پردازش تصویر با matlab

Matlab متلب چیست و چه کاربردی دارد؟

متلب یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و محبوب نسل چهارم بوده و برای محاسبات ریاضی و آنالیز عددی با قدرت بالا، یک محیط نرم افزاری محسوب می شود. با هر زبان برنامه نویسی سطح بالای دیگر می توان در محیط و نرم افزار متلب کدنویسی کرد. متلب از دو سرواژه Matrix (ماتریس) و Laboratory (آزمایشگاه) گرفته شده است. متلب یک برنامه مبتنی بر ماتریس است به همین دلیل تمامی داده ها در این زبان به صورت ماتریس ذخیره می شوند. رابط گرافیکی متلب با زبان جاوا نوشته شده در صورتی که محیط متلب براساس زبان C می باشد. با زبان C و ++C نیز می توان در محیط متلب کدنویسی کرد. پردازش تصویر، پردازش های سیگنال، رباتیک، شبیه سازی، علوم کامپیوتر و ارتباطات از جمله کارهایی هستند که با کمک نرم افزار متلب انجام می شوند. برای استفاده از برنامه متلب، این برنامه به 5 بخش تقسیم بندی می شود. زبان متلب، محیط کاری، گرافیک، توابع ریاضی و API پنج بخش این برنامه هستند. از توابع ریاضی برای تجزیه و تحلیل اعداد و جبر خطی و از توابع گرافیکی برای تجسم اطلاعات استفاده می شود. محیط کاری نیز فضای لازم برای کدنویسی را فراهم می کند.

پیدایش نرم افزار متلب مربوط به چه زمانی است؟

در اواخر دهه 70 کلو مولر استاد ریاضی دانشگاه و موسس شرکت Mathworks آمریکا برای کمک به دانشجویان خود، نرم افزار متلب را ارائه کرد. در سال 1983، لیتل و بانگارت، برنامه متلب را از حالت دانشجویی خارج کرده و با زبان C بازنویسی کرده و به صورت تجاری آن را منتشر کردند. از سال 84 میلادی این نرم افزار وارد بازار شد و در دسترس عموم قرار گرفت. نماد این نرم افزار نیز برگرفته از معادله طول موج است.

ویژگی ها و مزایای استفاده از نرم افزار متلب چیست؟

به طور کلی نرم افزار متلب Matlab، یک برنامه بسیار قوی برای انجام محاسبات است که در اکثر رشته های مهندسی، فیزیک، شیمی و ریاضی کاربرد دارد. در زیر تعدادی از کاربردهای نرم افزار متلب را به اختصار بیان می کنیم.

کاربردهای نرم افزار متلب :

• سیستم های تعبیه شده
• پردازش فیلم و تصویر
• پردازش سیگنال و مخابرات
• امور مالی
• زیست شناسی محاسباتی
• جبر خطی
• معادلات جبری
• آنالیز و پردازش داده
• تبدیل داده
• ساخت نمودار و منحنی
• استفاده از ماتریس و آرایه
• محاسبات عددی
• ادغام
• آزمون و اندازه گیری
• اینترنت اشیا
• رباتیک
ارتباطات بی سیم

موارد بالا بخشی از کاربردهای نرم افزار متلب بود در ادامه به بیان ویژگی های این نرم افزار می پردازیم.

ویژگی های نرم افزار متلب :

نرم افزار متلب برای حل مشکلات و رفع خطا، دارای یک محیط برای کارهای تکراری است.
متلب کارایی و عملکرد بالایی در کدنویسی دارد.
متلب دارای توابع گسترده برای انجام محاسبات پیچیده ریاضی و عددی می باشد.
استفاده از نرم افزار متلب برای نمونه سازی سریع اولیه بسیار مناسب است.
در نرم افزار متلب بدون استفاده از Satckoverflow می توانید از مستندات موجود در کتابخانه های این برنامه استفاده کنید.
از دیگر ویژگی های نرم افزار متلب می توان به قابلیت گرفتن خروجی به زبان C و ++C اشاره کرد و همچنین قابلیت گرفتن خروجی های گرافیکی در قالب نمودار به وسیله این برنامه وجود دارد.
سهولت در استفاده از دیگر ویژگی های نرم افزار متلب است.
نرم افزار متلب قابلیت پشتیبانی از کتابخانه های ActiveX و NET. را دارد.
سیستم عامل های مختلف مانند ویندوز، لینوکس و مکینتاش قابلیت پشتیبانی از نرم افزار متلب را دارند.
نرم افزار متلب دارای محیط توسعه پیشرفته وامکانات زیاد برای رسم نمودار، اجرا و اشکال زدایی و غیره می باشد و تمامی این امکانات باعث سهولت کار و افزایش کارایی برنامه می شود.
نرم افزار متلب محیطی را برای شبیه سازی رفتار سیستم ها در اختیار برنامه نویسان قرار می دهد تا بتوانند تغییرات را به صورت آنی متوجه شوند.
مدل سازی فیزیکی، واقعیت مجازی، پردازش تصویر، طراحی فیلتر و منطق فازی از دیگر ویژگی های این نرم افزار می باشد.
دسترسی به منابع خارج از متلب مانند صوت، عکس و داده های real time و پردازش این مقادیر از طریق نرم افزار متلب امکان پذیر است.
نرم افزار متلب Matlab از ساختارهای مختلف داده ها پشتیبانی می کند.
برای یادگیری متلب و استفاده از آن و همچنین برای حل مشکلات این نرم افزار منابع زیادی به صورت رایگان وجود داشته و کاربران نرم افزار متلب تجربیات و مطالب خود را در اینترنت با یکدیگر اشتراک گذاری می کنند. از این روی نرم افزار متلب دارای جامعه آماری پشتیبانی وسیع و گسترده ای می باشد.
در ادامه به استفاده از متلب در پردازش تصویر اشاره می کنیم.

پردازش تصویر چیست؟

پردازش تصویر یا Image Processing به فرآیند پردازش تصاویر گرفته شده از طریق حسگرهای دیجیتال یا دوربین های معمولی و تبدیل آن ها به یک تصویر دیجیتال گفته می شود. بر روی این تصاویر دیجیتال به دست آمده عملیاتی صورت می گیرد تا به نتایج و اطلاعاتی دست یابیم. پردازش تصویر در حوزه های مختلفی از جمله پزشکی، سنجش از راه دور، صنعت و غیره کاربرد دارد. طبق تحقیقات انجام شده، بیشترین پردازش های حسی، مربوط به حس بینایی است. هرآنچه که می بینیم در قالب تصویر می باشد. به همین دلیل تعریف تصویر نیز در این مطلب خالی از لطف نیست.

تصویر چیست؟

نمایش بصری داده ها را تصویر می گویند. واحد تشکیل دهنده تصاویر، پیکسل می باشد. پیکسل ها به تصویر، رنگ، کیفیت و وضوح، تیرگی یا سایه می دهند. تصاویر به صورت دوبعدی و تابعی از X و Y، یا به صورت سه بعدی و تابعی از X و Y و Z نیز نمایش داده می شوند.

پردازش تصویر با متلب چگونه است؟

تصاویر تک رنگ و خاکستری، تصاویر باینری، تصاویر نمایی شده و تصاویر RGB توسط نرم افزار متلب برای پردازش تصویر پشتیبانی می شود. مجموعه ای از توابع موجود در متلب به عنوان الگوریتم های پردازش این تصاویر به کار می روند. بخش بندی تصاویر، کاهش نویز، تبدیلات هندسی، انطباق تصویر و پردازش سه بعدی تصویر از کاربردهای الگوریتم های پردازش تصویر در نرم افزار متلب هستند. تصاویر در متلب با تابع دو بعدی نمایش داده می شوند. عملیاتی مانند باینری سازی تصویر، رفع تاری تصویر، بهبود کنتراست، تشخیص لبه، Image sharpening و غیره از جمله مواردی هستند که با توابع موجود در متلب برای اعمال الگوریتم های پردازش تصویر اجرا می شوند.

آنچه خواهید آموخت

از آن جا که یادگیری نرم افزار بدون انجام تمرینات و پروژه های عملی امکان پذیر نمی باشد آموزش این دوره مبتنی بر روش TPH خواهد بود.

پیش نیاز :

دوره MATLAB پایه

مباحث دوره به اختصار به شرح زیر می باشد :

• انواع تصویر و فرمت قابل شناسایی در MATLAB
• خواندن، نمایش و ذخیره تصاویر
• تبدیل نوع و ابعاد تصویر
• اعمال عملیات هندسی بر روی تصویر
• انواع نویز تصویر
• اعمال فیلتر حوزه مکان و فرکانس بر روی تصویر
• بهبود و ارتقای کیفیت تصویر
• آنالیز تصاویر
• تحلیل آماری و فشرده سازی
• کار با تصاویر باینری
• شناسایی و استخراج اشیاء
• خواندن تصاویر از وب کم و دوربین