Понимание биполяризации в обработке изображений и компьютерном зрении

Биполяризация — это процесс преобразования изображения или сигнала в две противоположные полярности. Другими словами, это метод, который присваивает каждому пикселю или образцу изображения или сигнала два экстремальных значения: одно положительное, а другое отрицательное. Результирующее изображение или сигнал имеет бимодальное распределение, при этом большинство пикселей или образцов имеют одно из двух крайних значений, а некоторые имеют нулевое значение.

Биполяризация обычно используется в приложениях обработки изображений и компьютерного зрения, таких как:

1. Сегментация изображения. Присвоив каждому пикселю два крайних значения, можно использовать биполяризацию для отделения объектов от фона и друг от друга.
2. Обнаружение краев: биполяризацию можно использовать для обнаружения краев изображения путем выделения областей с большой разницей в интенсивности.
3. Снижение шума. Путем подавления пикселей с низкой интенсивностью можно использовать биполяризацию для уменьшения шума в изображении.
4. Сжатие изображения. Биполяризацию можно использовать для сжатия изображений, представляя их как сумму двух крайних значений.
5. Медицинская визуализация. Биполяризация используется в медицинской визуализации для усиления контраста между различными тканями или структурами.
6. Визуализация при микроскопии: биполяризация используется в визуализации при микроскопии для усиления контраста между различными структурами или особенностями.7. Машинное зрение: Биполяризация используется в машинном зрении для отделения объектов от фона и друг от друга.
8. Робототехника: Биполяризация используется в робототехнике для обнаружения краев и границ в окружающей среде.
9. Компьютерная графика: Биполяризация используется в компьютерной графике для создания высококонтрастных изображений с бимодальным распределением значений пикселей.
10. Анализ данных: биполяризацию можно использовать для уменьшения размерности больших наборов данных путем проецирования их на бимодальное пространство.

Существует несколько методов выполнения биполяризации, в том числе:

1. Пороговое значение. Это включает в себя установку порогового значения и присвоение одного экстремального значения пикселям с интенсивностью выше порогового значения, а другое экстремальное значение — пикселям с интенсивностью ниже порогового значения.
2. Выравнивание гистограммы. Это предполагает перераспределение значений интенсивности изображения для создания более равномерного распределения, что может привести к бимодальному распределению.
3. Гамма-коррекция: включает в себя применение нелинейного преобразования к значениям интенсивности изображения для повышения контраста.
4. Вейвлет-шумоподавление: включает в себя использование вейвлет-преобразований для разделения изображения на разные частотные диапазоны и подавление пикселей с низкой интенсивностью в высокочастотных диапазонах.
5. Анализ главных компонентов (PCA): включает проецирование изображения на пространство меньшей размерности, определяемое основными компонентами изображения, что может привести к бимодальному распределению.