علی اکبر کیایی خوش‌رودباری

علی اکبر کیایی خوش‌رودباری


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print


دانشکده  مهندسی

گروه آموزشی  کامپیوتر

اطلاعیه دفاع از طرح پیشنهادی رساله دکتری در رشته مهندسی کامپیوتر

 

عنوان:

پردازش تصویر در دامنه‌ی دیفرانسیل برداری دل

 

استاد راهنما:

دکتر حسن ختن‌لو

 

اساتید ممتحن:

دکتر محمدامین مهدوی

دکتر هادی دلاوری

دکتر میرحسین دزفولیان

 

پژوهشگر:

علی اکبر کیایی خوش‌رودباری

 

تاریخ دفاع:

چهارشنبه 18/11/96 ساعت 14

 

مکان:

سالن سمعی بصری همکف (سمینار 2 عمران)

 

 

Bu-Ali Sina University

 

Faculty of Engineering

 

Department of Computer Engineering

 

Thesis submitted for Ph.D. in computer Engineering-Artificial Intelligence

 

Title:

The vector differential, Del, domain image processing 

 

Supervisor:

Dr.Hassan Khotanlou

 

Reviewers:

Dr. Mohammad Amin Mahdavi

Dr. Hadi Delavari

Dr. Mir Hossein Dezfoulian

 

Author:

Akbar Kiaei Khoshr0odbari

 

Feb. 07, 2018

 

چكيده: موضوع این پایان‌نامه، استفاده از عملگر دل (Del operator) برای انتقال یک تصویر از میدان عددی به برداری است. در پردازش تصویر، روشی که بتواند یک تصویر را از میدان عددی به برداری برده و به میدان عددی بازگرداند وجود ندارد. به‌عبارتی‌دیگر، یکی از چالش‌هایی که در پردازش تصویر وجود دارد این است که هرچند روش‌های مبتنی بر گرادیان به نظر تصویر را به فرم برداری درمی‌آوردند، اما این تنها در کاربردهایی از آن صادق است که نیاز به بازسازی تصویر نباشد. در مواردی که نیاز به بازسازی تصویر باشد، در عمل این روش‌ها از تصویر لاپلاس می‌گیرند تا بتوانند به کمک حل معادله‌ی پواسن به فضای تصویر برگردند. اما عمل لاپلاس گیری فضای تصویر را از میدان عددی به برداری نمی‌برد، بلکه در همان میدان عددی مانده و فقط دامنه‌ی آن تغییر می‌کند. بنابراین این روش‌ها تنها در حالتی که نیاز به بازگشت به میدان عددی نباشد می‌توانند از مزایای میدان برداری بهره ببرند و در حالتی که تصویر نیاز به بازسازی دارد، از هیچ‌یک از اطلاعات، دست‌کاری‌ها، و تبدیل‌هایی که فقط در میدان برداری معنی دارند نمی‌توانند استفاده کنند.  راهکار ارائه‌شده در این پایان‌نامه برای تغییر میدان از عددی به برداری، کمک گرفتن از دیفرانسیل ریاضی است. بر اساس دیفرانسیل، یک تصویر دیجیتال (که با آن مانند یک ماتریس عددی رفتار می‌شود)، در دو راستای افقی و عمودی تحت تأثیر عملگر دل قرار می‌گیرد و تبدیل به یک ماتریس برداری می‌شود. درنتیجه، تصویر تبدیل‌ یافته دارای هندسه، اندازه و اطلاعات کاملاً متفاوتی نسبت به تصویر اصلی است، زیرا عملگر دل تصویر را از میدان عددی به برداری تبدیل می‌نماید. برای بررسی صحت و کارایی این تبدیل، تعدادی از کاربردهای پردازش تصویر نیز در این پایان‌نامه ارائه‌شده و مورد ارزیابی قرارگرفته‌اند. ازجمله‌ی این کاربردها می‌توان به قطعه‌بندی تصویر، آمیختگی تصویر، معیار ارزیابی عینی تصویر، تکمیل‌سازی تصویر و ویرایش تصویر اشاره نمود. روش‌های تبدیل تصویر که تاکنون ارائه‌شده‌اند مبتنی بر تبدیل دامنه‌اند  و به‌موجب آن¬ها تصویر همچنان در میدان عددی باقی می‌ماند؛ اما هدف این پایان‌نامه تبدیل تصویر از میدان عددی به میدان برداری است. نتیجه‌گیری آن‌که، تبدیل تصویر از میدان عددی به برداری منجر به دسترسی گسترده‌ای از اطلاعات، تبدیل‌های خطی و غیرخطی و تغییراتی است که منحصر به بردارها بوده و در میدان عددی تعریف نمی‌شوند. همچنین، در این پژوهش برای بازسازی تصویر اصلی از میدان برداری ایجادشده، روش‌های مختلفی ارائه‌شده است. دستاورد اساسی این پایان‌نامه رابطه‌ی رفت و برگشتی است که تصویر را از میدان عددی به برداری برده و برمی‌گرداند. به‌نوبه‌ی خود، این مهم منجر به پردازش تصویر در میدان برداری می‌شود که برای کاربردهای مختلف پردازش تصویر، به‌خصوص موارد ذکرشده در بالا، منجر به رفع بعضی از مشکلات و نتایج بهتر می‌شود.

 

واژه¬های کلیدی: عملگر دل، قطعه‌بندی تصویر، آمیختگی تصویر، تکمیل‌سازی تصویر، ویرایش تصویر، کانتور فعال


 

Abstract - The subject of this dissertation is the use of the Del operator to transfer an image from the scalar field to the vector one. In image processing, there is still no method has been introduced to take an image from a scalar field to the vector field and return. In other words, one of the challenges in image processing is that although gradient-based methods formulate the image from scalar to the vector one, this is true only for applications that do not require image reconstruction. In cases where image reconstruction is needed, in practice these methods take the Laplace of images to return to the image space by solving the Poisson equation. But the Laplace action does not map the image space from the scalar field to the vector one; it stays in the same numerical field and only the domain changes. Therefore, these methods can only benefit from the advantages of the vector field when it is not necessary to return to the scalar field. However, in cases where the image requires reconstruction, the information, manipulations, and conversions that only mean in the vector field make no sense. The solution presented in this thesis is using mathematical differentialization to change the field from scalar to vector. According to differential, a digital image (treated like a scalar matrix) is affected by the Del operator in two horizontal and vertical directions, which makes a vector matrix. As a result, the transformed image has a different geometry, size, and information than the original image, because the Del operator converts the image from the scalar field to the vector one. To check the accuracy and efficiency of the proposed transformation, a number of image processing applications have also been presented and evaluated in this thesis. These include image segmentation, image fussion, objective evaluation criteria and image completion. The image transformation methods that have been proposed so far are based on domain conversion, and so the image remains in scalar field. However, the purpose of this dissertation is to transform the image from the scalar field to the vector field. The conclusion is that the transformation of the image from the scalar field to the vector one leads to access to a wide range of information, linear and nonlinear transformations, and manipulations that are unique to the vectors and are not defined in the scalar field. Besides, in this research, a variety of methods have been developed to rebuild the main image geometry from the vector field. The main achievement of this thesis is the return-and-back relationship that takes and retrieves the image from the scalar field to the vector one. In turn, this leads to image processing in the vector field; for the various applications of image processing, especially those mentioned above, leads to overcome previousely disadvantages and so obtain better results.

Keywords: Del operator, Image Segmentation, Image Fusion, Image Completion, Image Editing, Active Contours