Tasvir konturlarini ajratish usullari va algoritmlari. Tasvirlarni sifatini oshirish usullari

Tasvir konturlarini ajratish usullari va algoritmlari. Tasvirlarni sifatini oshirish usullari.

Тасвир контурлари (ёки чегара чизиқлари) тасвирдаги объектни характерловчи асосий белгилардан ҳисобланади. Яъни, биз бу усуллар ёрдамида тасвирдаги ортиқча ахборотларни йўқотиш ва ишончли ахборотларни ажратиб олишдек муҳим жараённи амалга оширамиз.
Энди, бевосита тасвир контури тушунчасига тўхталсак. Физиологларнинг тажриба йўли билан аниқлашларича, инсон кўриш жараёнида ўз диққатини тасвирдаги бир жинсли деб аташ мумкин бўлган, ўртача ёруғлиги бир хил сохалар орасидаги чегараларга қаратади. Бу чегара чизиқлари (контур) нинг ахборотга нақадар бойлиги ва тасвирни таҳлил этиш учун уларни ажратиб олиш мақсадга мувофиқлигидан далолат беради.
Аслида тасвирларга ишлов бериш ва тахлил этишнинг мазмуни - бу уларни соддалаштиришдир. Мураккаб объект (манба тасвир) бир неча кетма-кет амаллар ёрдамида оддийроқ тасвирга айлантиради. Кўпинча, бу кетма-кетликнинг табиий босқичи сифатида тасвирдан контур олиш тушунилади, чунки контур тасвирнинг барча муҳим қисмлари ва хусусиятларини ўзида сақлаб қолади. Объект контури деганда унинг барча чегаравий чизиқларининг йиғиндиси тушунилади. Тасвирда чегара сохаси ёруғликнинг кескин ўзгариши билан белгиланади, яъни тасвирнинг ёруғлиги тақрибан бир хил деб қабул қилиниши мумкин бўлган қисмидан сезиларли фарқ қилувчи иккинчи шундай бир қисмга ўтадиган сохалар чегаравий сохалар дейилади. Кўпинча тасвирдаги чегара сақловчиларнинг нур қайтариш хусусияти ва сиртининг камчиликлари, соялар ва нотекис ёритиш ҳамда бошқа сабабларга кўра пайдо бўлади. Лекин шунга қарамай, контурлар тасвир ва ундаги объектлар тавсифини тузиш учун муҳим хусусиятларни аниқловчи белгиларнинг асоси бўлиб хизмат қилади.
Контур (чегаравий чизиқлар)ни оддий мисолда тушунтирсак. Фараз қилинг, сиз кимнингдир ҳовлисига (уйига) кирдингиз. У ерда сиз шу ҳовли билан қўшни ҳовли ўртасида деворни (чегарани) кўрасиз. Девор нима учун аниқлаб қўйилади? Сабаби, икки қўшнилар бир хил эмаслар, фамилиядош ҳам эмас, қариндош ҳам эмас. Хуллас, икки қўшнида ҳар хиллилик, яъни бир-биридан кескин фарқланиш мавжуд.
Демак, тасвирдаги контур чизиқлари деб шундай нуқталарга (пикселларга) айтиладики, бу нуқтадаги ранг қиймати унинг атрофидаги бирор қўшни нуқталардаги ранг қийматидан кескин фарқ қилиши керак. Масалан, тасвирда қаралаётган i, j нуқта ранги билан унинг ўнг қўшниси бўлган i+1, j нуқтадаги ранг қиймати фарқи етарлича катта бўлиши, шу иккита нуқтадан бирини контур нуқтаси деб олишга асос бўлади. Яъни:
,
бу ерда P(i, j) – тасвирнинг i, j кординатасидаги ранг қиймати, e – етарли катта сон миқдори.
Тасвир контурларини аниқлаш масалаларида тасвир градиенти тушунчаси кўп учрайди. Контурли градиент – бу тасвирдаги ўзаро қўшни нуқталар рангларининг фарқидир. Масалан, P(i, j) ва P(i+1, j) ўзаро қўшни нуқталарнинг градиенти, шу нуқталар ранг қийматларининг абсолют фарқига тенг, яъни:
.
Бу ерда P(i, j) – тасвирнинг i, j координатасидаги нуқта (пиксел) нинг ранг қиймати. Тасвир градиентлари аксарият ҳолларда кулранг тасвирларда аниқланади. Шунинг учун кулранг тасвирнинг ихтиёрий нуқтасидаги ранг қиймати 0÷255 оралиғидаги қийматларни қабул қилади.
Энди, бевосита тасвир градиентларинианиқлаш усуллари билан танишсак.
Вертикал йўналишда градиентни ҳисоблаш.Бунда иккита қўшни нуқталар шундай танланадики, улар бир вертикал чизиқда бўлиши (ётиши) керак. Демак, қаралаётган нуқтанинг юқори ёки пастки (қуйи) қўшниси билан ранг фарқи ҳисобланади. Масалан, қаралаётган нуқтанинг қуйи қўшниси билан гардиент фарқини қуйидагича ҳисоблаш мумкин:


.


Горизонтал йўналишда градиентни ҳисоблаш.Бунда иккита қўшни нуқталар шундай танланадики, улар бир горизонтал чизиқда бўлиши (ётиши) керак. Демак, қаралаётган нуқтанинг чап ёки ўнг қўшниси билан ранг фарқи ҳисобланади. Масалан, қаралаётган нуқтанинг ўнг қўшниси билан гардиент фарқини қуйидагича ҳисоблаш мумкин:


.


Градиент ҳисоблашнинг Роберт усули. Роберт қуйидаги оддий чизиқсиз формулани тавсия қилди:
.

Робертнинг кейинги формуласи эса, ҳисоблаш учун осонроқ ва у қуйидагича:

.


Градиент ҳисоблашнинг Собель усули. Чегара ажратишнинг 3×3 дарчали Собель усули ҳам ўзига хосдир. Собельқуйидаги формулани таклиф қилди:
,

бу ерда

нинг қийматларини 3.11-расмдаги 3×3 ойнадан олинади.



3.11-расм. 3×3 ўлчамли Собельойнаси.
Контур ажратишнинг ниқоблар усули. Бу усулда 3×3 ишчи ойнанинг мос координаталардаги ранг қийматлари ниқобдаги мос координаталардаги сон қийматларига кўпайтирилади ва натижалар йиғилади (қўшилади). Масалан, ниқоб кўриниши қуйидагича бўлсин.

У ҳолда ишчи ойнадаги градиент қуйидагича ҳисобланади.

Қуйидаги жадвалда (3.1-жадвал) бир неча ниқоб турларини кўришимиз мумкин.

3.1-жадвал.