اعوجاج و انواع آن در پردازش تصویر

 در قرن حاضر کمتر کسی پیدا می‌شود که از دوربین‌های دیجیتال استفاده نکند. دوربین گوش‌های همراه امروزی نیز به نوعی دوربین دیجیتال تلقی می‌شود. پیش از عرضه دوربین‌های دیجیتالی، برای عکس‌برداری از دوربین‌های قدیمی به همراه مجموعه‌ای از لنزهای متحرک استفاده می‌شد که لازم بود تا عکاس پیش از تصویر برداری، ابتدا لنز دوربین، میزان روشنایی محیط، کاهش لرزش دست و عوامل دیگر را تنظیم یا اثرشان را حذف نماید. این دوربین‌ها امروزه جای خود را به دوربین‌های دیجیتال داده‌اند.

   دوربین‌های دیجیتالی دارای ابعاد کوچک‌تر و امکانات بیشتری نسبت به نسل‌های قبلی هستند. دوربین‌های دیجیتال این قابلیت را دارند که پیش از عکس‌برداری برخی از پارامترهای مهم مانند لنز دوربین، فاصله کانونی، میزان روشنایی تصویر برای عکس‌برداری در محیط‌های تاریک، کاهش لرزش دست به صورت نرم‎افزاری، فیلتر کردن نویزهای محیط و تشخیص لبخند را به صورت خودکار انجام دهند. این ویژگی دوربین‌های دیجیتال “کالیبراسیون خودکار” گفته می‌شود که چنین چیزی در دوربین‌های قدیمی و ارزان قیمت یافت نمی‌شود.

   علاوه بر کالیبراسیون خودکار، امکان برقراری ارتباط با رایانه از طریق رابط‌های سریال وUSB، بلوتوث، کارت حافظه و … سبب گران‌تر بودن دوربین‌های دیجیتالی نسبت به مدل‌های قدیمی شده است. برای افرادی که قصد دارند به صورت تفریحی عکس‌برداری کنند، خرید یک دوربین دیجیتال مقرون به صرفه نیست. از این رو در اواخر قرن بیستم، نوعی دوربین ساده و ارزان قیمت به نام “پین هول“روانه بازار شد. این دوربین‌ها که اغلب دارای پوشش کاغذی و یکبار مصرف هستند، عکس برداری را به صورت اعوجاج دار انجام می‌دهند. شکل زیر دو نمونه از دوربین‌های پین هول را نشان می‌دهد. پس از دوربین‌های کاغذی، نوع دیگری از دوربین‌های پین هول با بدنه فلزی یا پلاستیکی عرضه شد که بیشتر برای مصارف صنعتی و نیمه صنعتی به کار گرفته می‌شود. این نوع از دوربین دارای ابعاد کوچک، ارتباط آسان با رایانه و قابل نصب روی دیوار هستند.

   در اغلب موارد، قیمت، عامل تعیین کننده در خرید دوربین محسوب می‌شود. مثلاً خرید یک دوربین دیجیتالی با کیفیت و گران قیمت برای یک پروژه ساده پردازش تصویر چندادن مقرون به صرفه نیست. از این رو در بیشتر موارد از دوربین‌های پین هول استفاده می‌شود. مثلاً به دلیل قابل نصب بودن این دوربین‌ها، از آنها به وفور در رباتیک استفاده می‌شود. اما مشکلی که دوربین‌های پین هول دارند، اعوجاج تصویر خروجی آنهاست. این اعوجاج در برخی دوربین‌ها زیاد و در بعضی دیگر کم است.

انواع اعوجاج

   به هر کجی ناخواسته، تغییرات مقیاس ناگهانی و خمیدگی خطوط مستقیم در تصویر، اعوجاج گفته می‌شود. اعوجاج شعاعی و مماسی، دو اعوجاج مهم در دوربین‌های پین هول به شمار می‌آیند.

   در اعوجاج شعاعی، خطوط مستقیم در تصویر به صورت خمیده دیده می‌شوند. اثر این اعوجاج زمانی بیشتر می‌شود که بیننده (در اینجا دوربین) از مرکز تصویر دور شود. اعوجاج شعاعی خود دو حالت دارد. در صورتی که خطوط صاف به خطوطی برآمده و رو به بیرون تبدیل شوند، اعوجاج شعاعیِ مثبت یا “اعوجاج بشکه‌ای”رخ داده است. اگر این برآمدگی‌ها به سمت داخل تصویر (مرکز) باشند، می‌گوییم تصویر اعوجاج شعاعیِ منفی یا “اعوجاج اثر بالشتکی”دارد.

   دومین اعوجاج که در اکثر مواقع رخ می‌دهد اعوجاج مماسی است. علت پدید آمدن این اعوجاج، عدم موازی بودن لنز دوربین با تصویر است. بدین ترتیب قسمتی از تصویر که به دوربین نزدیک‌تر است بزرگتر از قسمت‌های دیگر به نظر می‌رسد. شکل زیر نمونه‌هایی از اعوجاج مماسی را نشان می‌دهد که در آنها مربع‌های سیاهی که نسبت به بقیه به بیننده (دوربین) نزدیک‌ترند، بزرگ‌تر نشان داده می‌شوند.

   اکنون که با مفهوم اعوجاج و انواع آن در پردازش تصویر آشنا شده‌اید، در پست بعدی نحوه کالیبره کردن دوربین در OpenCV را فراخواهید گرفت.

موفق باشید.