فهرست مطالب

ماشین بینایی و پردازش تصویر - سال هشتم شماره 1 (بهار 1400)

نشریه ماشین بینایی و پردازش تصویر
سال هشتم شماره 1 (بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/04/06
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مریم هوتی نژاد، حمیدرضا غفاری* صفحات 1-15
    امروزه، تشخیص و تایید هویت افراد در سازمان های مختلف، بسیار ضروری است؛ بنابراین، ارایه سیستم های تایید هویت با قابلیت شناسایی افراد و تطبیق الگوی ورودی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. سیستم تایید امضای برون خط، یکی از زیرمجموعه های بیومتریک رفتاری است که برای تایید هویت فرد مدعی استفاده می شود. یکی از چالش های عمده در خصیصه ی امضا، کاهش تنوع درون کلاسی در بین نمونه های اصلی و جعلی است. بدین منظور در این مقاله جهت افزایش عملکرد سیستم، به ترکیب ویژگی های پارامتری همچون استخراج ویژگی در شعاع نقاط متقاطع و الگوی دودویی محلی پرداخته شده است. در روش پیشنهادی، با در نظر گرفتن توزیع فضایی پیکسل های متصل، همسایگان نقاط کاندید بررسی می شود؛ بنابراین با داشتن جزییات محلی پیرامون نقاط کاندید به استخراج استروک ها، قوس ها و زاویه های پیکسل های امضا پرداخته می شود. در آزمایش ها از پایگاه داده های استاندارد MCYT،  GPDSsynthetic و CEDAR استفاده شده است. تفکیک نمونه ها با استفاده از طبقه بند KNN و مبتنی بر ساختار مستقل از نویسنده انجام شده است. با توجه به نتایج آزمایش ها، نرخ میانگین خطا در هر کدام از پایگاه داده ها به ترتیب برابر با 0.036، 0.033 و 0.12 به دست آمده است. علاوه بر آن نتایج معیارهای حساسیت و خاصیت در مقایسه با کارهای پیشین، بهبود داشته است.
    کلیدواژگان: امضای برون خط، استخراج ویژگی، نقاط کاندید، بیومتریک، الگوی دودویی محلی
  • محمد حسن پور، فرزانه دادرس جوان*، فرهاد صمدزادگان، نیما زرین پنجه صفحات 17-33
    با گسترش پهپادها در کاربردهای کشاورزی، دوربین های چند طیفی جدید به گونه ای در ابعاد کوچک طراحی شدند تا بر روی این سکوها قابل نصب باشند. این دوربین ها دارای ساختار sچند عدسی می باشند که هر عدسی مربوط به یک بخش از طیف الکترومغناطیس است. به دلیل ساختار نوری (اپتیک) این دسته از دوربین ها و نحوه ی چیدمان عدسی های آن ها، در پردازش داده های به دست آمده از آن ها، چالش عدم انطباق باندهای تصویر چند طیفی مطرح هست. این عدم انطباق به ویژه در مناطق با اختلاف ارتفاع زیاد و فاصله تصویربرداری کم، بیشتر بوده که در کاربردهایی چون تحلیل سلامت گیاهان و پایش آفت ها غیرقابل چشم پوشی است. چراکه در ارتفاع پرواز پایین، جابه جایی ناشی از اختلاف ارتفاع برای یک عارضه در عدسی های مختلف از دوربین چند طیفی، یکسان نبوده و این عدم یکنواختی جابه جایی ناشی از اختلاف ارتفاع دچار خطای عدم انطباق در باندها می شود که در کاربردهای پایش آفات و سلامت گیاهان بسیار با اهمیت می باشد. هدف از این مطالعه ارایه یک روش هم مرجع سازی مبتنی بر فضای تصویر به منظور کاهش اثر خطای جابجایی ناشی از اختلاف ارتفاع بر عدم انطباق باندها است. به همین منظور، سه داده متفاوت که شامل عوارض با اختلاف ارتفاع های متفاوت بوده در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل نشان از مقابله 83 درصدی با خطای مذکور در هم مرجع سازی باندهای تصویری بر اساس روش پیشنهادشده است.
    کلیدواژگان: هم مرجع سازی باند به باند، تصاویر چند طیفی، جابه جایی ناشی از اختلاف ارتفاع، عدم انطباق باندها، تصاویر هوایی
  • ژینا شهیدی زندی*، علی محمد لطیف صفحات 35-44
    تشخیص شکل در تصاویر دیجیتال یکی از موضوع های پرکاربرد در حوزه ی پردازش تصویر است. این مقاله، به معرفی روشی برای تشخیص دایره در تصاویر دیجیتال با استفاده از الگوریتم ژنتیک می پردازد. دایره در صفحه ی مختصات، توسط یک رابطه ی درجه دوم بیان می شود. برای تشخیص دایره یافتن ضرایب این رابطه ی درجه دوم چالش است. در روش پیشنهادی سه نقطه ی تصادفی از لبه های تصویر انتخاب می شوند. با توجه به این که در صفحه ی مختصات هر سه نقطه ی غیرواقع بر روی خط راست یک دایره را بیان می کند، ضرایب رابطه ی درجه دوم مربوط به دایره، کروموزوم الگوریتم ژنتیک در نظر گرفته می شود. پس از یافتن ضرایب با رسم دایره در تصویر و محاسبه ی میزان هم پوشانی این دایره با لبه های موجود تابع برازندگی محاسبه می گردد. سپس با استفاده از عملگرهای تقاطع و جهش ضرایب چندجمله ای نسل های جدید تولید و روند الگوریتم ژنتیک تا رسیدن به شرایط همگرایی ادامه می یابد. نتایج آزمایش ها بر روی چندین تصویر نشان می دهد، روش پیشنهادی می تواند دایره های موجود در تصویر را پیدا نماید. افزایش نرخ موفقیت در تشخیص دایره ی موجود در تصویر و هم چنین تشخیص مرکز و شعاع دقیق دایره نسبت به روش های مورد بررسی از دستاوردهای مهم است.
    کلیدواژگان: تشخیص دایره، الگوریتم ژنتیک، تصویر دیجیتال، تشخیص لبه
  • فاطمه صالحی، محمدشهرام معین* صفحات 45-58
    فشرده سازی تصاویر یکی از بخش های غیر قابل اجتناب در تقریبا هر سامانه پردازش تصاویر منجمله در سامانه های بازشناسی چهره است. یکی از چالش های اصلی در سامانه های بازشناسی چهره کاهش نرخ بازشناسی به دلیل اعمال فشرده سازی با اتلاف روی تصاویر است. در این مقاله روشی جدید برای  بهبود نسبت فشرده سازی تصاویر چهره با تولید جدول های چندی سازی جدید در روش JPEG با استفاده از الگوریتم های فرامکاشفه ای ارایه شده است. ملاک انتخاب بهترین جدول های  چندی سازی، توجه به نرخ بازشناسی تصاویر فشرده شده است. جدول های جدید نه تنها نرخ بازشناسی را کاهش نمی دهند بلکه بطور همزمان قابلیت افزایش نسبت فشرده سازی را نیز دارند.  آزمایش ها در بازه های مختلفی از نسبت فشرده سازی با تنظیم پارامتر کیفیت روی مجموعه های مختلف از پایگاه داده FERET صورت گرفته است. نتایج بررسی ها حاکی از حفظ و یا در بعضی موارد افزایش نرخ بازشناسی با وجود افزایش نسبت فشرده سازی روی تصاویر است.
    کلیدواژگان: فشرده سازی چهره، بازشناسی چهره، الگوریتم های فرامکاشفه ای
  • محمدامین شایگان*، نساء سریریچی عبودزاده صفحات 59-79
    با توجه به اهمیت تشخیص شیء ماهی و دیگر جانداران آبی و با توجه به خصوصیات محیط زیر آب همچون کیفیت پایین و روشنایی کم تصاویر ، شکست نور، نویز زیاد، همپوشانی شیء ماهی با گیاهان و  شن های کف دریا ، امروزه محققین به دنبال روش های مناسبی برای جداسازی و قطعه بندی ماهی ها در این گروه از تصاویر هستند. تا کنون الگوریتم های مختلفی جهت جداسازی شی ء ماهی از تصاویر زیرآب معرفی شده است، لیکن این الگوریتم ها غالبا با چالش های متفاوتی نظیر نویز موجود در تصاویر و محدودیت با نظارت بودن الگوریتم های قطعه بندی تصاویر رنگی زیرآب در مشخص نمودن پس زمینه و پیش زمینه، روبرو بوده که باعث میشود اجبارا از پیش فرض هایی همچون مشخص بودن تقریبی ناحیه پیش زمینه از پس زمینه استفاده کنند. در این تحقیق، روشی جدید جهت جداسازی شی ماهی از تصاویر زیرآب معرفی شده است. بدین منظور با ترکیب مولفه های دو فضای رنگی RGB و CIE L×a×b ، یک فضای رنگی جدید جهت جداسازی دقیقتر پیکسل ها و تشخیص ناحیه شی ء برجسته ماهی بوجود آمده است. روش پیشنهادی، محدودیت روش قطعه بندی معروف "کشف شی برجسته"، که الزاما یک ناحیه تقریبی برای پیش زمینه و پس زمینه در نظر می گیرد را نیز برطرف کرده است. کارایی روش پیشنهادی با توجه به معیارهای رایج ارزیابی بررسی و در نتیجه شاخص های ارزیابی دقت به میزان  5 % ، بازخوانی به میزان 3 % ، صحت به میزان 4 % و F_measure به میزان 1 %  افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: قطعه بندی تصاویر، تصاویر زیر آب، بافت نگار، شی ماهی، فضای رنگی CIE L×a×b
  • محمد شوریابی، محمدجواد فدایی اسلام* صفحات 81-89
    توانایی تشخیص تمرکز انسان هنگام نگاه کردن به یک صحنه ثابت، یکی از موارد مورد علاقه جامعه بینایی ماشین و پردازش تصویر است. علیرغم اینکه تاکنون کارهای زیادی در این زمینه  انجام شده است، اما با توجه به تنوع و پیچیدگی تصاویر، نیاز به تحقیق بیشتر در این زمینه کاملا محسوس است. در این مقاله یک الگوریتم کارا و با ناظر برای شناسایی نقشه برجستگی با استفاده از میدان تصادفی شرطی ارایه شده است. تلفیق روش های تشخیص نقشه برجستگی پایه و روش های مبتنی بر تجزیه ماتریس به عنوان ورودی میدان تصادفی شرطی از نوآوری های این مقاله به شمار می رود. ارزیابی روش پیشنهادی روی دو پایگاه داده ECSSD و MSRA-10k با توجه به معیارهای ارزیابی، حاکی از کارایی مناسب روش پیشنهادی است. از منظر دیگر این مقاله وزن های محاسبه شده با استفاده از میدان تصادفی شرطی را به عنوان ابزاری برای ارزیابی روش های نقشه برجستگی به کار برده است که با استفاده از آن می توان به نوعی انتخاب ویژگی نمود. با توجه به با ناظر بودن میدان تصادفی شرطی تعداد 20 تصویر که به تصویر ورودی نزدیک هستند برای آموزش میدان تصادفی در مقالات مرسوم به کار می روند. ارزیابی جامع روش های انتخاب تصویر مشابه را می توان از دستاوردهای دیگر این مقاله در نظر گرفت.
    کلیدواژگان: تشخیص برجستگی، میدان تصادفی شرطی، ابرپیکسل، تجزیه ماتریس
|
  • Maryam Houtinezhad, Hamid Reza Ghaffary * Pages 1-15
    Today, it is very important to authentication and identification in different organizations; therefore, the presentation of authentication systems with the ability to identify individuals and matching the input pattern has received much attention. The offline signature verification system is one of the biometric subsets of behavior used to verify the identity of the claimant. One of the major challenges in the signature feature is the reduction of intra-class diversity among the genuine and forged samples. For this purpose, in this paper, in order to increase the performance of the system, the combination of parametric features such as extraction of the feature in the radius of the intersecting points and the local binary pattern is discussed. In the proposed method, considering the spatial distribution of connected pixels, the neighbors of the candidate points are examined; therefore, by having local details about the candidate points, the strokes, arcs and angles of the signature pixels are extracted. The experiments used standard MCYT, GPDSsynthetic and CEDAR databases. The samples were separated using the KNN binder and based on the writer independent structure. According to the results, the average error rate in each database is 0.036, 0.033 and 0.12, respectively. In addition, the results of sensitivity and specificity criteria have improved compared to previous work.
    Keywords: Offline Signature, Feature Extraction, Candidate Points, biometric, Local binary pattern
  • Mohammad Hassanpour, Farzaneh Dadrasjavan *, Farhad Samadzadegan, Nima Zarinpanjeh Pages 17-33
    Small size multi-spectral cameras are generating recently due to the fast development in UAVs technology and their application in agricultural field. These cameras are designed based on multi lenses structure where each lens captures images in special electromagnetic waves. There is a challenge in band to band co-registration due to this multi lens structure. On the other hand, Low altitude flight is necessary for some applications like plant disease detection where sub-pixel accuracy is needed to detect small features. Therefore, there is a higher miss-registration problem based on relief displacement in low flight altitude on top of trees after registration. The purpose of this article is to reduce the relief displacement error by introducing the most efficient image registration method. Therefore, three different datasets with different altitude are applied for this purpose. Results showed the proposed method was successful %83 to reduce miss-registration error.
    Keywords: Band to band registration, multi-spectral images, relief displacement, miss-registration, aerial images
  • Zhina Shahidi Zandi *, Alimohammad Latif Pages 35-44
    Shape detection in digital images is one of the most effective subjects in image processing. This paper introduces a method for circle detection in digital images using genetic algorithm. Circle is expressed by a quadratic relation in coordinates screen. For circle detection, finding coefficients of this quadratic relation is the challenge. In the proposed method, three random points are selected on the edges of image. Because of each three points that do not locate on a straight line express a circle in coordinates screen, the quadratic relation coefficients of the circle are considered as the chromosome of genetic Algorithm. After finding the coefficients and drawing the circle, fitness function is calculated by computing amount of overlapping this circle with the edge of image. Then, the polynomial coefficients of new generations are generated by using crossover and mutation operators. Genetic algorithm continues until reaching the final conditions. Results of experiments on some of the images show that the proposed method can find circles on images. Increasing of the success rate in circle detection on image and exact detection of center and radius of circle are the contribution of this article in comparison with studied methods.
    Keywords: Circle detection, Genetic Algorithm, Digital Image, Edge detection
  • Fatemeh Salehi, Mohammad-Shahram Moin * Pages 45-58
    Images compression is an inevitable part of almost any images processing system, including face recognition systems. One of the main challenges in face recognition systems is reduction of recognition ratio due to the lossy compression of the images.In this paper, a new approach for face images compression improve is presented  by producing new quantization tables in JPEG method, using metaheuristic algorithms. The criterion for selecting the best quantization tables is the recognition rate of the compressed images. The new tables not only do not reduce the recognition rate, but also have the ability to increase the compression ratio at the same time. Experiments have been performed at different intervals of the compression ratio by adjusting the quality parameter on different sets of the FERET database. The results of the studies indicate that the recognition rate is maintained or in some cases is even increased, despite the increase in the compression rate.
    Keywords: Image Compression, Face recognition, Metaheuristic Algorithms
  • Mohammad Amin Shayegan *, Nessa Saririchi Abodzadeh Pages 59-79
    By considering the importance of detecting fish and other aquatic objects, and also by considering the specifications of marine environment such as low quality and brightness of underwater images, light break, high level of noise, the overlapping of the fish object with the plants and the sands, nowadays researchers are looking for suitable methods for separating and segmenting fishes in this category of images. So far, various algorithms have been proposed to separate the fish objects from the underwater images, but these algorithms often faced various challenges such as strong noise in underwater images and superwised-based segmentation algorithms for underwater images which caused to use assumptions as identify the approximate foreground from background region. In this research, a new method has been introduced for isolating the fish object from underwater images. In this approach, a new color space was created for more accurate separation of pixels and detection of the fish object by combining the components of both color spaces RGB and CIE L×a×b. The new proposed method eliminates the limitation of the famous salient object detection algorithm which necessarily considers an approximate regions of the foreground and background. The performance of the proposed method significantly has been investigated by using the common evaluation criteria including accuracy, recall, precision and F_measure, which these indexes have been increased 5%, 3%, 4% and 1%, respectively, compared to the best rival method.
    Keywords: Image Segmentation, Underwater Images, histogram, Fish Object, CIE L*a*b Color Space
  • Mohammad Shouryabi, Mohammad Javad Fadaeieslam * Pages 81-89
    Detecting objects most focused on by human eyes when viewing a scene is of great interest to the computer vision community. Although a large amount of detection algorithms are available, due to variety and complexity of the image structures, the obtained saliency maps are still not satisfying enough. In this paper, we have proposed an efficient, supervised algorithm for saliency map detection which uses a conditional random field. Integrating different salient cues with matrix decomposition methods through CRF is one of the innovations of this paper. Another achievement of this paper is considering potential weights, obtained from CRF training process, as a ranking tool to select the best saliency cues. Since CRF is a supervised method, some papers select, for training step, a number of images which are most similar to the input image. The present paper offers, as our third contribution, a comprehensive assessment of the methods which select such similar images. Evaluating the proposed method on the ECSSD and MSRA-10k datasets with respect to the evaluation criteria has indicated its excellent performance.
    Keywords: Saliency map, Conditional Random Field, Superpixel, matrix decomposition