کاربرد نمایش های مختلف ماتریس اسپارس در پردازش تصویر

مقدمه:

مجموعه عملیات  و روش هایی که برای کاهش عیوب و افزایش کیفیت ظاهری تصویر مورد استفاده قرار می گیرد، پردازش تصویر نامیده می شود.حوزه های مختلف پردازش تصویر را می توان شامل بهبود تصاویر مختلف پزشکی  مانند آشکار سازی تومور های مغز یا پهنای رگ های خونی و … ، افزایش کیفیت تصاویر  حاصل از ادوات نمایشی  مانند تصاویر تلویزیونی  و ویدیویی، ارتقا متون و شکل های مخابره شده در رسانه های مختلف مانند شبکه و فاکس و همچنین بهبود کیفیت روش های کنترل توسط بینایی ماشین و درک واقعی تر مناظر توسط ربات ها دانست.
اگرچه حوزه ی کار با تصاویر بسیار گسترده است ولی عموما محدوده ی مورد توجه در چهار زمینه ی بهبود کیفیت ، بازسازی تصاویر مختل شده، فشرده سازی تصویر و درک تصویر توسط ماشین متمرکز می گردد. در اینجا  سه تکنیک اول بررسی خواهد شد.
از آنجایی که برای کار روی تصاویر با پیکسل ها سروکار داریم و هر پیکسل نشان دهنده ی یک عنصر از یک آرایه ی دوبعدی است، کار روی تصاویر  همواره با  کار روی ماتریس ها عجین شده است. ماتریس اسپارس یا ماتریس خلوت ، ماتریسی است که درایه های صفر آن زیاد باشد و در نتیجه ذخیره ی عناصر صفر  مقرون به صرفه نیست و همواره سعی در کاهش ذخیره ی این عناصر است تا بتوان عملیات ماتریسی را سریع تر انجام داد.  در کار با تصویر با اینگونه ماتریس ها زیاد برخورد می کنیم . در این پروژه ابتدا تکنیک ها و روش های مختلف پردازش تصویر را معرفی می کنیم. در بخش بعد الگوریتم های موازی را شرح می دهیم که در GPU کاربرد دارند و با معماری موازی آشنا می گردیم. در بخش سوم برخی از الگوریتم های مربوط به ماتریس خلوت را مورد بررسی قرار می دهیم و در نهایت در بخش چهارم کاربرد این ماتریس ها را در پردازش تصویر معرفی خواهیم نمود.
و در آخر، پیاده سازی یکی از ا لگوریتم های مبحث فشرده سازی را  روی تصاویر باینری، انجام خواهیم داد و با یکی از الگوریتم های فشرده سازی مربوط به تصاویر باینری به نام Run length coding مقایسه خواهیم نمود.

منابع:
کتاب:

۱- مقدمه ای بر پردازش تصاویر دیجیتال (جلد اول) تالیف دکتر فرح ترکمنی آذر
Digital Image Processing    BY Rafael C.Gonzalez/Paul Wintz  

۲- طراحی الگوریتم ها با شبه کدهای C++   ریچارد نیپولیتان- کیومرث نعیمی پور ترجمه ی عین الله جعفرنژاد قمی

مقالات

۱)Image Processing on the GPU
IkkJin Ahn ikkjin@gmail.com, Michael Lehr michael.lehr@gmail.com,, Paul Turner turnerpd@seas.upenn.edu University of Pennsylvania GPU Programming and Arch
itecture February 27, 2005

۲)Sparse Matrix Solvers on the GPU: Conjugate Gradients and Multigrid
Jeff Bolz, Ian Farmer, Eitan Grinspun and Peter Schröder

اینترنت:
۱-http://en.wikipedia.org/wiki/Graphics_processing_unit
۲-www.cs.columbia.edu/cg/pdfs/28_GPUSim.pdf
۳-www.hamedhabibi.com

پایان نامه:

۱ – راه اندازی آزمایشگاه پردازش تصویر با نرم افزار Matlab   (محمد حسین عطار)
۲- بررسی روش های نمایش و پردازش ماتریس اسپارس و مقایسه ی آن ها  (سید مصطفی طباطبایی پور)