يكون ألمُخرج لمعظم متحسسات ألصور sensors هو إشارة تناظرية،وبهذا لايمكن أجراء ألمعالجة ألرقمية عليها لأنهُ لايمكن تخزينها أطلاقاً.والسبب في ذلك لأنها تتطلب ذاكرة لانهائية لتخزين إشارة يمكن أن تمتلك قيم لانهائية.

معالجة الصور ألرقمية – مفهوم أخذ العينات

Digital Image Processing - Concept of Sampling 

تحويل الأشارة ألتناظرية إلى إشارة رقمية:

يكون ألمُخرج لمعظم متحسسات ألصور sensors هو إشارة تناظرية،وبهذا لايمكن أجراء ألمعالجة ألرقمية عليها لأنهُ لايمكن تخزينها أطلاقاً.والسبب في ذلك لأنها تتطلب ذاكرة لانهائية لتخزين إشارة يمكن أن تمتلك قيم لانهائية.

لذا يجب علينا أن نقوم بتحويل الأشارة ألتناظرية إلى أشارة رقمية.

لأنشاء صورة رقمية،يجب تحويل ألبيانات ألمستمرة إلى شكل رقمي،ويتم ذلك عبر مرحلتين:

• أخذ العينات Sampling
• ألتكميم Quantization

قبل أن نتطرق إلى شرح هاتين ألمرحلتين،دعونا نفهم ماهي ألفكرة الأساسية لعملية تحويل الأشارة ألتناظرية ألى رقمية:

عملية ألتحويل هي تحويل كِلا محوري الأشارة (x,y) إلى ألشكل ألرقمي.طالما إن ألصورة هي ليست قيم مستمرة في محورها الأفقي x،بل أيضاً في محورها ألرأسي y.لذلك يُعرف ألمفهوم ألذي يتعامل مع رقمنة digitizing الأحداثي الأفقي x بأسم أخذ ألعينات sampling. و ألمفهوم ألذي يتعامل مع رقمنة digitizing الأحداثي الرأسي y بأسم  ألتكميم quantization.

أخذ العينات Sampling:

سبق وقد قلنا،إن هذا ألمفهوم يتعامل مع رقمنة الأحداثي الأفقي x.وتتم هذه ألطريقة على المتغير ألمستقل،على سبيل المثال لو كانت لدينا ألدالة y = sin(x)،فأن ألمتغير ألمستقل هو x.

وينقسم أخذ ألعينات sampling إلى قسمين هما up sampling و down sampling.

ومع ذلك،إذا أخذنا العينات على ألمحور الأفقي x فلن يتم تحويل الأشارة ألى شكل رقمي بعد.يجب أيضاً أخذ عينات من المحور ألرأسي y كذلك.حيث سبق وقلنا إن هذه ألعملية تسمى ألتكميم.

ملاحظة: عند أخذ ألمزيد من العينات،هذا يعني أننا نجمع ألمزيد من ألبيانات وفي حالة ألصورألمزيد من ألبيكسلات.

بما إن ألبيكسل يمثل أصغر عنصر في ألصورة،يمكن حساب ألعدد الكلي للبيكسلات في ألصورة على أنهُ:

Pixels = total numbers of rows * total numbers of columns

لنفترض إن لدينا 25 بيكسل،ذلك يعني إن ألصورة مربعة ألشكل 5x5 هذا يعني أن من خلال إشارتنا ألمستمرة،أخذنا 25 عينة على ألمحور الأفقس x ألذي يُشير إلى 25 بيكسل من ألصورة.

هذا يقودنا إلى أستنتاج آخر حيث إن ألبيكسل هو أيضاً أًصغر قسم في مصفوفة CCD أي يعني إن له علاقة بهذه ألمصفوفة.

عدد ألمتحسسات sensors على مصفوفة CCD يساوي عدد ألبيكسلات تماماً.وبما إننا أستنتجنا إن عدد ألبيكسلات يساوي عدد ألعينات،فإن هذا يعني إن عدد ألعينات يساوي عدد ألمتحسسات على مصفوفة CCD.

الأفراط في أخذ ألعينات Oversampling:

في بداية ألمقال قلنا إن أخذ ألعينات يقسم إلى قسمين هما up sampling و down sampling ،و up sampling يسمى أيضاً بـ Oversampling.

Oversampling له تطبيقات مهمة للغايى في معالجة ألصور يُعرف بأسم ألتكبير zooming ألذي سنتناوله بالتفصيل في ألدروس ألقادمة ولكن سنتكلم عنه هنا بأختصار.حيث يشير مفهوم التكبير zooming إلى زيادة عدد ألبيكسلات،بحيث عند تكبير ألصورة سنرى ألمزيد من ألتفاصيل ألموجودة فيها.

تتم هذه ألزيادة من خلال الأفراط في أخذ ألعينات Oversampling،ألطريقة ألوحيدة للتكبير هي ألتكبير ألبصري من خلال حركة ألعدسة ثم ألتقاط ألصورة،لكن نحن هنا نريد تكبير ألصورة بعد ألتقاط ألصورة ويتم ذلك بالطريقة ألتي شرحناها قبل قليل.

إلى هنا نصل ألى نهاية ألدرس ألحادي عشرمن سلسلة دروس (معالجة الصور الرقمية (Digital Image Processing أنتظرونا في ألدرس ألقادم.

م.م رسول حسن