کشش کنتراست
کشش کنتراست با گسترش دامنه باریک روشنایی یا مقادیر DN در تصویر در محدوده وسیع تری از مقادیر یا در کل محدوده روشنایی محیط نمایش (مانند صفحه نمایش کامپیوتر) تلاش می‌کند کنتراست را در تصویر بهبود بخشد. مثلا شکل ۶-۱۳ الف تصویر ۸ بیتی در مقیاس خاکستری بدون کشش است که دارای مقادیر DN از ۱۸ تا ۱۹۱ است.
نسبتاً تاریک است و کنتراست آن کم است. پس از کشش کنتراست با گسترش مقادیر DN تصویر در محدوده ۰ تا ۲۵۵ (محدوده کامل مقادیر روشنایی برای نمایشگر لامپ اشعه کاتدی ویدئویی ۸ بیتی)، شکل ۶-۱۳ b را به دست می‌آوریم که در کنتراست روشن تر و بالاتر به نظر می‌رسد. به عبارت دیگر در تصویر با کنتراست، مناطق دارای نور روشن تر و مناطق تاریک تیره تر به نظر می‌رسند، که تفسیر بصری را بسیار ساده تر می‌کند. این به تضاد بین ویژگی‌های مورد علاقه و پیشینه آنها کمک می‌کند.
کشش کنتراست شامل تنظیم توزیع و محدوده مقادیر DN است. توزیع مقادیر DN که شامل تصویر است معمولاً به صورت گرافیکی با استفاده از هیستوگرام نشان داده می‌شود، همانطور که در شکل‌های ۶-۱۳ c و ۶-۱۳ d نشان داده شده است. در یک هیستوگرام تصویر، مقادیر DN در امتداد محور x نمودار نمایش داده می‌شود، در حالی که تعداد پیکسل‌های تصویر در هر مقدار DN مختلف در محور y نشان داده می‌شود. توزیع مقادیر DN در هیستوگرام تصاویر سنجش از راه دور اغلب یک وجهی است (با یک پیک واضح). هر دو شکل ۶-۱۳ c و ۶-۱۳ d دارای توزیع بدون تغییر هستند. توزیع‌های چند حالته (با دو یا چند پیک واضح) در صورتی حاصل می‌شود که صحنه شامل دو یا چند طبقه غالب با محدوده بازتاب متفاوت باشد.
اساساً دو روش برای کشش کنتراست وجود دارد : خطی و غیرخطی. کشش کنتراست خطی دامنه مقادیر DN را به طور یکنواخت گسترش می‌دهد تا تمام محدوده دستگاه خروجی را پر کند. این تصویر اصلی را با استفاده از فرمول تغییر می‌دهد :
که در آن DN مقدار کشیده شده به پیکسل در تصویر خروجی است، DN مقدار اصلی پیکسل در تصویر ورودی است، DNmin و DNmax به ترتیب حداقل و حداکثر مقادیر پیکسل در تصویر ورودی و DN محدوده DN هستند مقادیری که می‌تواند در دستگاه خروجی نمایش داده شود (به عنوان مثال ، ۲۵۵). در مثال نشان داده شده در شکل ۶-۱۳، R برابر با ۲۵۵، DNmin برابر با ۱۸ و DNmax برابر با ۱۹۱ است. هر پیکسل با مقدار DN برابر با ۱۸ در شکل ۶-۱۳ a، پس از اعمال معادله ۶-۹، مقدار DN برابر با صفر خواهد داشت، در حالی که هر پیکسل با مقدار DN برابر با ۱۹۱ است. در شکل ۶-۱۳ a اکنون دارای مقدار DN برابر با ۲۵۵ خواهد بود. تمام مقادیر پیکسل بین ۱۸ و ۱۹۱ در تصویر اصلی به تناسب بین صفر و ۲۵۵ کشیده می‌شوند. این روش معمولاً کشش حداقل کنتراست نامیده می‌شود.
DNminو DNmax در معادله ۶-۹ به عنوان حداقل و حداکثر به اضافه/ منهای یک یا چند انحراف استاندارد از مقادیر DN تعریف می‌شود، سپس کشش خطی بین دو مقدار اعمال می‌شود. هر مقداری که کوچکتر از DNmin باشد صفر می‌شود و هر مقداری که بزرگتر از DNmax باشد به R تغییر می‌یابد (مثلاً ۲۵۵). این رویکرد معمولاً به عنوان کشش کنتراست انحراف استاندارد نامیده می‌شود. شکل ۶-۱۳ b نتیجه این نوع کنتراست با ۲-۵ انحراف استاندارد است. معمولاً ممکن است مقادیر DN خارج از یک یا دو انحراف استاندارد بدون حذف مهمترین داده‌ها حذف شوند.
شکل ۶-۱۳ تصاویر قبل و بعد از کشش کنتراست و هیستوگرام آنها
جایگزین دیگر این است که درصد مشخصی از پیکسل‌ها را از انتهای پایین و بالای هیستوگرام تعریف کنید تا مقادیر زیاد را حذف کنید و از کمترین مقدار جدید DN به عنوان DNmin (درصد حداقل کلیپ) و بالاترین مقدار DN جدید به عنوان DNmax ( درصد کلیپ حداکثر نامیده می‌شود) استفاده کنید تا تصویر به صورت خطی کشیده شود. این روش اغلب کشش کنتراست درصد کلیپ نامیده می‌شود. درصد برش می‌تواند در هر دم هیستوگرام متفاوت باشد. به عنوان مثال اگر ۱ درصد را به عنوان درصد برش در انتهای پایین هیستوگرام در شکل ۶-۱۳ c قرار دهیم و ۱۰ درصد در پایان، DNmin برابر با ۵/۴۲ می‌شود ، در حالی که DNmax برابر با ۵/۱۰۷ خواهد بود. مقادیر اصلی DN بین ۵/۴۲ و ۵/۱۰۷ به طور مساوی بین صفر و ۲۵۵ پخش می‌شوند، همه مقادیر ۱۸ الی ۵/۴۲ به صفر و ۵/۱۰۷ الی ۱۱۹۱ به ۲۵۵ تبدیل می‌شوند. این روش‌های خطی ممکن است در تجسم جنبه خاصی از محتوای اطلاعات یک تصویر موثر باشد. با این حال کشش کنتراست خطی شکل هیستوگرام تصویر را در نظر نمی‌گیرد. مقادیر DN اصلی بین حدهای پایین و بالایی تعریف شده به طور یکنواخت در محدوده روشنایی کامل دستگاه نمایشگر پخش می‌شوند، صرف نظر از اینکه مقادیر به ندرت رخ می‌دهند یا مقادیر مکرر. روش‌های غیر خطی می‌توانند بر این محدودیت غلبه کنند. متداول ترین روش کشش کنتراست غیر خطی، همسان سازی هیستوگرام است که مقادیر DN را به سطوح خاکستری خروجی با توجه به فراوانی وقوع آنها اختصاص می‌دهد. این به طور موثر بیشترین مقدار DN را پخش می‌کند، بنابراین کنتراست را در پرجمعیت ترین محدوده مقادیر DN در تصویر افزایش می‌دهد. جنسن (۱۹۹۶) توضیح خوبی در مورد این روش با مثال‌هایی ارائه می‌دهد. این روش به ویژه برای تصاویری با پس زمینه و پیش زمینه که هر دو روشن یا هر دو تیره هستند مفید است. نقطه ضعف این روش این است که این روش بی رویه است. ممکن است کنتراست نویز پس زمینه را افزایش داده و محتوای اطلاعات قابل استفاده را کاهش دهد.
کادر ۶-۷ نشان می‌دهد که چگونه می‌توان تصاویر را با استفاده از روش‌های مختلف کشش کنتراست در ArcGIS بهبود بخشید.
بدون دیدگاه