نوشته‌ها

تفاوت تصاویر دیجیتال و آنالوگ

تصویر چیست؟

یک تصویر معمولی(پیوسته) که توسط دوربین، تلسکوپ، میکروسکوپ یا سایر ابزارهای نوری و الکترونیکی گرفته میشود، آرایه ای از سایه ها و تن رنگ های مختلف را نمایش میدهد.  تصاویرساخته شده با فیلم ها و یا تصاویر ویدئویی تولید شده، زیر مجموعه ای از تمام تصاویر ممکن است که شامل طیف گسترده ای از شدت روشنایی( از تاریکی به روشنایی) و طیف از رنگها که می تواند  هررنگ قابل تصور و سطح اشباع باشد

 

http://hamamatsu.magnet.fsu.edu پردازش تصویر

تصاویر پیوسته از طریق دستگاه های نوری و الکترونیکی آنالوگ تولید می شوند که دقیقا داده های تصویر را با چندین روش ضبط می کنند، مانند یک دنباله نوسان های سیگنال الکتریکی یا تغییرات  شیمیایی یک امولسیون فیلم که به طور مداوم در تمام ابعاد تصویر تغییر می کند. برای اینکه یک تصویر پیوسته یا تصویر آنالوگ توسط یک کامپیوتر پردازش یا نمایش داده شود، ابتدا باید به یک فرم قابلخواندن کامپیوتر یا فرمت دیجیتال تبدیل شود. این فرایند به تمام تصاویر بدون توجه به مبدا و پیچیدگی  و اینکه آیا آنها به صورت سیاه و سفید (خاکستری) یا رنگ کامل وجود دارند اعمال می شود. از آنجاییکه تصاویر خاکستری به نحوی ساده تر توضیح داده می شوند، در بسیاری از مباحث زیر به عنوان یک مدل اولیه عمل می کنند.برای تبدیل یک تصویر آنالوگ به یک فرمت دیجیتال، تصویر آنالوگ به مقدار روشنایی منحصر به فرد، از طریق دو فرآیند عملیاتی با عنوان نمونه برداری و کوانتیزه تبدیل می شوند.  در تصویر بالا از سمت چپ تصویر آنالوگی  را مشاهده میکنید. پس از نمونه برداری در یک آرایه دو بعدی (شکل وسط)، شدت روشنایی در نقاط خاصی در تصویر آنالوگ ضبط می شود و سپس در طول فرایند کوانتیزه تبدیل به اعداد صحیح می شود (شکل سمت راست). هدف این است که تصویر را به آرایه ای از نقاط گسسته تبدیل کنیم که هر کدام حاوی اطلاعات خاص در مورد شدت روشناییهستند و   می توانند با یک مقدار داده دیجیتال خاص در یک مکان دقیق توصیف شوند.

تصویر خاکستری(grayscale)

یک تصویر خاکستری (grayscale)، یک تابع یا سیگنال دو بعدی مانند:(p(x,y ، که مقدار آن برابر شدت روشنایی است. xوy مختصات مکانی هستند و z شدت روشنایی:

p(x,y)=z

 

 

16

 

15

 

به هر کدام از این خونه ها یک پیکسل وارزش آن حدود ۱ بایت یعنی مقداری بین ۰-۲۵۵ (۰=سیاه و ۲۵۵=سفید).

 

 

 

 

از کجا تصاویر گرفته می شوند؟
 دوربین های دیجیتال
 اسکنرهای MRI
بسته های گرافیکی کامپیوتری
 اسکنرهای بدن

تصویر دیجیتال

A Charge Coupled Device (CCD)

14

 

دوربین دیجیتال یک دستگاه الکترونیکی است که برای گرفتن عکس و ذخیرهٔ آن بجای فیلم عکاسی از حسگرهای حساس به نور معمولاً از نوع CCD یا CMOS استفاده می‌کند و تصویر گرفته شده توسط سنسور طی چند مرحله به حافظهٔ دوربین برای استفاده فرستاده می‌شود.ویکی

پیکسل(pixel)

در این دوربین‌ها تصویر توسط یک سنسور CCD گرفته می‌شود. CCD بصورت ردیفها و ستونهایی از سنسورهای نقطه‌ای نور هستند که به هر کدام از آنها پیکسل گفته میشود.  هر چه تعداد این نقاط بیشتر و فشرده تر باشد، تصویر دارای دقت بالاتری است) هر سنسور نور را به ولتاژی متناسب با درخشندگی نور تبدیل کرده و آن را به بخش تبدیل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال ADC می‌فرستد که در آنجا نوسانات دریافتی از CCD بهکدهای مجزای باینری (عددهای مبنای دو بصورت صفر و یک) تبدیل می‌شود. خروجی دیجیتال از ADC به یک پردازنده سیگنال‌های دیجیتال DSP فرستاده می‌شود که کنتراست و جزئیات تصویر در آن تنظیم می‌شود و قبل از فرستادن تصویر به حافظه برای ذخیره تصویر، اطلاعات را به یک فایل فشرده تبدیل می‌کند. هر چه نور درخشنده‌تر باشد، ولتاژ بالاتری تولید شده و در نتیجه پیکسل‌های رایانه‌ای روشن‌تری ایجاد می‌شود. هر چه تعداد این سنسورها که به‌صورت نقطه هستند بیشتر باشد، وضوح تصویر به دست آمده بیشتر است و جزئیات بیشتری از تصویر گرفته می‌شود.ویکی

از آنجا که تصاویر به طور کلی مربع یا مستطیل شکل  هستند، هر پیکسل ای که از دیجیتال سازی تصویر حاصل می شود، با یک جفت مختصات x و y  با مقادیر خاص نشان داده می شود.  در بسیاری از موارد، محل x به عنوان شماره پیکسل نامیده می شود و موقعیت Y به عنوان شماره خط شناخته می شود. بنابراین یک تصویر دیجیتال از یک آرایه پیکسل مستطیلی (یا مربع) تشکیل شده است که یک مجموعه از مقادیر شدت روشنایی را نشان می دهد 

The sensor array

58

 

می تواند کمتر از یک cm2 باشد

آرایه ای از photosite است.
هر photosite یک سطل از بار الکتریکی است.
آنها با توجه به شدت نور شارژ میشوند.

 

سنسور(ccd)

54

17

هر سنسور یا پیکسل، نور  را به ولتاژی متناسب با درخشندگی نور تبدیل میکند. اگر هر کدام از پیکسل ها را که روی ccd یا سنسور دوربین قرار دارد مانند سطل  و  نوری که از اطراف باید بگیرند مانند بارش باران بدانیم، آنگاه پیکسل دارای نور یا  بار الکتریکی را photosite گویند.

ccd

ccd-RGB