(بینایی ماشین متن باز) یک کتابخانه متن باز شامل بیش از صدها الگوریتم بهینه سازی شده به زبان C و ++C برای تحلیل تصویر و ویدیو است، که از زمان معرفی آن در سال ۱۹۹۹، به میزان زیادی از سوی جامعه محققین و توسعه دهندگان بینایی ماشین به عنوان ابزار توسعه پایه پذیرفته شده است. سرفصل هایی که در این آموزش به آن پرداخته شده است: درس یکم: مقدمه درس دوم: کار با تصاویر درس سوم: فیلترکردن تصاویر درس چهارم: هیستوگرام ... برای توضیحات بیشتر و تهیه این آموزش لطفا به لینک زیر مراجعه بفرمائید: http://faradars.org/courses/fvimg9405

1. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫دوم‬ ‫جلسه‬:
‫تصاویر‬ ‫با‬ ‫کار‬
‫مدرس‬:‫نیا‬ ‫شعبانی‬ ‫الهام‬
‫مصنوعی‬ ‫هوش‬ ‫دکترای‬ ‫دانشجوی‬
‫اصفهان‬ ‫دانشگاه‬
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

2. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مقدمه‬
•‫برنامه‬ ‫ساخت‬ ‫برای‬‫و‬ ‫را‬ ‫تصاویر‬ ‫و‬ ‫باشید‬ ‫داشته‬ ‫دسترسی‬ ‫تصاویر‬ ‫محتوای‬ ‫بتوانیدبه‬ ‫باید‬ ‫کامپیوتر‬ ‫بینایی‬ ‫های‬‫کنید‬ ‫ایجاد‬ ‫یا‬ ‫یرایش‬.
‫این‬‫جلسه‬‫را‬ ‫تصویر‬ ‫عناصر‬ ‫چطور‬ ‫که‬ ‫داد‬ ‫خواهد‬ ‫یاد‬ ‫شما‬ ‫به‬(‫پیکسل‬ ‫همان‬ ‫یعنی‬‫را‬ ‫ها‬)‫کنید‬ ‫دستکاری‬.‫خواهید‬ ‫یاد‬ ‫شما‬‫گرفت‬
‫پیکسل‬ ‫از‬ ‫هریک‬ ‫و‬ ‫کرده‬ ‫پویش‬ ‫را‬ ‫تصویر‬ ‫یک‬ ‫چطور‬ ‫که‬‫کنید‬ ‫پردازش‬ ‫را‬ ‫هایش‬.
•‫می‬ ‫یاد‬ ‫همچنین‬‫دهید‬ ‫انجام‬ ‫موثر‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫را‬ ‫کار‬ ‫این‬ ‫چطور‬ ‫که‬ ‫گیرید‬.‫دارن‬ ‫متوسطی‬ ‫ابعاد‬ ‫که‬ ‫تصاویری‬ ‫حتی‬ ‫که‬ ‫چرا‬‫می‬ ،‫د‬-
‫باشند‬ ‫پیکسل‬ ‫هزار‬ ‫دهها‬ ‫شامل‬ ‫توانند‬.
•‫اساسا‬‫یک‬‫تصویر‬‫ماتریسی‬‫از‬‫مقادیر‬‫عددی‬‫است‬.‫به‬‫همین‬‫دلیل‬‫است‬‫که‬OpenCV 2‫آن‬‫ها‬‫را‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫داده‬‫ساختار‬
cv : :Mat‫دستکاری‬‫می‬‫کند‬.‫هر‬‫عنصر‬‫ماتریس‬‫بیانگر‬‫یک‬‫پیکسل‬‫است‬.‫برای‬‫یک‬‫تصویر‬‫خاکستری‬‫پیکس‬‫لها‬‫مقادیر‬8‫بیتی‬
‫بدون‬‫عالمت‬‫هستند‬‫که‬‫صفر‬‫متناظر‬‫با‬‫سیاه‬‫و‬255‫متناظر‬‫با‬‫سفید‬‫است‬.‫برای‬‫یک‬‫تصویر‬‫رنگی‬‫برای‬‫هر‬‫پیکسل‬‫به‬‫سه‬
‫مقدارنیاز‬‫است‬‫تا‬‫بتوان‬‫سه‬‫کانال‬‫اصلی‬‫رنگ‬(،‫قرمز‬،‫سبز‬‫آبی‬)‫را‬‫نمایش‬‫داد‬.‫بنابراین‬‫در‬‫این‬‫حالت‬‫هر‬‫عنصر‬‫ماتری‬‫س‬‫یک‬‫سه‬
‫تایی‬‫است‬.
2
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

3. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫پیکسل‬ ‫مقادیر‬ ‫به‬ ‫دسترسی‬‫ها‬
•‫برای‬‫دسترسی‬‫به‬‫هر‬‫عتصر‬،‫ماتریس‬‫تنها‬‫باید‬‫شماره‬‫سطر‬‫و‬‫ستون‬‫آن‬‫را‬‫مشخص‬‫کنید‬.‫آن‬‫گاه‬‫عنصر‬‫مربوطه‬‫که‬‫م‬‫ی‬‫تواند‬‫یک‬
‫مقدار‬‫عددی‬‫تنها‬‫و‬‫یا‬‫برای‬‫یک‬‫تصویر‬‫چند‬‫کانالی‬‫یک‬‫بردار‬‫از‬‫مقادیر‬،‫باشد‬‫برگردانده‬‫می‬‫شود‬.
•‫کالس‬cv: :Mat‫متدهای‬‫مختلفی‬‫برای‬‫دسترسی‬‫به‬‫ویژگی‬‫های‬‫مختلف‬‫یک‬‫تصویر‬‫دارد‬.
•‫متغیرهای‬‫عمومی‬،‫عضو‬cols‫و‬rows‫به‬‫شما‬‫تعداد‬‫سطرها‬‫و‬‫ستون‬‫های‬‫تصویر‬‫را‬‫می‬‫دهند‬.
•‫برای‬‫دسترسی‬‫به‬‫عنصر‬cv: : Mat‫متد‬at(int y, int x)‫وجود‬‫دارد‬.‫با‬‫این‬‫حال‬‫نوع‬‫بازگشتی‬‫این‬‫متد‬‫باید‬‫در‬‫زمان‬
‫کامپایل‬‫مشخص‬‫باشد‬.‫و‬‫از‬‫آن‬‫جا‬‫که‬cv: : Mat‫می‬‫تواند‬‫عناصری‬‫از‬‫هر‬‫نوع‬‫را‬‫نگه‬،‫دارد‬‫برنامه‬‫نویس‬‫باید‬‫نوع‬‫بازگشتی‬
‫مورد‬‫انتظار‬‫را‬‫مشخص‬‫نماید‬.‫بنابراین‬‫زمانی‬‫که‬‫آن‬‫را‬‫فراخوانی‬‫می‬،‫کنید‬‫باید‬‫نوع‬‫عنصر‬‫تصویر‬‫را‬‫مشخص‬‫کنید‬.‫مثال‬:
•‫از‬‫این‬‫متد‬‫تنها‬‫برای‬‫دسترسی‬‫تصادفی‬‫به‬‫پیکسل‬‫های‬‫تصویر‬‫باید‬‫استفاده‬‫کرد‬.‫اما‬‫هرگز‬‫نباید‬‫برای‬‫پویش‬‫ی‬‫ک‬‫تصویر‬‫استفاده‬
‫شود‬.
3
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

4. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫پیکسل‬ ‫مقادیر‬ ‫به‬ ‫دسترسی‬‫ها‬
•‫در‬‫تصاویر‬،‫رنگی‬‫هر‬‫پیکسل‬‫با‬‫سه‬‫جزء‬‫مشخص‬‫می‬‫شود‬:‫کانال‬‫های‬،‫قرمز‬‫سبز‬‫و‬‫آبی‬.‫بنابراین‬‫یک‬cv: :Mat‫برای‬‫یک‬‫تصویر‬
‫رنگی‬‫برداری‬‫از‬‫سه‬‫مقدار‬8‫بیتی‬‫را‬‫باز‬‫خواهد‬‫گرداند‬.OpenCV‫نوع‬‫تعریف‬‫شده‬‫ای‬‫به‬‫نام‬cv::Vec3b‫را‬‫برای‬‫چنین‬‫برداری‬
‫دارد‬.‫که‬‫مشخص‬‫کننده‬‫برداری‬‫از‬‫سه‬‫کارکتر‬‫بدون‬‫عالمت‬‫است‬.‫به‬‫همین‬‫دلیل‬‫است‬‫که‬‫دسترسی‬‫به‬‫پیکسل‬‫های‬‫ر‬‫نگی‬‫به‬
‫صورت‬‫زیر‬‫انجام‬‫می‬‫شود‬:
•‫اندیس‬‫کانال‬‫یکی‬‫از‬‫سه‬‫کانال‬‫رنگی‬‫را‬‫مشخص‬‫می‬‫کند‬
•‫انواع‬‫مشابهی‬‫هم‬‫برای‬‫بردارهای‬2‫عنصری‬‫و‬4‫عنصری‬(cv::Vec2b‫و‬cv::Vec4b)‫و‬‫برای‬‫دیگر‬‫انواع‬‫وجود‬‫دارند‬.‫که‬‫برای‬
‫انواع‬‫دیگر‬‫حرف‬‫آخر‬‫برای‬short‫با‬s،‫برای‬‫عدد‬‫صحیح‬‫با‬i،‫برای‬‫اعشاری‬‫با‬f،‫و‬‫برای‬‫عدد‬‫اعشاری‬‫مضاعف‬‫با‬d‫جایگزین‬
‫می‬‫شود‬.‫همه‬‫این‬‫انواع‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫کالس‬‫الگوی‬cv::Vec<T,N>‫تعریف‬‫می‬‫شوند‬.‫که‬T‫نوع‬‫و‬N‫تعداد‬‫عناصر‬‫بردار‬‫است‬.
4
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

5. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫پیکسل‬ ‫مقادیر‬ ‫به‬ ‫دسترسی‬‫ها‬
•‫استفاده‬‫از‬‫متد‬at‫کالس‬cv: : Mat‫گاهی‬‫می‬‫تواند‬‫دست‬‫و‬‫پاگیر‬‫باشد‬.‫زیرا‬‫نوع‬‫بازگشتی‬‫باید‬‫برای‬‫هر‬‫فراخونی‬‫مشخ‬‫ص‬
‫شود‬.
•‫در‬‫مواردی‬‫که‬‫نوع‬‫ماتریس‬‫مشخص‬،‫است‬‫می‬‫توان‬‫از‬‫کالس‬cv::Mat_‫استفاده‬‫کرد‬‫که‬‫یک‬‫زیرکالس‬‫الگو‬‫از‬cv::Mat
‫است‬.‫این‬‫کالس‬‫بدون‬‫اینکه‬‫هیچ‬‫ویژگی‬‫داده‬‫جدیدی‬‫اضافه‬،‫کند‬‫چند‬‫متد‬‫اضافه‬‫تعریف‬‫می‬‫کند‬.‫به‬‫طوری‬‫که‬‫اشار‬‫ه‬‫گرها‬‫یا‬
‫ارجاعات‬‫به‬‫یک‬‫کالس‬‫بتواند‬‫مستقیما‬‫به‬‫کالس‬‫دیگر‬‫تبدیل‬‫شوند‬.‫در‬‫بین‬‫این‬‫متدهای‬،‫اضافه‬‫اپراتور‬()‫وجود‬‫دارد‬‫که‬‫اجازه‬
‫دسترسی‬‫مستقیم‬‫به‬‫عناصر‬‫ماتریس‬‫را‬‫می‬‫دهد‬.‫بنابراین‬‫اگر‬image‫ارجاعی‬‫به‬‫یک‬‫ماتریس‬‫از‬‫نوع‬uchar،‫باشد‬‫می‬‫توان‬
‫نوشت‬:
•‫از‬‫آن‬‫جا‬‫که‬‫نوع‬‫عناصر‬cv::Mat_‫در‬‫زمان‬‫ایجاد‬‫متغیر‬‫اعالن‬‫می‬،‫شوند‬‫اپراتور‬()‫در‬‫زمان‬‫کامپایل‬‫می‬‫داند‬‫که‬‫چه‬‫نوعی‬‫را‬
‫باز‬‫گرداند‬.‫در‬‫واقع‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫اپراتور‬)(‫دقیقا‬‫همان‬‫نتیجه‬‫متد‬at‫فراهم‬‫می‬‫شود‬.
5
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

6. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مثال‬
•‫برای‬‫اینکه‬‫دسترسی‬‫مستقیم‬‫به‬‫مقدار‬‫پیکسل‬‫ها‬‫را‬،‫ببینیم‬‫ما‬‫یک‬‫تابع‬‫ساده‬‫ایجاد‬‫خواهیم‬‫کرد‬‫که‬‫نویز‬‫سی‬‫اه‬‫و‬‫سفید‬(‫یا‬‫فلفل‬‫و‬
‫نمک‬)‫را‬‫به‬‫تصویر‬‫اضافه‬‫کند‬.
•‫همانطور‬‫که‬‫از‬‫اسمش‬،‫پیداست‬‫نویز‬‫سیاه‬‫و‬‫سفید‬‫نوع‬‫خاصی‬‫از‬‫نویز‬‫است‬‫که‬‫در‬‫آن‬‫مقدار‬‫برخی‬‫از‬‫پیکسل‬‫ها‬‫با‬‫سف‬‫ید‬‫و‬‫برخی‬
‫دیگر‬‫با‬‫سیاه‬‫عوض‬‫می‬‫شود‬.
•‫این‬‫نوع‬‫نویز‬‫می‬‫تواند‬‫در‬‫اثر‬‫خطاهای‬،‫ارتباطی‬‫زمانی‬‫که‬‫مقدار‬‫برخی‬‫از‬‫پیکسل‬‫ها‬‫در‬‫حین‬‫انتقال‬‫گم‬‫می‬،‫شود‬‫اتفاق‬‫بیافتد‬.
•‫در‬‫این‬‫مثال‬‫ابتدا‬‫به‬‫صورت‬‫تصادفی‬‫چند‬‫پیکسل‬‫را‬‫انتخاب‬‫کرده‬‫و‬‫سپس‬‫آن‬‫ها‬‫را‬‫سفید‬‫می‬‫کنیم‬.
6
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

7. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫گرها‬ ‫اشاره‬ ‫با‬ ‫تصویر‬ ‫پویش‬
7
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

8. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫گرها‬ ‫اشاره‬ ‫چرا‬
•‫در‬‫بسیاری‬‫از‬‫کارهای‬‫پردازش‬،‫تصویر‬‫نیاز‬‫است‬‫تا‬‫همه‬‫پیکسل‬‫های‬‫تصویر‬‫برای‬‫انجام‬‫یکسری‬‫محاسب‬‫ات‬‫پویش‬
‫شوند‬.
•‫با‬‫در‬‫نظر‬‫گرفتن‬‫تعداد‬‫بسیار‬‫زیاد‬‫پیکسل‬‫هایی‬‫که‬‫باید‬‫مالقات‬،‫شوند‬‫بسیار‬‫ضروری‬‫است‬‫که‬‫این‬‫کار‬‫به‬‫شکلی‬‫کارا‬
‫انجام‬‫شود‬.
•‫این‬‫دستورالعمل‬‫و‬‫دستورالعمل‬‫بعدی‬‫به‬‫شما‬‫روش‬‫های‬‫متفاوت‬‫پیاده‬‫سازی‬‫یک‬‫حلقه‬‫پویش‬‫تصویر‬‫را‬‫ن‬‫شان‬
‫خواهند‬‫داد‬.
•‫در‬‫این‬‫دستورالعمل‬‫از‬‫محاسبه‬‫اشاره‬‫گر‬‫استفاده‬‫می‬‫کنیم‬.
8
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

9. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫یادآوری‬
•‫در‬‫یک‬‫تصویر‬‫سه‬‫بایت‬‫اول‬‫بافر‬‫داده‬،‫تصویر‬‫مقادیر‬‫سه‬‫کانال‬‫رنگی‬‫پیکسل‬‫باال‬‫چپ‬‫را‬‫می‬،‫دهد‬‫سه‬‫ب‬‫ایت‬‫بعدی‬
‫مقادیر‬‫پیکسل‬‫دوم‬‫سطر‬‫اول‬‫و‬‫الی‬‫آخر‬.
•‫دقت‬‫کنید‬‫که‬OpenCV‫به‬‫طور‬‫پیش‬‫فرض‬‫ترتیب‬BGR‫کانال‬‫ها‬‫را‬‫استفاده‬‫می‬،‫کند‬‫بنابراین‬‫معموال‬‫اولین‬
،‫کانال‬‫کانال‬‫آبی‬‫است‬).
•‫تصویری‬‫به‬‫عرض‬W‫و‬‫ارتفاع‬H‫به‬‫بلوک‬‫حافظه‬‫ای‬‫به‬‫اندازه‬WxHx3‫کارکتر‬‫نیاز‬‫دارد‬.‫با‬‫این‬‫حال‬‫ممکن‬
‫است‬‫برای‬‫کارایی‬‫بیشتر‬‫به‬‫طول‬‫یک‬‫سطر‬‫چند‬‫پیکسل‬‫بیشتر‬‫اضافه‬‫شود‬.‫این‬‫به‬‫این‬‫دلیل‬‫است‬‫که‬‫برخی‬‫از‬
‫تراشه‬‫های‬‫پردازنده‬‫مالتی‬‫مدیا‬(‫برای‬،‫مثال‬‫معماری‬MMX‫اینتل‬)‫زمانی‬‫که‬‫سطرها‬‫مضربی‬‫از‬4‫یا‬8،‫هستند‬
‫می‬‫توانند‬‫تصاویر‬‫را‬‫بسیار‬‫کاراتر‬‫پردازش‬‫کنند‬.‫واضح‬‫است‬‫که‬‫این‬‫پیکسل‬‫های‬‫اضافه‬‫نمایش‬‫داده‬‫ن‬‫می‬‫شوند‬‫و‬‫یا‬
‫ذخیره‬‫نمی‬‫شوند‬.‫و‬‫مقدار‬‫دقیق‬‫آن‬‫ها‬‫نادیده‬‫گرفته‬‫می‬‫شود‬.
9
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

10. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫نکته‬ ‫چند‬
•‫ویژگی‬‫داده‬cols،‫عرض‬‫تصویر‬(‫تعداد‬‫ستون‬‫ها‬)‫و‬‫ویژگی‬rows‫ارتفاع‬‫تصویر‬‫را‬‫به‬‫شما‬‫می‬‫دهند‬.‫در‬‫حالی‬‫که‬
‫ویژگی‬‫داده‬step‫پهنای‬‫موثر‬‫بر‬‫حسب‬‫بایت‬‫را‬‫می‬‫دهد‬.
•‫حتی‬‫اگر‬‫تصویر‬‫شما‬‫از‬‫نوعی‬‫غیر‬‫از‬uchar،‫است‬‫باز‬‫هم‬step‫تعداد‬‫بایت‬‫های‬‫یک‬‫سطر‬‫را‬‫به‬‫شما‬‫می‬‫دهد‬.
•‫اندازه‬‫یک‬‫پیکسل‬‫توسط‬‫متد‬elemSize‫بدست‬‫می‬‫آید‬(‫برای‬‫مثال‬‫برای‬‫یک‬‫ماتریس‬‫سه‬‫کاناله‬‫از‬‫نوع‬short
integer (CV_16SC3)،‫متد‬elemSize‫عدد‬6‫را‬‫برمی‬‫گرداند‬).
•‫تعداد‬‫کانال‬‫ها‬‫در‬‫تصویر‬‫توسط‬‫متد‬nchanels‫بدست‬‫می‬‫آید‬(‫که‬‫برای‬‫تصویر‬‫خاکستری‬‫یک‬‫و‬‫برای‬‫یک‬‫تص‬‫ویر‬
‫رنگی‬‫سه‬‫است‬).
•‫در‬‫نهایت‬‫متد‬total‫تعداد‬‫کل‬‫پیکسل‬‫های‬‫ماتریس‬‫را‬‫برمی‬‫گرداند‬.
10
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

11. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫نکته‬ ‫چند‬
•‫پیکسل‬ ‫تعداد‬ ‫بنابراین‬‫می‬ ‫بدست‬ ‫زیر‬ ‫فرمول‬ ‫از‬ ‫سطر‬ ‫یک‬ ‫های‬‫آید‬:
•‫اشاره‬ ‫محاسبات‬ ‫کردن‬ ‫ساده‬ ‫برای‬‫کالس‬ ،‫گری‬cv: : Mat‫می‬ ‫ارائه‬ ‫را‬ ‫متدی‬‫یک‬ ‫آدرس‬ ‫شما‬ ‫به‬ ‫مستقیما‬ ‫که‬ ‫دهد‬
‫می‬ ‫را‬ ‫تصویر‬ ‫سطر‬‫دهد‬.‫که‬ ‫متد‬ ‫این‬ptr‫سطر‬ ‫آدرس‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫الگو‬ ‫متد‬ ‫یک‬ ،‫دارد‬ ‫نام‬j‫برمی‬ ‫را‬ ‫ام‬‫گرداند‬:
11
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

12. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مثال‬
•‫رنگی‬ ‫تصویر‬ ‫یک‬ ‫بیایید‬256‫در‬256‫و‬ ‫کرده‬ ‫ایجاد‬
•‫بین‬ ‫آنها‬ ‫ستون‬ ‫و‬ ‫سطر‬ ‫اندیس‬ ‫که‬ ‫هایی‬ ‫پیکسل‬ ‫مقادیر‬0‫تا‬80‫برابر‬ ‫را‬ ‫باشد‬(0,0,255)
•‫بین‬ ‫آنها‬ ‫ستون‬ ‫و‬ ‫سطر‬ ‫اندیس‬ ‫که‬ ‫هایی‬ ‫پیکسل‬ ‫مقادیر‬80‫تا‬160‫برابر‬ ‫را‬ ‫باشد‬(0,255,0)
•‫بین‬ ‫آنها‬ ‫ستون‬ ‫و‬ ‫سطر‬ ‫اندیس‬ ‫که‬ ‫هایی‬ ‫پیکسل‬ ‫مقادیر‬160‫تا‬256‫برابر‬ ‫را‬ ‫باشد‬(255,0,0)‫دهیم‬ ‫قرار‬.
12
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

13. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫تکرارگرها‬ ‫با‬ ‫تصویر‬ ‫پویش‬
13
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

14. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مقدمه‬
•‫در‬‫برنامه‬‫نویسی‬‫شیئ‬،‫گرا‬‫حلقه‬‫زدن‬‫روی‬‫یک‬‫مجموعه‬‫داده‬‫اغلب‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫تکرارگرها‬‫انجام‬‫می‬‫شود‬.
•‫تکرارگرها‬‫کالس‬‫های‬‫خاصی‬‫هستند‬‫که‬‫برای‬‫مرور‬‫تک‬‫تک‬‫عناصر‬‫یک‬‫مجموعه‬‫ساخته‬‫می‬‫شوند‬.‫به‬‫طوری‬‫ک‬‫ه‬
‫جزئیات‬‫چکونگی‬‫تکرار‬‫روی‬‫هر‬‫عنصر‬‫برای‬‫یک‬‫مجموعه‬‫داده‬‫را‬‫می‬‫پوشانند‬.
•‫این‬‫کاربرد‬‫اصل‬‫پنهان‬‫سازی‬،‫اطالعات‬‫پویش‬‫یک‬‫مجموعه‬‫را‬‫ساده‬‫تر‬‫می‬‫کند‬.
•‫عالوه‬‫بر‬‫این‬‫فرم‬‫پویش‬‫مجموعه‬‫ها‬‫را‬‫بدون‬‫توجه‬‫به‬‫اینکه‬‫چه‬‫نوع‬‫مجموعه‬‫ای‬‫در‬‫حال‬‫استفاده‬،‫است‬‫به‬‫یک‬
‫شکل‬‫مشابه‬‫تبدیل‬‫می‬‫کند‬.
•OpenCV‫یک‬‫کالس‬‫تکرارگر‬cv: : Mat‫مطابق‬‫با‬‫تکرارگرهای‬‫استاندارد‬C++‫ارائه‬‫می‬‫دهد‬.
•‫هدف‬‫اصلی‬‫استفاده‬‫از‬‫تکرارگرها‬‫ساده‬‫سازی‬‫فرآیند‬‫پویش‬‫تصویر‬‫و‬‫کاهش‬‫احتمال‬‫خطا‬‫ست‬.‫و‬‫اساسا‬‫بر‬‫ای‬‫بهینه‬
‫سازی‬‫این‬‫فرآیند‬‫نیست‬.
14
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

15. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مقدمه‬
•‫یک‬‫شیئ‬‫تکرارگر‬‫برای‬‫یک‬cv:: Mat‫را‬‫می‬‫توان‬‫در‬‫ابتدا‬‫با‬‫ایجاد‬‫یک‬cv::MatIterator_ object‫بدست‬
‫آورد‬.
•‫خط‬‫فاصله‬‫به‬‫معنای‬‫این‬‫است‬‫که‬‫این‬‫یک‬‫متد‬‫الگوست‬.‫در‬‫حقیقت‬‫از‬‫آن‬‫جا‬‫که‬‫از‬‫تکرارگرهای‬‫تصویر‬‫ب‬‫رای‬
‫دسترسی‬‫به‬‫عناصر‬‫تصویر‬‫استفاده‬‫می‬‫شو‬‫ن‬‫د‬،‫نوع‬‫بازگشتی‬‫بایستی‬‫در‬‫زمان‬‫کامپایل‬‫مشخص‬‫باش‬‫د‬.‫سپس‬‫تکرارگر‬
‫به‬‫صورت‬‫زیر‬‫اعالن‬‫می‬‫شود‬:
15
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

16. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مقدمه‬
•‫و‬‫یا‬‫اینکه‬‫می‬‫توانید‬‫نوع‬iterator‫تعریف‬‫شده‬‫در‬‫کالس‬Mat_template‫را‬‫هم‬‫استفاده‬‫کنید‬:
•‫آنگاه‬‫روی‬‫پیکسل‬‫ها‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫متدهای‬‫تکرارگر‬begin‫و‬end‫معمولی‬‫حلقه‬‫می‬‫زنید‬.
16
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

17. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مقدمه‬
‫کار‬‫با‬‫تکرارگرها‬‫صرفنظ‬‫ر‬‫از‬
‫اینکه‬‫چه‬‫نوع‬‫مجموعه‬‫ای‬‫را‬
‫پویش‬‫می‬،‫کنیم‬‫همیشه‬‫از‬
‫یک‬‫مدل‬‫پیروی‬‫می‬‫کند‬.
17
1
‫ما‬ ‫مثال‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫مناسب‬ ‫کالس‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫را‬ ‫خود‬ ‫تکرارگر‬ ‫شیئ‬ ‫ابتدا‬cv::Mat_<cv::Vec3b>::iterator
(‫یا‬cv::MatIterator_<cv::Vec3b>)‫می‬ ‫ایجاد‬ ،‫است‬‫کنید‬.
2
‫متد‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫سپس‬begin‫می‬ ‫بدست‬ ‫را‬ ‫دارد‬ ‫قرار‬ ‫شروع‬ ‫نقطه‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫تکرارگری‬‫آورید‬(‫با‬ ‫گوشه‬ ،‫ما‬ ‫مثال‬ ‫در‬‫ال‬
‫تصویر‬ ‫چپ‬.)‫مورد‬ ‫یک‬ ‫برای‬cv: : Mat‫صورت‬ ‫به‬ ‫کار‬ ‫این‬image.begin<cv::Vec3b>()‫می‬ ‫انجام‬‫شود‬.
3
‫متد‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫اما‬ ‫مشابه‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫هم‬ ‫شما‬ ‫مجموعه‬ ‫پایانی‬ ‫موقعیت‬end‫می‬ ‫بدست‬‫آید‬.
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

18. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مقدمه‬
•‫پس‬‫از‬‫مقداردهی‬‫اولیه‬،‫تکرارگر‬‫یک‬‫حلقه‬‫ایجاد‬‫می‬‫کنید‬‫به‬‫طوری‬‫که‬‫روی‬‫همه‬‫عناصر‬‫تا‬‫رسیدن‬‫به‬end‫تکرار‬
‫شود‬.‫یک‬‫حلقه‬while‫نوعی‬‫به‬‫شکل‬‫زیر‬‫خواهد‬‫بود‬:
•‫از‬‫اپراتور‬++‫برای‬‫حرکت‬‫به‬‫عنصر‬‫بعدی‬‫استفاده‬‫می‬‫شود‬.‫همچنین‬‫می‬‫توانید‬‫از‬‫اندازه‬‫گام‬‫بلندتری‬‫اس‬‫تفاده‬‫کنید‬.
‫برای‬‫مثال‬it+=10‫هر‬‫ده‬‫پیکسل‬‫را‬‫مورد‬‫پردازش‬‫قرا‬‫ر‬‫می‬‫دهد‬.
•‫در‬‫نهایت‬‫درون‬‫حلقه‬،‫پردازش‬‫می‬‫توانید‬‫از‬‫اپراتور‬*‫برای‬‫دسترسی‬‫به‬‫عنصر‬‫کنونی‬‫استفاده‬‫کنید‬.‫ک‬‫ه‬‫با‬‫استفاده‬
‫از‬‫این‬‫اپراتور‬‫می‬‫توانید‬‫عنصر‬‫را‬‫خوانده‬(‫برای‬‫مثال‬element= *it)‫و‬‫یا‬‫بنویسید‬(‫برای‬‫مثال‬*it= element;).
18
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

19. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مثال‬
•‫دهید‬ ‫تغییر‬ ‫را‬ ‫آن‬ ‫مختلف‬ ‫های‬ ‫کانال‬ ‫مقادیر‬ ‫و‬ ‫کرده‬ ‫پویش‬ ‫تکرارگرها‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫را‬ ‫تصویر‬ ‫یک‬.
19
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

20. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫پوی‬ ‫هنگام‬ ‫در‬ ‫مجاور‬ ‫های‬ ‫پیکسل‬ ‫به‬ ‫دسترسی‬‫ش‬
‫تصویر‬
20
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

21. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مقدمه‬
•‫در‬‫پردازش‬،‫تصویر‬‫توابع‬‫پردازشی‬‫که‬‫یک‬‫مقدار‬‫را‬‫در‬‫هر‬‫پیکسل‬‫بر‬‫اساس‬‫مقادیر‬‫پیکسل‬‫های‬‫همسای‬‫ه‬‫محاسبه‬
‫می‬،‫کنند‬‫بسیار‬‫متداول‬‫هستند‬.
•‫زمانی‬‫که‬‫این‬‫پیکسل‬‫های‬‫همسایه‬‫شامل‬‫پیکسل‬‫های‬‫سطرهای‬‫قبل‬‫و‬‫بعد‬‫نیز‬،‫هستند‬‫باید‬‫بتوانی‬‫د‬‫همزمان‬‫چند‬
‫سطر‬‫تصویر‬‫را‬‫پویش‬‫کنید‬.‫این‬‫دستورالعمل‬‫به‬‫شما‬‫نحوه‬‫انجام‬‫کار‬‫را‬‫نشان‬‫می‬‫دهد‬.
21
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

22. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مثال‬
•‫واضح‬ ‫را‬ ‫تصویر‬ ‫که‬ ‫پردازشی‬ ‫تابع‬ ‫یک‬ ‫از‬ ‫ما‬ ،‫عمل‬ ‫این‬ ‫بیان‬ ‫برای‬(sharp)‫کنیم‬ ‫می‬ ‫استفاده‬ ،‫کند‬ ‫می‬.‫اینکار‬
‫عملگر‬ ‫براساس‬‫الپالسین‬‫است‬.‫لب‬ ،‫کنید‬ ‫کم‬ ‫تصویر‬ ‫خود‬ ‫از‬ ‫را‬ ‫تصویر‬ ‫یک‬ ‫الپالسین‬ ‫اگر‬ ‫حقیقت‬ ‫در‬‫تصویر‬ ‫های‬ ‫ه‬
‫شود‬ ‫می‬ ‫تولید‬ ‫تری‬ ‫واضح‬ ‫تصویر‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫تقویت‬.‫شود‬ ‫می‬ ‫محاسبه‬ ‫زیر‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫سازی‬ ‫واضح‬ ‫عملگر‬ ‫این‬:
22
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

23. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫تصویر‬ ‫ساده‬ ‫محاسبات‬ ‫انجام‬
23
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

24. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
cv:: add
•‫توابع‬ ‫همه‬‫محاسباتی‬‫عمل‬ ‫مشابهی‬ ‫روش‬ ‫به‬‫میکنند‬.‫خر‬ ‫سوم‬ ‫پارامتر‬ ‫یک‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫مهیا‬ ‫ورودی‬ ‫دو‬‫وجی‬
‫مشخص‬ ‫را‬‫میکند‬.‫مواقع‬ ‫برخی‬ ‫در‬‫میتوان‬‫اسکالردر‬ ‫ضرایب‬ ‫عنوان‬ ‫به‬ ‫که‬ ‫نمود‬ ‫مشخص‬ ‫را‬ ‫اوزانی‬‫عملگر‬
‫قرار‬ ‫استفاده‬ ‫مورد‬‫میگیرند‬.
24
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

25. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
cv:: add
•‫برای‬‫برخی‬‫از‬‫توابع‬‫می‬‫توانید‬‫ماسک‬‫هم‬‫تعریف‬‫کنید‬:
•‫اگر‬‫ماسک‬‫را‬‫اعمال‬،‫کنید‬‫عملیات‬‫تنها‬‫روی‬‫پیکسل‬‫هایی‬‫که‬‫برای‬‫آن‬‫ها‬‫مقدار‬‫ماسک‬‫نال‬‫نیس‬،‫ت‬
‫انجام‬‫می‬‫شود‬(‫ماسک‬‫باید‬‫تک‬‫کانال‬‫باشد‬).
•‫تابع‬ ‫حاالت‬ ‫همه‬ ‫در‬cv::saturate_cast‫مقدار‬ ‫حوزه‬ ‫در‬ ‫نتایج‬ ‫اینکه‬ ‫از‬ ‫اطمینان‬ ‫برای‬ ‫همیشه‬
‫می‬ ‫قرار‬ ‫استفاده‬ ‫مورد‬ ،‫ماند‬ ‫می‬ ‫باقی‬ ‫شده‬ ‫تعریف‬‫گیرد‬(‫و‬ ‫سرریز‬ ‫از‬ ‫اجتناب‬ ‫برای‬ ‫یعنی‬underflow.)
25
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

26. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫محاسباتی‬ ‫توابع‬ ‫دیگر‬
•‫به‬‫فرم‬‫های‬‫مختلف‬‫توابع‬cv::subtract،cv::absdiff،cv::multiply‫و‬cv::divide
‫هم‬‫نگاهی‬‫بیاندازید‬.
•‫عملگرهای‬‫بیتی‬‫نیز‬‫موجود‬‫هستند‬:cv::bitwise_and, cv::bitwise_or
cv::bitwise_xor,‫و‬cv::bitwise_not.
•‫عملگرهای‬cv::min‫و‬cv::max‫هم‬‫که‬‫مقادیر‬‫بیشینه‬‫و‬‫کمینه‬‫پیکسل‬‫های‬‫متناظر‬‫را‬‫پی‬‫دا‬
‫می‬‫کنند‬‫نیز‬‫بسیار‬‫مفید‬‫هستند‬.
26
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

27. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫محاسباتی‬ ‫توابع‬ ‫دیگر‬
•‫تصاویر‬‫بایستی‬‫اندازه‬‫و‬‫نوع‬‫یکسانی‬‫داشته‬‫باشند‬.‫همچنین‬‫از‬‫آن‬‫جا‬‫که‬‫عملیات‬‫برای‬‫هر‬‫ع‬‫نصر‬‫انجام‬
‫می‬،‫شود‬‫یکی‬‫از‬‫تصاویر‬‫ورودی‬‫می‬‫تواند‬‫به‬‫عنوان‬‫خروجی‬‫مورد‬‫استفاده‬‫قرار‬‫گیرد‬.
•‫تعدادی‬‫عملگر‬‫نیز‬‫که‬‫یک‬‫تصویر‬‫را‬‫به‬‫عنوان‬‫ورودی‬‫می‬،‫گیرند‬‫نیز‬‫وجود‬‫دارند‬:
cv::sqrt
cv::pow
cv::abs
cv::exp
‫و‬cv::log
•‫در‬‫واقع‬‫برای‬‫تقریبا‬‫هر‬‫کاری‬‫که‬‫باید‬‫روی‬‫تصاویر‬‫اعمال‬،‫شود‬‫یک‬‫تابع‬OpenCV‫وجود‬‫دارد‬.
27
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

28. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫عملگرها‬ ‫سربارگذاری‬
•‫در‬OpenCV 2‫بسیاری‬‫از‬‫توابع‬‫محاسباتی‬‫عملگر‬‫متناظر‬‫با‬‫خود‬‫دارند‬‫که‬‫سربارگذاری‬‫شده‬‫اند‬.‫در‬
‫نتیجه‬‫فراخوانی‬cv::addWeighted‫را‬‫می‬‫توان‬‫به‬‫صورت‬‫زیر‬‫نوشت‬:
•‫بسیاری‬‫از‬‫عملگرهای‬C++‫سربارگذاری‬‫شده‬‫هستند‬.
28
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

29. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫عملگرها‬ ‫سربارگذاری‬
•‫در‬‫بین‬‫آن‬‫ها‬‫عملگرهای‬‫بیتی‬&, |, ^, ~،‫توابع‬min, max‫و‬abs‫و‬‫عملگرهای‬‫مقایسه‬‫ای‬<,
<=, ==,!=, >, >=‫وجود‬‫دارند‬.‫که‬‫این‬‫دسته‬‫آخر‬‫یک‬‫تصویر‬8‫بیتی‬‫باینری‬‫برمی‬‫گرداند‬.
•‫همچنین‬‫می‬‫توانید‬‫عملگرهای‬‫ضرب‬‫ماتریسی‬m1*m2،‫وارون‬‫ماتریس‬m1.inv()،‫ترانهاده‬
‫ماتریس‬m1.t()،‫دترمینان‬m1.determinant()،‫نرم‬‫برداری‬, v1.norm()‫ضرب‬‫خارجی‬
v1.cross(v2)‫،ضرب‬‫داخلی‬v1.dot(v2)‫و‬‫از‬‫این‬‫قبیل‬‫را‬‫می‬‫توانید‬‫داشته‬‫باشید‬.
•‫همچنین‬‫می‬‫توانید‬‫عملگر‬op=(‫مثال‬+=)‫را‬‫تعریف‬‫کنید‬.
29
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

30. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫کانال‬ ‫کردن‬ ‫جدا‬‫تصویر‬ ‫های‬
30
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

31. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫کانال‬ ‫کردن‬ ‫جدا‬‫تصویر‬ ‫های‬
•‫خیلی‬‫وقت‬‫ها‬‫می‬‫خواهیم‬‫کانال‬‫های‬‫متفاوت‬‫یک‬‫تصویر‬‫را‬‫به‬‫صورت‬‫مستقل‬‫پردازش‬‫کنیم‬.
•‫برای‬‫مثال‬‫ممکن‬‫است‬‫بخواهید‬‫که‬‫کاری‬‫را‬‫تنها‬‫روی‬‫یک‬‫کانال‬‫تصویر‬‫انجام‬‫دهید‬.‫قطعا‬‫می‬‫ت‬‫وانید‬
‫این‬‫کار‬‫را‬‫از‬‫طریق‬‫یک‬‫حلقه‬‫پویش‬‫تصویر‬‫هم‬‫انجام‬‫دهید‬.
•‫اما‬‫می‬‫توانید‬‫از‬‫تابع‬cv::split‫هم‬‫که‬‫سه‬‫کانال‬‫یک‬‫تصویر‬‫رنگی‬‫را‬‫در‬‫سه‬‫نمونه‬‫مجزای‬
cv::Mat‫کپی‬‫می‬،‫کند‬‫را‬‫هم‬‫استفاده‬‫کنید‬.
•‫تابع‬cv::merge‫دوگان‬‫عمل‬‫قبل‬‫است‬.‫یعنی‬‫این‬‫تابع‬‫یک‬‫تصویر‬‫رنگی‬‫را‬‫از‬‫سه‬‫تصویر‬‫ت‬‫ک‬‫کانال‬
‫می‬‫سازد‬.
31
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

32. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مثال‬
•‫فرض‬‫کنید‬‫می‬‫خواهیم‬‫تصویر‬‫بارانی‬‫خود‬‫را‬‫تنها‬‫به‬‫کانال‬‫آبی‬‫تصویر‬‫اضافه‬‫کنیم‬.‫در‬‫این‬‫صورت‬‫به‬
‫روش‬‫زیر‬‫باید‬‫عمل‬‫کرد‬:
32
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

33. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مثال‬
•‫فرض‬‫کنید‬‫می‬‫خواهیم‬‫تصویر‬‫بارانی‬‫خود‬‫را‬‫تنها‬‫به‬‫کانال‬‫آبی‬‫تصویر‬‫اضافه‬‫کنیم‬.‫در‬‫این‬‫صورت‬‫به‬
‫روش‬‫زیر‬‫باید‬‫عمل‬‫کرد‬:
33
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

34. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫عالقه‬ ‫مورد‬ ‫نواحی‬ ‫تعریف‬
34
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

35. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
ROI
•‫گاهی‬‫اوقات‬‫یک‬‫تابع‬‫پردازشی‬‫بایستی‬‫تنها‬‫روی‬‫یک‬‫بخش‬‫تصویر‬‫اعمال‬‫شود‬.‫در‬‫اینجا‬‫به‬‫شما‬‫نشان‬
‫می‬‫دهیم‬‫که‬‫چگونه‬‫یک‬‫ناحیه‬‫مورد‬‫عالقه‬‫را‬‫درون‬‫یک‬‫تصویر‬‫تعریف‬‫کنید‬.
•‫ا‬‫ولین‬‫مرحله‬‫شامل‬‫تعریف‬ROI‫است‬.‫با‬‫یکبار‬‫تعریف‬ROI،‫می‬‫توان‬‫با‬‫آن‬‫مانند‬‫یک‬‫نمونه‬
cv::Mat‫معمولی‬‫کار‬‫کرد‬.‫نکته‬‫مهم‬‫آن‬‫است‬‫که‬‫نقاط‬ROI‫به‬‫همان‬‫بافر‬‫داده‬‫به‬‫عنوان‬‫تصویر‬‫والد‬
‫اشاره‬‫می‬‫کنند‬.
35
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

36. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
ROI
•‫ناحیه‬‫مورد‬‫عالقه‬‫یک‬‫ناحیه‬‫مستطیلی‬‫را‬‫با‬‫مشخص‬‫کردن‬‫موقعیت‬‫گوشه‬‫باال‬-‫چپ‬(‫دو‬‫پارام‬‫تر‬‫اول‬
‫سازنده‬‫آن‬)‫و‬‫اندازه‬‫مستطیل‬(‫طول‬‫و‬‫عرض‬‫دو‬‫پارامتر‬‫بعدی‬‫هستند‬)‫توصیف‬‫می‬‫کند‬.
•‫یک‬‫راه‬‫تعریف‬ROI،‫استفاده‬‫از‬‫یک‬‫مورد‬cv::Rect‫است‬.
36
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

37. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
ROI
•‫همچنین‬ROI‫می‬‫تواند‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫محدوده‬‫های‬‫سطر‬‫وستون‬‫نیز‬‫توصیف‬‫شود‬.‫یک‬‫محدوده‬‫د‬‫نباله‬
‫ای‬‫پیوسته‬‫است‬‫که‬‫از‬‫یک‬‫اندیس‬‫شروع‬‫و‬‫به‬‫اندیسی‬‫دیگر‬‫خاتمه‬‫می‬‫یابد‬(‫اندیس‬‫آخر‬‫جزء‬‫م‬‫حدوده‬
‫محسوب‬‫نمی‬‫شود‬).‫ساختار‬cv::Range‫برای‬‫نمایش‬‫این‬‫مفهوم‬‫استفاده‬‫می‬‫شود‬.‫بنابراین‬‫یک‬
ROI‫می‬‫تواند‬‫از‬‫دو‬‫محدوده‬‫تعریف‬‫شود‬.
37
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

38. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
ROI
•‫هر‬‫تغییری‬‫در‬ROI‫روی‬‫تصویر‬‫اولیه‬‫در‬‫ناحیه‬‫متناظر‬‫تاثیر‬‫می‬‫گذارد‬.‫چرا‬‫که‬‫تصویر‬‫و‬ROI‫از‬‫داده‬
‫تصویر‬‫به‬‫صورت‬‫اشتراکی‬‫استفاده‬‫می‬‫کنند‬.‫تعریف‬‫یک‬ROI‫داده‬‫ای‬‫را‬‫کپی‬‫نمی‬‫کند‬.
•‫اگر‬‫بخواهید‬‫یک‬ROI‫متشکل‬‫از‬‫چند‬‫خط‬‫یک‬‫تصویر‬‫را‬‫تعریف‬،‫کنید‬‫فراخوانی‬‫زیر‬‫می‬‫تواند‬‫ا‬‫ستفاده‬
‫شود‬:
•‫و‬‫به‬‫صورت‬‫مشابه‬‫برای‬‫یک‬ROI‫متشکل‬‫از‬‫چند‬‫ستون‬‫تصویر‬:
38
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

39. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مثال‬
‫درج‬‫لوگو‬‫بر‬‫روی‬‫تصویر‬
39
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

40. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫رنگ‬ ‫فضاهای‬ ‫تبدیل‬
40
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

41. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫حوزه‬‫رنگی‬RGB
•‫اساس‬‫حوزه‬‫رنگی‬RGB‫استفاده‬‫از‬‫سه‬‫مؤلفه‬‫رنگی‬‫اصلی؛‬،‫قرمز‬‫سبز‬‫و‬‫آبی‬‫باشد‬‫می‬.‫این‬‫سه‬‫رن‬‫گ‬‫به‬
‫این‬‫دلیل‬‫انتخاب‬‫اند‬‫شده‬‫که‬‫با‬‫ترکیب‬‫آنها‬‫توان‬‫می‬‫هر‬‫رنگ‬‫دلخواهی‬‫را‬‫ایجاد‬‫نمود‬.
•‫در‬‫حقیقت‬‫سیستم‬‫بینایی‬‫انسان‬‫نیز‬‫از‬‫های‬‫سلول‬‫مخروطی‬‫شکلی‬‫استفاده‬‫کند‬‫می‬‫که‬‫ن‬‫سبت‬‫به‬
‫های‬‫طیف‬‫رنگی‬،‫قرمز‬‫سبز‬‫و‬‫آبی‬‫حساس‬‫است‬.
•‫این‬‫سیستم‬،‫رنگی‬‫سیستم‬‫فرض‬‫پیش‬‫تصاویر‬‫دیجیتالی‬‫باشد‬‫می‬‫به‬‫این‬‫دلیل‬‫که‬‫ت‬‫صاویر‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬
‫این‬‫سه‬‫مؤلفه‬‫از‬‫محیط‬‫گرفته‬‫شوند‬‫می‬.‫در‬‫زمان‬‫گرفتن‬‫تصویر‬‫از‬،‫محیط‬‫نور‬‫دریافت‬‫شده‬‫ب‬‫ا‬‫استفاده‬
‫از‬‫فیلترهای‬‫رنگی‬‫به‬‫سه‬‫مؤلفه‬،‫قرمز‬‫سبز‬‫و‬‫آبی‬‫تجزیه‬‫شده‬‫و‬‫ذخیره‬‫شوند‬‫می‬.
41
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

42. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫مشکالت‬RGB
•‫متأسفانه‬‫تفاضل‬‫ها‬‫رنگ‬‫در‬‫حوزه‬RGB‫راهکار‬‫مناسبی‬‫برای‬‫گیری‬‫اندازه‬‫میزان‬‫شباهت‬‫دو‬‫رنگ‬
‫باشد‬‫نمی‬.‫در‬‫واقع‬‫این‬‫حوزه‬‫رنگی‬‫از‬‫یکنواختی‬‫ادراکی‬‫برخوردار‬‫باشد‬‫نمی‬.‫این‬‫به‬‫این‬‫معن‬‫ی‬‫است‬
‫که‬‫دو‬‫رنگ‬‫با‬‫تفاضل‬،‫مشخص‬‫ممکن‬‫است‬‫به‬‫یکدیگر‬‫شبیه‬‫باشند‬‫در‬‫صورتی‬‫که‬‫دو‬‫رنگ‬‫دیگر‬‫با‬
‫همان‬‫میزان‬‫تفاضل‬‫گونه‬‫هیچ‬‫شباهتی‬‫به‬‫یکدیگر‬‫نداشته‬‫باشند‬.
•‫در‬‫حوزه‬RGB،‫مولفه‬‫روشنایی‬‫از‬‫مولفه‬‫رنگ‬‫جدا‬‫نیست‬.
•‫با‬‫توصیف‬‫انسان‬‫از‬‫رنگ‬‫ها‬‫مغایرت‬‫دارد‬.
•‫به‬‫منظور‬‫حل‬‫این‬‫مشکل‬‫فضاهای‬‫رنگی‬‫دیگری‬‫همچون‬‫مثال‬HSV،CIE L*a*b*،...‫معرفی‬‫شده‬
‫اند‬‫که‬‫هر‬‫یک‬‫دارای‬‫خواص‬‫متفاوتی‬‫هستند‬.
42
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

43. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫دیگر‬ ‫رنگی‬ ‫فضاهای‬
•‫حوزه‬‫رنگی‬HSV‫و‬HLS‫دوحوزه‬‫رنگی‬‫متداول‬‫دیگری‬‫هستند‬‫که‬‫ترین‬‫مهم‬‫خاصیت‬‫آنها‬‫این‬‫است‬
‫که‬‫ها‬‫رنگ‬‫رابه‬‫صورت‬3‫مؤلفه؛‬،‫رنگ‬‫درجه‬‫اشباع‬‫و‬‫میزان‬‫روشنایی‬‫که‬‫انسان‬‫نیز‬‫برای‬‫توصیف‬‫ر‬‫ها‬‫نگ‬
‫ازآنها‬‫استفاده‬،‫کند‬‫می‬‫ارائه‬‫دهند‬‫می‬.
•‫فضای‬‫رنگی‬‫دیگری‬‫معرفی‬‫شده‬‫است‬‫که‬‫دارای‬‫خاصیت‬‫یکنواختی‬‫ادراکی‬‫باشد‬‫می‬.‫این‬‫فض‬‫ای‬‫رنگی‬
CIE L*a*b*‫نام‬‫دارد‬.‫با‬‫تبدیل‬‫تصاویر‬‫به‬‫این‬‫حوزه‬،‫رنگی‬‫تفاضل‬‫اقلیدسی‬‫بین‬‫رنگ‬‫پ‬‫ها‬‫یکسل‬‫و‬
‫رنگ‬‫هدف‬ً‫ال‬‫کام‬‫معنادار‬‫بوده‬‫و‬‫این‬‫تفاضل‬‫معرف‬‫میزان‬‫شباهت‬‫بین‬‫دو‬‫رنگ‬‫خواهد‬‫بود‬.
•‫یکی‬‫دیگر‬‫از‬‫این‬‫های‬‫حوزه‬‫رنگی‬YCrCb‫است‬‫که‬‫در‬‫ذخیره‬‫سازی‬‫تصاویر‬‫با‬‫فرمت‬JPEG‫مورد‬
‫استفاده‬‫گیرد‬‫قرارمی‬
43
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

44. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
cvtColor
•‫تبدیل‬‫در‬‫حوزه‬‫رنگ‬‫به‬‫سادگی‬‫و‬‫توسط‬‫تابع‬cv::cvtColor‫کتابخانه‬OpenCV‫قاب‬‫ل‬‫انجام‬‫است‬.
‫مثال‬‫بیایید‬‫تا‬‫حوزه‬‫رنگی‬RGB‫تصویر‬‫ورودی‬‫را‬‫به‬CIE L*a*b*‫تبدیل‬‫نماییم‬:
cv::cvtColor(image, converted, CV_BGR2Lab);
44
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

45. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
cvtColor
•‫نوع‬‫ها‬‫پیکسل‬‫در‬‫تصویر‬‫خروجی‬‫همانند‬‫نوع‬‫ها‬‫پیکسل‬‫در‬‫تصویر‬‫ورودی‬‫خواهد‬‫بود‬.‫اما‬‫باید‬‫ت‬‫وجه‬
‫داشت‬‫که‬‫همواره‬‫دامنه‬‫مقادیر‬‫ها‬‫پیکسل‬‫به‬‫حوزه‬‫رنگی‬‫تصویر‬‫وابسته‬‫است‬.‫برای‬‫مثال‬‫در‬‫ت‬‫صاویر‬‫با‬
‫حوزه‬‫رنگی‬CIE L*a*b*‫مقادیر‬‫ها‬‫پیکسل‬‫درکانال‬L‫دربازه‬0‫تا‬100‫های‬‫ودرکانال‬a‫و‬b‫دربازه‬
127-‫تا‬127‫باشد‬‫می‬.
•‫کتابخانه‬OpenCV‫از‬‫های‬‫اکثرحوزه‬‫رنگی‬‫پشتیبانی‬‫کند‬‫می‬‫و‬‫تنها‬‫در‬‫زمان‬‫تبدیل‬‫الزم‬‫است‬‫پ‬‫ارامتر‬
‫مناسب‬‫به‬‫تابع‬‫تبدیل‬‫داده‬‫شود‬.
•‫همچنین‬‫توان‬‫می‬‫تصویر‬‫را‬‫به‬‫فرم‬‫خاکستری‬‫تبدیل‬‫نمود‬‫که‬‫در‬‫نتیجه‬‫تصویر‬‫خروجی‬‫شام‬‫ل‬‫یک‬
‫کانال‬‫خواهدبود‬.
cv::cvtColor(color, gray, CV_BGR2Gray);
45
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

46. ‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
46
‫در‬ ‫شده‬ ‫مطرح‬ ‫نکات‬ ‫مبنای‬ ‫بر‬ ‫ها‬ ‫اسالید‬ ‫این‬‫فرادرس‬
«‫با‬ ‫تصویر‬ ‫پردازش‬ ‫آموزش‬»
‫است‬ ‫شده‬ ‫تهیه‬.
‫به‬ ‫آموزش‬ ‫این‬ ‫مورد‬ ‫در‬ ‫بیشتر‬ ‫اطالعات‬ ‫کسب‬ ‫برای‬‫مراجعه‬ ‫زیر‬ ‫لینک‬‫نمایید‬.
faradars.org/fvimg9405
‫پردازش‬‫تصویر‬‫با‬
faradars.org/fvimg9405
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org