelir. Frekans alanındaki işlemler aşağıdakiler gibi farklı türlerde olabilir:
- Sıkıştırma , görüntünün görsel algısı üzerinde çok az etkisi olan sinüzoidal işlevleri ortadan kaldırarak dosya boyutunu küçültmeyi amaçlamaktadır.
- Filtreleme , sinüzoidal fonksiyonların genliklerini frekanslarına göre değiştiren filtreler kullanarak gürültüyü azaltmayı veya görüntünün belirli ayrıntılarını vurgulamayı amaçlamaktadır.
- Restorasyon , sensörün veya dijital-analog dönüştürücünün neden olduğu bozulmaları düzelterek görüntü kalitesini iyileştirmeyi amaçlamaktadır.
- Desen tanıma , çapraz korelasyon, Hough dönüşümü, dalgacık dönüşümü vb. teknikleri kullanarak görüntüde bulunan nesneleri tanımlamayı ve sınıflandırmayı amaçlamaktadır.
Vektör görsellerinin işlenmesi ve analizi
Vektör görüntülerin işlenmesi ve analizi, görüntüyü oluşturan geometrik nesnelere işlemlerin uygulanmasından oluşur. Bu işlemler aşağıdaki gibi farklı türlerde olabilir:
- Matrisler veya matematiksel işlevler kullanarak geometrik nesnelerin konumunu, boyutunu, yönünü veya şeklini değiştirmeyi amaçlayan geometrik dönüşüm .
- Renklendirme , nitelikleri veya degradeleri kullanarak geometrik nesnelerin rengini veya dolgusunu değiştirmeyi amaçlamaktadır.
- Boolean işlemlerini (birleşim, kesişim, fark vb.) veya deformasyon işlemlerini (eğrilik, bükülme vb.) kullanarak birkaç basit geometrik nesneyi birleştirmeyi amaçlayan karmaşık nesnelerin oluşturulması .
- Rasterleştirme , geometrik nesnelere karşılık gelen piksel değerlerini hesaplayarak bir vektör görüntüsünü raster görüntüye dönüştürmeyi amaçlayan bir yöntemdir.
- Vektörizasyon , görüntünün konturlarını ve bölgelerini tespit ederek ve bunları geometrik nesnelerle yaklaştırarak bir raster görüntüyü bir vektör görüntüye dönüştürmeyi amaçlamaktadır.
Hesaplamalı görüntülemenin ana uygulama alanları nelerdir?
Bilgisayarlı görüntülemenin çeşitli alanlarda birçok uygulaması vardır ve bunlar üç geniş kategoride gruplandırılabilir: dijital görüntülerin oluşturulması, iletilmesi ve anlaşılması .
Dijital görüntüler oluşturma
Dijital görüntü oluşturma, orijinal görüntülerin üretilmesinden veya mevcut görüntülerin sanatsal, eğlence veya eğitim amaçlı olarak değiştirilmesinden oluşur. Dijital görüntü oluşturmaya yönelik uygulama alanları şunları içerir:
- , fotogerçekçi olmayan oluşturma, prosedürel oluşturma vb. teknikleri kullanarak matematiksel modellerden veya dijital verilerden görüntüler üretmeyi içeren görüntü sentezi.
- Sanal gerçeklik , sanal gerçeklik kulaklığı, veri eldiveni, koşu bandı vb. cihazları kullanarak kullanıcının hareket edebileceği ve hareket edebileceği sürükleyici ve etkileşimli bir ortamın yaratılması ve simüle edilmesinden oluşur.
- Artırılmış gerçeklik , akıllı telefonlar, tabletler, bağlantılı gözlükler vb. cihazları kullanarak sanal öğelerin gerçek bir görüntü üzerine yerleştirilmesinden oluşur.
- 3B modelleme , Blender, Maya, SketchUp vb. yazılımları kullanarak geometrik temel öğelerden veya nokta bulutlarından üç boyutlu nesneler oluşturmayı ve değiştirmeyi içerir.
- Adobe Premiere Pro, Final Cut Pro, iMovie vb. yazılımları kullanarak video dizilerini birleştirmeyi, kesmeyi, değiştirmeyi veya bunlara efekt eklemeyi içeren video düzenleme .
- Video oyunları , oyuncunun bir veya daha fazla karakteri veya nesneyi oyun konsolu, bilgisayar, akıllı telefon vb. platformları kullanarak kontrol ettiği etkileşimli ve eğlenceli senaryolar oluşturup oynamayı içeren video oyunlarıdır.
Dijital görüntü iletişimi
Dijital görüntü iletişimi, görüntülerin farklı medya veya ağlar aracılığıyla bilgilendirme, reklam veya sosyal amaçlarla iletilmesinden veya dağıtılmasından oluşur. Dijital görüntü iletişiminin uygulama alanları şunları içerir:
- Sıkıştırma depolama veya aktarımlarını kolaylaştırmak amacıyla, gereksiz veya zorlukla algılanabilen bilgileri ortadan kaldırarak görüntü dosyalarının boyutunu küçültmeyi içerir
- vb. teknikleri kullanarak görüntüleri yetkisiz erişime veya kötü niyetli değişikliklere karşı korumayı içeren kriptografi
- İçerik tabanlı görsel arama , görsel özellik çıkarma , anahtar kelime indeksleme, görsel benzerlik, alaka düzeyine göre sıralama vb. teknikleri kullanarak metinsel veya görsel bir sorguya benzer veya alakalı görselleri bulmayı içerir.
- Yüz tanıma , özellik noktası tespiti, desen karşılaştırması, derin öğrenme vb. teknikleri kullanarak bir kişinin kimliğini yüzünden tanımlamayı veya doğrulamayı içerir.
- Facebook, Instagram, Snapchat vb. platformları kullanarak görüntüleri diğer kullanıcılarla paylaşmayı veya bunlara yorum yapmayı içeren sosyal ağlar.
Dijital görüntüleri anlama
anlama, görüntülerin bilimsel, tıbbi veya endüstriyel amaçlarla analiz edilmesini veya yorumlanmasını içerir. Dijital görüntülerin anlaşılmasına yönelik uygulama alanları şunları içerir:
- Semantik segmentasyon, nesne algılama, hareket izleme, 3 boyutlu yeniden yapılandırma vb. teknikleri kullanarak insanın görsel algısını simüle etmeyi ve görüntülerden anlamsal veya geometrik bilgiler çıkarmayı içeren bilgisayarlı görme .
- Tıbbi görüntüleme , , vb. teknikler kullanılarak teşhis veya tedavi amacıyla insan vücudunun görüntülerinin üretilmesini veya analiz edilmesini içerir.
- Bilimsel görüntüleme , mikroskopi, spektroskopi, uzaktan algılama, astrofotografi vb. teknikleri kullanarak araştırma veya keşif amacıyla doğal veya yapay olayların görüntülerinin üretilmesini veya analiz edilmesini içerir.
- Endüstriyel görüntüleme , tahribatsız muayene, kızılötesi termografi vb. teknikleri kullanarak kalite kontrol veya güvenlik amacıyla endüstriyel ürünlerin veya süreçlerin görüntülerinin üretilmesini veya analiz edilmesini içerir
Çözüm
Hesaplamalı görüntüleme, dijital görüntülerin oluşturulması, iletilmesi ve anlaşılması için birçok olanak sunan, heyecan verici ve gelişen bir alandır Eğlence, bilgi veya bilim için olsun, bilgisayar görüntüleme , benzersiz kalite ve zenginliğe sahip görüntülerin üretilmesini ve işlenmesini mümkün kılar. Ancak bilgisayar görüntüleme aynı zamanda mahremiyete, telif haklarına veya görüntülerin doğruluğuna saygı gibi zorluklar ve etik sorunları da beraberinde getirir. ilke ve teknikleri konusunda eğitim almak , aynı zamanda dijital görüntülerle uğraşırken eleştirel ve sorumlu bir zihniyet geliştirmek de önemlidir iş zekası , çeşitli uygulama alanlarında karar vermeye yardımcı olmak amacıyla karmaşık ve büyük verileri analiz etmek ve görselleştirmek için hesaplamalı görüntülemeye dayanan disiplinlerden biridir.
