پردازش تصوير (كاهش نويز در تصاوير ديجيتالي)

پاسخ : پردازش تصوير (كاهش نويز در تصاوير ديجيتالي)

میانگین گیری از عکس ها در فتوشاپ با استفاده از لایه ها
اجرای این تکنیک در فتوشاپ با استفاده از لایه ها نسبتاً وقت زیادی نمی برد. می خواهیم که هر کدام از عکس های تهیه شده را در یک لایه مجزا قرار داده و سپس آنها را به میزان مساوی با یکدیگر مخلوط کنیم. اگر بهر دلیلی در هنگام ترکیب عکس ها از یکی از آنها بیشتر از بقیه در ترکیب استفاده کنیم نتیجه کار چندان موثر نخواهد بود.
روش کار:
ابتدا عکس هایی را که برای اینکار در نظر گرفته ایم و دارای شرایط ذکر شده هستند را به Photoshop وارد کرده و هر کدام از آنها را در یک لایه مستقل قرار داده و بر روی هم منطبق می کنیم. بطوری که همه عکس ها روی یک بوم واحد (project window) قرار بگیرند. حال میانگین گیری را شروع می کنیم. کلید این کار در Photoshop بیاد داشتن این نکته است که opacity" هر لایه opacity لایه زیرین را تعیین می کند " و این کلید را برای همه لایه ها باید در نظر داشته باشیم . یعنی مثلا برای میانگین گرفتن از 4 عکس نباید opacity هر چهار لایه را برابر 25% قرار دهیم بلکه باید opacity لایه Background را برابر100% ، لایه دوم را برابر 50% ، لایه سوم را برابر 33% و لایه رویی را برابر 25% قرار دهیم، همانطور که در تصویر زیر مشخص شده است.

​

برای بدست آوردن میزان opacity هر لایه در میانگین گیری از این فرمول استفاده می کنیم :
opacity لایه برابر است با: 1 تقسیم بر( تعداد لایه های زیرین +1) ضرب در 100

 

پاسخ : پردازش تصوير (كاهش نويز در تصاوير ديجيتالي)

ابزار Image Stacks در Photoshop​

یکی از ویژگی‌های جدید Photoshop CS(نسخه 10 Photoshop)،ابزار Image Stacks یا پشته تصاویر است. اساساً این ابزار برای مقاصد آنالیزی و تحلیلی در نسخه جدید Photoshop طراحی و عرضه شده است و به همین دلیل نیز تنها در نسخه Extended Photoshop موجود می‌باشد. ‌با استفاده از این ابزار می‌توان مجموعه‌ای از تصاویر را به صورت یک پشته تصویری (Image Stack)، رندر نمود و سپس تفاوت ها و تشابهات آنها را به صورت های مختلف، تحلیل و اطلاعات آماری دقیقی را استخراج کرد.
به عنوان مثال در علوم پزشکی، می‌توان تفاوت های ایجاد شده در یک سری تصویر رادیولوژی بیمار را در طول زمان، بررسی نمود. در کاربردهای قانونی و قضایی، الگوریتم های خاص رندرینگ را می‌توان برای تشدید تفاوت های ایجاد شده در چند تصویر متوالی بکار برد و به نتایجی دست یافت که از عهده چشم بر نمی‌آید. اما در عکاسی دیجیتال نیز این ویژگی کاربردهای جالب و مفیدی دارد.
همان طور که در مطالب قبل گفته شد برای متوسط گیری، بایستی چند عکس با شرائط یکسان و کاملاً منطبق بر هم تهیه شود و سپس به صورت چند لایه در یک فایل قرار بگیرند تا با تغییرات تدریجی در opacity لایه‌ها، متوسط ‌گیری حاصل می شد. اما ابزار Image Stack و خواص تحلیلی‌اش، این فرآیند را بسیار ساده و دقیق کرده است.
لازمه‌ استفاده از این ابزار، این است که از یک موضوع با شرائط ثابت، چندین عکس گرفته شود. البته لازم نیست که دقیقاً همه تصاویر بر هم منطبق باشند چرا که این ابزار به طور خودکار تصاویر را بر هم منطبق خواهد نمود.
روش کار:
الف) اگر عکسها RAW هستند، آنها را در Adobe Camera RAW با تنظیمات مشابه پردازش کنید و بدون حذف نویز، خروجی 16 بیتی TIFF بگیرید.
ب) در Photoshop، از طریق Load File into Stack > Scripts > Files… ، صفحه مربوط به Load Layers باز کرده و فایل ها را به خورد این ابزار می دهیم. اگر فایل ها در Photoshop باز است، گزینه Add Open files را انتخاب می کنیم. با گزینه‌های دیگر نیز می‌توان فایل‌ها را از هارد دیسک بازخوانی کرد.
ج) دو گزینه پایین صفحه را حتما انتخاب می کنیم.

​

د) با دکمه Ok فرایند ادغام شروع می‌شود و بسته به تعداد عکس‌ها، اندازه فایل‌ها و منابع سیستمی، این فرآیند مدتی طول خواهد کشید.
ه) پس از اتمام مرحله فوق، یک فایل جدید خواهید داشت که در واقع حاصل ادغام و منطبق نمودن عکس ها بر روی هم است. این خروجی، همانگونه که مشاهده می‌شود، یک Smart Object است.
و) اکنون زمان رندر کردن تصاویر پشته بر حسب یک الگوریتم است. از طریق Stack Mode > Smart Object > Layer، لیستی از الگوریتم های رندرینگ را مشاهده می‌کنیم. برای مقصود ما که حذف نویز است، الگوریتم‌های Median و Mean مناسب است. در برخی شرائط مانند عکاسی از ستاره ها در شب، الگوریتم Mean نتایج بهتری دارد.

​

الگوریتم مورد نظر را انتخاب کرده. باز هم بسته به تعداد تصاویر و وضعیت سیستم، مدتی طول می‌کشد تا نتیجه کار حاصل شود. پس از اتمام کار، با آیکون خاصی در پالت لایه، نشان می‌دهد که حاصل، یک پشته تصویری رندر شده است.
تصویر اولیه

​

تصویر حاصل که از روش image stack حذف نویز شده است

 

پاسخ : پردازش تصوير (كاهش نويز در تصاوير ديجيتالي)

نویز در عکاسی دیجیتال​

حساسیت (iso) و نویز در عکاسی دیجیتال
شاخص iso در دوربین دیجیتال نشانگر حساسیت حسگر دوربین نسبت به نور است. مقدار iso کم نشانه حساسیت کم و مقدار iso بالا نشانه حساسیت بالا است. تقریباً در تمام دوربین های دیجیتال با افزایش iso کیفیت تصویر کاهش پیدا می کند. هر چه قدر حساسیت بالا تر باشد ، نویز تصویر نیز افزایش پیدا می کند. مثل رادیو که با زیاد کردن ولوم صدا نویز صدا نیز بیشتر می شود. با کاهش مقدار iso نویز تصویر کاهش می یابد ، تصویر واضحتر و احتیاج به نور بیشتر خواهد داشت. با افزایش مقدار iso، نویز تصویر بیشتر و جزئیات تصویر کمتر می شود ولی نیاز به نور کمتر خواهد شد.
هر چه سطح سنسور دوربین بیشتر باشد میزان نویز کمتر است. به همین علت دوربین های دیجیتال حرفه ای slr ، نسبت به دوربین های معمولی ، نویز کمتری تولید می کنند. سطح سنسور بعضی از دوربین های دیجیتال slr تقریباً 4 برابر دوربین های معمولی است.

 

پاسخ : پردازش تصوير (كاهش نويز در تصاوير ديجيتالي)

پردازشگر تصویر در دوربین دیجیتال​

پردازنده دوربین های دیجیتال، مثل مغز دوربین می باشد و شاید بیشترین نقش را در کیفیت عکس های دوربین داشته باشد. در واقع علت اصلی تفاوت کیفیت، بین دوربین هایی که دارای سنسور و تکنولوژی مشابه می باشند، در تفاوت پردازنده تصویر آنها می باشد. پردازنده تصویر اطلاعات خام سنسور را پردازش نموده و با الگوریتم های بسیار پیچیده پارامترهایی مانند رنگ، کنتراست، اشباع رنگی، نویز و تراز سفیدی و موارد دیگر را در عکس تنظیم می کند و نیز عملکردهای دوربین مانند فوکوس، نور سنجی، ذخیره اطلاعات و سایر عملیات دوربین را کنترل می نماید.

پردازنده تصویر DIGIC:
پردازنده تصویر DIGIC عکاسی دیجیتال را متحول نموده است. این پردازنده تصویر منحصر به فرد و جدید، پردازش داخلی سیگنال درون دوربین را بهبود می بخشد و در نتیجه دارای سرعت پردازش بالاتر، فوکوس خودکار دقیق‌تر و کیفیت تصویر بهتری می باشد.
پردازنده تصویر DIGIC راندمان دوربین های دیجیتال را در بخش های مختلفی تا حد زیادی بالا برده است. پردازنده DIGIC تقریباً تمام عملیات مورد نیاز یک دوربین دیجیتال را در یک تراشه واحد مجتمع نموده است که این عملیات عبارتند از: فشرده و باز کردن فایلهای Jpeg، کنترل کارت حافظه، کنترل و پردازش ویدئویی مانیتور LCD، کنترل تصویر سازی کنترل موارد مربوط به سنسور (CCD)، نورسنجی خودکار، فوکوس خودکار، کنترل تراز سفیدی و تعدادی دیگر. با ترکیب ساختار سیگنالی بسیار سریع و یک بافر بسیار پر ظرفیت، پردازنده تصویر DIGIC کانن قادر به انجام محاسبات بسیار دقیق و پیشرفته با سرعت بسیار زیاد است.
نتیجه حاصله، بهبود کیفیت تصویر است که با رنگ های غنی و زیبا و مشکل کمتر در تراز سفیدی به دست می آید. یک پردازنده DIGIC با دقتی بی مانند، تصاویری شفاف و عاری از نویز با کیفیت عالی تولید می کند.
از دیگر مزایای پردازنده سریع و بی نظیر DIGIC می توان به بهبود دقت فوکوس خودکار، پاسخ بسیار سریع دوربین و توانایی بالا در عکاسی متوالی اشاره نمود. همینطور، توانایی بافر کردن با ظرفیت بالا، مصرف انرژی کم و عمر باتری بیشتر همگی مدیون سرعت بالای پردازش DIGIC است.
پردازنده تصویر DIGIC II :
نسل جدید پردازنده های دوربین دیجیتال به نام DIGIC II، بر اساس توانایی های پردازنده اصلی توسعه داده شده و دارای توانایی پردازش تصاویری عالی با سرعت و Resolution بالا می باشد.
تفاوتهای DIGIC II با پردازنده قبلی عبارتند از:
الف) پاسخ سریعتر
پردازنده DIGIC II با راندمان بسیار بالا سرعت روند پردازش، فشرده سازی، نمایش و ذخیره اطلاعات برای هر عکس را افزایش داده و تمام این امور، با مصرف انرژی بسیار کم صورت می‌گیرد.
ب) کیفیت بالاتر تصویر
با پردازنده DIGIC II، می توان انتظار رنگ هایی طبیعی ‌تر و تراز سفیدی دقیق در شرایط نوری مختلف را داشت. DIGIC II برای بازسازی دقیق رنگ ها و کیفیت برتر تصویر، تراز سفیدی و نورسنجی دقیق با تمام الگوریتم های پیچیده لازم تجهیز شده است. در پردازنده جدید نسبت به پردازنده اولیه بازسازی رنگ ها بسیار بهتر شده و اجسام درخشان و با رنگ های اشباع بهتر نمایش داده می شوند، تراز سفیدی خودکار دقیقتر شده و محدوده دینامیکی در نواحی پرنور وسیعتر شده است. دقت رنگی و راندمان نویز در نور کم نیز بهبود قابل توجهی یافته است.
پردازنده تصویر DIGIC III :
آخرین نسل این پردازنده ها DIGIC III است که دارای ویژگی های زیر است.

​

با DIGIC III می توان تصاویر با کیفیت بالاتری را ثبت کرد.
اضافه شدن سنسور تشخیص چهره و کاهش قرمزی چشم (شاتل دوربین را نصفه فشار می دهیم و دوربین به طور خودکار چهره های موجود در عکس را تشخیص می دهد و روشنایی آن را با نور محیط تطبیق می دهد.)

 

پاسخ : پردازش تصوير (كاهش نويز در تصاوير ديجيتالي)

سنسورهای تصویر cmos​

کیفیت عکس:
یکی از مشخصه های مهم یک عکس رزولوشن بالاتر آن است و رزولوشن بالاتر به معنی جزئیات بیشتر در عکس است که موجب می‌شود در هنگام بزرگ کردن عکس‌ها، کمتر از کیفیت اصلی خارج شوند.
کاهنده نویز:
نادرستی در رنگ و نویز برکیفیت عکس تأثیر گذارند؛ اما توسط نرم افزارها تصحیح می‌شوند که بسیار وقت گیر می‌باشد و باعث کاهش شارپنس تصویر می شود. نادرستی رنگ از جمله نقص های ذاتی ‌است که بر روی سنسورهای تک صفحه رایج است. با ساخت cmos این مسأله به حداقل رسیده است. این کار به وسیله تکنولوژی پیشرفته کاهش نویزی انجام می‌شود که شامل سه لایه پیچیده ***** پایین گذر و پردازنده تصویر digic ii می‌شود.
پی آمد نویز به صورت دانه هایی در نقاط سایه و روشن دیده می‌شود. یکی دیگر از مشکلات ناشی از رنگ های نادرست، زمانی به وجود می آید که از اجسام و یا صفحات شطرنجی با فرکانس تکرار بالا عکاسی می کنیم. در اینگونه صفحات فرکانس نور بالاتر از فرکانس تکرار ***** هایrgb است.
در *****های پایین گذر سنسورهای cmos نور بصورتی عبور داده می‌شود که توانایی ایجاد رنگ صحیح را داشته باشد

 

پاسخ : پردازش تصوير (كاهش نويز در تصاوير ديجيتالي)

نویز و اسکنر​

اسكنر يكی از لوازم جانبی رايانه است كه برای انتقال اسناد و تصاوير دنيای حقيقی به درون رايانه و تبديل آنها به صفر و يک بكار می رود. اسكنرها انواع مختلفی دارند. متنوع ترين و معمول ترين نوع اسكنر، Flatbed نام دارد كه همان اسكنری است كه همه جا از آن استفاده می شود. به اين اسكنر، روميزی Desktop هم گفته می شود. اسكنرهای Sheet-fed نيز بسيار شبيه به اسكنرهای روميزی عمل می كنند با اين تفاوت كه هنگام اسكن كردن، به جای هد اسكن كننده، سند حركت می كند. اين اسكنرها از نظر ظاهری شبيه به يک پرينتر كوچک هستند. دسته سوم اسكنرهای Handheld نام دارند. اين اسكنرها، برخلاف 2 نوع قبلی، دستی هستند و خود كاربر بايد هد اسكن كننده را روی سند حركت دهد، به همين دليل هم از كيفيت چندانی برخوردار نيستند و بالاخره دسته آخر كه به اسكنرهای Drum معروفند، بسيار دقيق هستند و در صنعت چاپ مورد استفاده قرار می گيرند.
برای اسکن کردن یک تصویردر قدم اول سند را روی يک صفحۀ شيشه ای گذاشته و پوشش آن را می بندیم اما پس از آن چه اتفاقی می افتد؟
ابتدا سند به وسيله يک لامپ گزنون يا يک لامپ CCFL روشن می شود. در اسكنرهای قديمی تر از لامپ های فلورسنت معمولی استفاده می شد كه از شفافيت تصوير كم می كرد. پس از اين مرحله، تصوير سند به وسيله يک آيينه ی زاويه دار به يک آيينه ديگر منعكس می شود. بعضی از اسكنرها 2 آيينه و برخي ديگر 3 آيينه دارند. هر يک از اين آيينه ها، تقعر كمی دارند كه باعث می شود تصوير منعكس شده در يک سطح كوچک تر متمركز شود و در نتيجه وضوح تصوير بيشتر شود. آخرين آيينه، تصوير را به يک نفر منعكس می كند. لنز تصوير را از طريق يكسری ***** كه كارشان جدا كردن 3 رنگ قرمز، آبی و سبز به كار رفته در تصوير است روی CCD متمركز می كند. CCD، مهمترين قسمت يک اسكنر و رايج ترين فن آوری برای دريافت تصوير در اسكنرهاست اصولاً هر اسكنری، بايد بتواند به نحوی تصوير را به سيگنال الكتريكی تبديل كند. CCD، اين كار را انجام مي دهد. CCD يک آرايه از ديودهای نوری است كه فوتون ها «نور» را به الكترون ها «بارالكتريكی» تبديل می كند. اين ديودها كه Photo site ناميده می شوند، به نور حساس هستند. هرچه نوری كه به يک ديود می تابد، روشن تر باشد، بار الكتريكی كه در آن مكان جمع می شود نيز بيشتر خواهد بود. به اين ترتيب، رنگ های مختلف تصوير، بسته به شدت روشنای كه دارند، از طريق ديودهای CCD به ولتاژالكتريكی تبديل می شوند. كل مكانيزم بيان شده شامل آيينه ها، لنز، ***** و CCD، هد اسكن كننده ی تصوير را می سازند. اين هد كه به آرامی روی سند حركت می كند، به وسيله يک تسمه به يک موتور پله ای متصل است كه هد را به جلو می برد، هد اسكن كننده از يک طرف نيز به يک ميله متصل است كه از ايجاد انحراف يا لغزش در مسير هد، هنگام خواندن سند جلوگيری می كند. تنظيمات دقيق اجزای مختلف هد، به مدل اسكنر بستگی دارد، اما اصول آن در تمام اسكنرها مشابه است، البته به جز اين فن آوری، فن آوری های ديگری نيز برای ساخت اسكنر وجود دارد، اما فن آوری غالب، همان است كه بيان شد. اسكنرها از نظر شفافيت، وضوح تصوير و مقدار نویز موجود در تصویر با هم تفاوت دارند، اين مسئله به تعداد سنسورها در هر سطر آرايه CCD، دقت موتور پله ای، كيفيت لنز و نيز ميزان روشنايی منبع نور بستگی دارد، بديهی است كه يک لامپ گزنون با روشنايی زياد به همراه يک لنز با كيفيت بالا، نسبت به يک لامپ فلورسنت معمولی با يک لنز معمولی و ساده تصويری با كيفيت بسيار بالاتر ايجاد خواهد كرد

 

پاسخ : پردازش تصوير (كاهش نويز در تصاوير ديجيتالي)

كنتراست​

يكی از معيارهای تعيين كننده كيفيت يک عكس، كنتراست(Contrast) است. كنتراست تنها عامل تعيين كننده كيفيت تصوير نيست، اما بدون شک يكی از مهمترين عوامل آن به شمار می ‌رود.
عموماً، كنتراست نشانگر اختلاف بين روشنايی تاريكترين و روشن ترين نقاط يک تصوير است (مقدار نور تابیده شده به تصویر). هر‌‌چقدر اين نسبت بزرگتر باشد، تفكيک رنگ بهتر شده و در نتيجه رنگ ‌ها واقعی ‌تر خواهند بود. وقتی كنتراست تصوير كم باشد، اختلاف بين روشنايی آن نقاط كم است. نتيجه پايين بودن كنتراست تصوير، كمبود محدوده تونال تصوير و در نهايت محو بودن تصوير خواهد بود. بهبود كنتراست تصوير باعث وسعت محدوده تونال تصوير و بهبود فوكوس می ‌گردد.

​

تصویر بالا تصویر اصلی است با Contrast 50 ، حال با کاهش و افزایش Contrast تصویر مشاهده می کنیم که این عمل چگونه در تصویر تغییرات اعمال می کند.

​

__________________ ​

 

پاسخ : پردازش تصوير (كاهش نويز در تصاوير ديجيتالي)

هیستوگرام Histogram​

یکی از مسائل مهم و تأثیر گذار در پردازش تصویر شدت نور تابیده شده به یک تصویر است (Contrast) که هیستوگرام Contrast را به صورت گرافیکی و نموداری نشان می دهد.

​

با توجه به دو شکل زیر هیستوگرام مربوط به شکل اولیه و بعد از افزایش کنتراست را می بینیم

​

نکاتی در مورد نمودار هیستوگرام
1) محدودۀ افقی نمودار بر مبنای شدت رنگ و محدودۀ عمودی آن بیانگر شدت نور می باشد.
2) نمودار شدت نور تصاویر تنها برای تصاویر دو بعدی قابل استفاده است.