ÇOK BOYUTLU SİNYAL İŞLEME

GİRİŞ Günümüzde elektronik cihazlar hayatlarımızın çok büyük bir kısmını kaplıyor ve her türlü bilgi alışverişi ve çeşitli verilerin elde edilmesi bu cihazlarla sağlanmakta.Bu cihazlar bu tür işlemleri çeşitli sinyal tiplerini dönüştürerek ve işleyerek gerçekleştirmektedirler.Bundan yola çıkarak çok boyutlu bir sinyal olan görüntü sinyalinin işlenmesini anlatan ‘Dijital Görüntü İşleme’ konusundan bahsedeceğim..

Sinyallerin Boyutlarına Göre Sınıflandırılması Tek boyutlu sinyal İki boyutlu sinyal Üç boyutlu sinyal

İşaret,bir ya da daha fazla bağımsız değişkenin fonksiyonu olabilir . Eğer sinyal,tek bir bağımsız değişkenin fonksiyonu ise tek boyutlu sinyal olarak adlandırılır. Örneğin konuşma işareti,tek bağımsız değişkenin,yani zamanın fonksiyonudur.Bu nedenle konuşma işareti,tek boyutlu bir işarettir.

Eğer sinyal M adet bağımsız değişkenin fonksiyonu ise M boyutlu sinyal denir. Görüntü işareti(örneğin bir fotoğraf) ise iki boyutludur.Burada bağımsız değişkenler uzaysal koordinatlardır. 3 boyutlu işarete de video işaretini örnek verebiliriz.Video işaretinin bağımsız değişkenleri uzaysal koordinatlar ve konumdur.

GÖRÜNTÜ İŞARETİNİN İŞLENMESİ Resimlerin bilgisayar ortamında değerlendirilebilmeleri için veri formatlarının bilgisayar ortamına uygun hale getirilmeleri gerekmektedir. Bu dönüşüme sayısallaştırma (digitizing) adı verilir.

Sayısal bir resim deyince akla analog bir sinyalin sayısal bir sinyale dönüştürülmesi gelmelidir. Bu da obje tarafından yayılan enerjinin (analog sinyal) bir algılayıcı tarafından öngörülen elektromanyetik aralıkta algılanarak sayısal sinyal haline dönüştürülmesi ile olanaklıdır.  

Görüntü işleme,dijital bir resim haline getirilmiş olan gerçek yaşamdaki görüntülerin,bir girdi resim olarak işlenerek,o resmin özelliklerinin ve görüntüsünün değiştirilmesi sonucunda yeni bir resmin oluşturulmasıdır.

Resimler genellikle analog ortamlardan dijital ortamlara geçirildiği için bozukluk içerir.Görüntü işleme bu hataları düzeltmek için kullanılabilir.Görüntü işareti,digital sinyal işleme(DSP)yöntemi ile işlenir.

Dijital Sinyal İşleme:İşaretlerin sayısal yöntemlerle işlenmesi anlamına gelir. Karşılan birçok sinyal analogtur.Sayısal sinyal işleme,analog sinyalleri işlemek için iyi bir seçenektir. Bunun için analog sinyal ve sayısal işlemci arasında bir ara birime ihtiyaç duyulur.Bu ara birim analogtan-sayısala dönüştürücü( A/D ) olarak adlandırılır.A/D dönüştürme işlemi 3 basamaktan oluşur: Örnekleme,nicemleme ve kodlama. Oluşan bu dijital işaret, digital işaret işlemcisinde işlenir.Ardından ise analog işarete çevrilir.Bunu sağlayan birime ise dijitalden-analoga dönüştürücü ( D/A ) denir.

SAYISAL İŞARET İŞLEMENİN ÜSTÜNLÜKLERİ Gürültü ve bozulmalardan daha az etkilenir. Sayısal yöntemlerin kesinliği daha yüksektir. Sayısal işaretlerin saklanması daha kolaydır . Sayısal yöntemler daha esnektir. Sayısal sistemler daha kararlıdır . Bazı işlevler sadece sayısal yöntemlere uygundur. Bilgisayarların yaygın kullanımı mevcuttur.

GÖRÜNTÜ İŞLEMEK İÇİN NELER YAPILIR? Gürültü temizlemek Parlaklığı ayarlamak Koyuluk ayarlamak Görüntü keskinleştirmek ve bulanıklaştırmak Doğru renk ayarlamak

GÖRÜNTÜ İŞLEMEDE TEMEL KAVRAMLAR Piksel(pixel):Sayısal görüntü M ve N sayılarında satır ve sütunlardan oluşur ve satır ve sütunların kesiştiği her bölgeye piksel denir. Başka bir şekilde anlatmak gerekirse; ekranda oluşan görüntüler noktalardan oluşur.Noktalar kare şeklindedir.Resim büyütüldüğünde bu noktalar fark edilebilir.Ekranda kontrol edilebilen en küçük noktalara piksel denir.

Bir pikselin iki temel özelliği söz konusudur: 1)Radyometrik Özelliği:Pikselin algılandığı elekromanyetik spekrumdaki gri değeri. 2)Geometrik Özelliği: Görüntü matrisinde sahip olduğu matris koordinatları.

Bir piksel kırmızı,yeşil ve mavi renklerin karışımından oluşur. Piksel yoğunluğu arttırıldığında görüntü netleşir.

Niteliklendirme: Görüntünün piksel değerlerinin belli aralıklarda olması, meydana gelen görüntünün niteliğini değiştirir. Mesela 0 beyazı ve n-1’de siyahı temsil ederse bu değerler arası gri tonlarını ifade eder.Burada n=2^b olmak üzere,b değeri görüntünün 1 pikselini ifade etmek için gereken bit sayısıdır.Buradan yola çıkarsak görürüz ki b=1 ise resim sadece 0 ve 1’lerden oluşur demektir ve buna ikili resim(binary image) denir.

Ayrıklaştırma: Analog görüntünün sayısal sistemde ifade edilebilmesi için önce uzaysal boyutlarda sonlu sayıda ayrık parçaya bölünmesi(örnekleme),sonrada her bir parçadaki analog parlaklık değerinin belli sayıda ayrık sayısal seviyelerden biri ile ifade edilmesi(kuantalama) gerekir.

Çözünürlük: Bir defada ekranda görüntülenebilen piksel sayısına denir Çözünürlük: Bir defada ekranda görüntülenebilen piksel sayısına denir. Örneğin 800x600 denildiğinde 800 sütun ve 600 satır kullanıldığı, bunların çarpımı olan 480000,toplam piksel sayısını verir. Çözünürlük ne kadar yüksek ise,görüntü o kadar yüksek frekansta örneklenmiş olur ve görüntüdeki ayrıntılar o kadar belirginleşir.

SAYISAL SÜZME Alınan sinyale karışan bazı gürültü faktörleri ölçümü ve ölçüm sonucunu olumsuz yönde etkilemektedir.Alınan ve kuvvetlendirilen işaret,çoğu zaman analog işaret işleme ünitelerinden geçtikten sonra bile fark edilebilir düzeyde gürültü bileşenleri taşıyor olabilir. Bu distorsiyonlar,sayısal işaret işleme katında uygun sayısal filtreler kullanılarak daha da bastırılabilir.