ازالة الضجيج باستخدام المنطق الضبابي

[wazzz 79]

في السنوات الماضية دخلت التقنيات الضبابية مجال الرؤية الحاسوبية ومعالجة الصور بقوة وامست تنافس الطرق الكلاسيكية من حيث الجودة والاداء , ونذكر بالتحديد الفلاتر الغير خطية لمعالجة الصور. العديد من الطرق والمنهجيات تم العمل عليها وطرحها حتى الآن . كما تتبين اهمية وقوة الاستدلال الضبابي في اوجها بحالات عدم اليقين uncertainty التي تؤثر على عملية استخراج المعلومات من المعطيات المخربة بالضجيج في الصور على سبيل المثال لا الحصر .

معاملات الاستدلال الضبابي المقادة بالقواعد If Else action هي معاملات غير خطية بحيث تتبنى قواعد ضبابية fuzzy rule لمعالجة معطيات الصور . يوجد العديد من المعاملات operators الضبابية المتوفرة لحل العديد من مشاكل معالجة الصور بما في ذلك تنعيم الصورة somoothing , استخراج الحواف , شحذ الصور Sharpening . الخ .....

يوجد صنف جديد من معاملات الاستدلال الضبابي التي تتعامل مع ازالة وحذف الضجيج من الصور يدعى الفلتر PWL-Fire هذا الفلتر مبني على piecewise linear fuzzy بحيث يتغير شكل هذا الفلتر بشكل ديناميكي بحيث يعتمد على خصائص الصورة المحلية بالاعتماد على هذا التصميم يمكن تقديم طريقة فعالة لإزالة الضجيج بحيث لا تؤثر سلبا على دقة وجودة الصورة .

الفلتر الذي سنتعامل معه يعتمد بشكل اساسي على معالجة نافذة جوارات البكسل Window-Based بحيث نجد اننا لا نعالج فقط كل بكسل لوحدة وانما نعالج ايضاً مجموعة البكسلات المجاورة الثمانية حسب حجم النافذة التي نتعامل معها وعندما يختلف حجم النافذة تختلف القواعد التي سنتعامل معها ولكن الحجم 3*3 هو الحجم المثالي للعمل وهو ما سنعتمد عليه في الطريقة المطروحة .

تقوم عملية المعالجة على تطبيق قواعد ضبابية لتقدير معدل التصحيح اللازم اجراؤه وفق قواعد من الشكل if then else

وفي حال تحققت احدى القواعد نقوم بعملية تصحيح قيمة البكسل اللونية الرمادية Luminance بينما لا نقوم باي تعديل في حال عدم تحقق اي من القواعد .

لنفرض على سبيل المثال اننا امام صورة X ويكون X(n) هو قيمة البكسل اللونية الرمادية في المكان n في الصورة المميزة بالضجيج ليكن لدينا W(n) الذي يمثل مجموعة من بكسلات الجوار للبكسل المعالج بحيث نجد ان البكسلات المجاورة هي البكسلات التي تقع ضمن النافذة 3*3 حول البكسل المعالج X(n) .

W(n)= { Xj(n) ; j=1,2,3,4,5,6,7,8 }

يمكن تعريف متحولات الدخل للمعامل بانها الفروق بين تدرجات الرمادي luminance differences .

Xj (n) = Xj (n) – X(n)

ان متحول الخرج y(n) يمثل التعديل اللازم القيام به واضافة هذه القيمة الى قيمة لون البكسل الاصلية X(n) , الامر الذي يؤدي الى قيمة تدرج رمادي جديدة ممثلة بالمعادلة :

Y(n) = X(n) + Y(n) old

باستعمال القواعد الضبابية يقوم المعامل اللاخطي بالمطابقة maping بين مجموعة متحولات الدخل ومتحول الخرج , بحيث ينتج بالنهاية معامل التعديل الذي يقوم بحذف اشارة الضجيج .

كي نقوم بزيادة فعالية هذه الطريقة نقوم بتطبيق الفلتر بشكل عودي على معطيات الصورة بحيث تعطي قيمة y(n) الجديدة قيمة التدرج الرمادي للبكسل المعالج X(n) في نهاية المعالجة .

عندما نتعامل مع L مستوى تدرج رمادي فإن القيم التي تاخذها متحولات الدخل والخرج تكون ضمن المجال [-L+1, L-1]

بالنسبة للمجموعات الضبابية التي تمثل دخل للعملية فإننا نقوم بتعريف مجموعتين ضبابيتين LP,LN .

large positive , large Negative . ان قيمة تابع الانتماء mLN للمجموعة الضبابية LN يمثل بكل بساطة بالشكل التالي :

mLN(u) = mLP(-u)

بينما تاخذ المجموعة الضبابية mLP الشكل 2 :

تتعامل القواعد الضبابية مع العديد من الاشكال والنماذج المختلفة للنافذة كي تقوم بالكشف عن الضجيج . على سبيل المثال يمكن اعتبار النموذج التالي المشكل من تدرجات لونية ل 3 بكسلات x2,x4,x6 . بالتالي نجد ان الفروق بين التدرجات اللونية سيتم تقيمها وفق التالي x2=x2-x, x4=x4-x,x6=x6-x . بسبب التناظرية في عملية المعالجة فإنه يمكننا توليد زوج من القواعد الضبابية بحيث تكون معرفة بالشكل التالي :

تعني PO موجب positive و تعني NE سلبي negative التي تمثل singeltons متمركزة حول L-1 و –L+1 .

تم استعمال القواعد التالية على النافذة :

يجدر الذكر بان هذه القواعد السابقة هي مصممة لمعالجة موجات الضجيج الحدية السالبة والموجبة ,

بالنسبة للخرج يتم تقيمه رقمياً وفق التالي :

New Luminance = Old Luminance + Variance

Variance = (L-1) (λ1 – λ2) :

λ1 = Max { Min { mLP (ΔXj) : j  Ai} , I = 1 .. N}

λ2 = Max { Min { mLN (ΔXj) : j  Ai} , I = 1 .. N}

ان آلية حفظ التفاصيل للفلتر تعتمد بشكل رئيسي على اختيار براميترات المجموعة الضبابية a,b . بالتاكيد فإن تحديد شكل المجموعات الضبابية LP,LN يهدف في النهاية الى اداء تصحيح كامل للضجيج في حال كان كمية مطال الضجيج عالياً .في حال وجود مطال صغير من الضجيج فإنه على العكس عملية التحسين smoothing تقلل كي تقدم حفظ افضل للصورة والاكساء . ان الضجيج المعالج يدعى ضجيج من النوع Salt and pepper noise وهو شكل من اشكال الضجيج الذي يحدث للصورة بحيث نلاحظ ظهور بكسلات عشوائية بيضاء وسوداء. يوجد العديد من المنهجيات والتقنيات الكلاسيكية كفلتر ميديان median , او فلاتر التشكيلي الثنائية morphological ...الخ

إعداد م. وسيم أبوزينة

بعض النتائج التجريبية

تم تعديل 21 May 2012 بواسطه wazzz

[wazzz 79]

ارجو ان ينال الموضوع اعجابكم