مجموعه ای از پیکسل های صفحه نمایش دهنده کامپیوتر، در مجاورت هم سطحی را تشکیل می دهند که به آن تصویر میگوییم. پردازش رنگ ها و روشنایی هر پیکسل در این صفحه رابطه مستقیم با پیکسل های مجاور آن دارد. یک تصویر را می توان توسط تابع دوبعدی (f(x,y نشان داد که در آن X و Y را مختصات مکانی و مقدار f در هر نقطه را شدت روشنایی تصویر درآن نقطه می نامند.برای نمایش یک تصویر M * N از یک آرایه دو بعدی ( ماتریس) که M سطر و N ستون دارد استفاده می کنیم . مقدار هر عنصر از آرایه نشان دهنده شدت روشنایی تصویر در آن نقطه است. هر عنصر آرایه یک مقدار 8 بیتی است که می تواند مقداری بین 0 و 255 داشته باشد. مقدار صفر نشان دهنده رنگ تیره ( سیاه ) و مقدار 255 نشان دهنده رنگ روشن ( سفید ) است.
در حین کار با تصاویر در کاربردهای مختلف فنی، پزشکی، هنری و غیره نیاز به پردازش تصویر و بعبارت دیگر ارتقای تصویر میباشد. ارتقای تصویر در دو حوزه مکانی و فرکانسی انجام می پذیرد که در حوزه مکانی با استفاده از مقادیر پیکسل های همسایه و در حوزه فرکانسی توسط بسط فوریه تصویر دیجیتالی ، تصویر ارتقا می یابد. جهت ارتقای تصویر و برای ساده تر شدن تشخیص، تفسیر و تمایز بین اجسام، از تکنیکهای فیلترگذاری و گرفتن خروجی جدید استفاده میشود. فیلترها با استفاده از یک سری دستورالعمل نرم افزاری جهت تغییرات بر روی پیکسل ها طراحی شده اند و عملکرد آنها جهت پردازش تصاویر دیجیتال با تغییرات رنگ و روشنایی پیکسل ها همراه است.
روش های بهبود تصویر در دو حوزه قابل اجرا است:
- در حوزه ی مکان
- در حوزه ی فرکانس
ابتدا به بررسی بهبود تصاویر در حوزه مکان میپردازیم. منظور از حوزه مکان، صفحه ی در بر گیرنده ی تصویر می باشد. بطوریکه کلیه روش هایی که با این حوزه سر و کار دارند بر مبنای دستکاری مستقیم روی پیکسل های تصویر می باشند. مطابق با اشکال زیر، ارتقای تصویر در حوزه مکان با استفاده از رابطه زیر انجام میگیرد
(s = convolution( r, w
بر طبق رابطه فوق، convolution تایعی است که بر روی تصویر ورودی اعمال می شود. w نیز یک ماسک m * n است که باید بر روی همه پیکسل های تصویر اعمال شود. در واقع ماسک را می توان پنجره ای در نظر گرفت که بر روی تک تک پیکسل های تصویر حرکت کرده و در هر نقطه با توجه به مقادیر ماسک، مقدار شدت روشنایی پیکسل مرکزی ( نقطه ( x , y ) در شکل ) در تصویر خروجی محاسبه می شود. البته مقادیری که در ماسک قرار می گیرند، ضرایبی می باشند که نشان می دهند هر یک از پیکسل های همسایه تا چه حد در تعیین مقدار شدت روشنایی پیکسل مرکزی تاثیر گذارند.
در این رابطه w مقدار ماسک در نقطه ( m , n ) و همچنین f مقدار پیکسل تصویر در نقطه ( i , j ) و h مقدار پیکسل تصویر خروجی در نقطه ( i , j ) را نشان می دهند . با حرکت دادن ماسک بر روی تصویر و محاسبه مقدار هریک از پیکسل ها با استفاده از فرمول یاد شده ، تصویر خروجی حاصل می شود.
