صورة رقمية

الموسوعة الحرة

الصورة الرقمية هي صورة تتكون من عناصر صورية ، تُعرف أيضًا بالبكسلات ، لكل منها قيمة عددية محددة ومنفصلة تمثل شدتها أو مستوى رماديتها ، وهي ناتجة عن دوال ثنائية الأبعاد تُغذى كمدخلات بإحداثياتها المكانية المشار إليها بـ x و y على المحورين x و y على التوالي. [ 1 ] يمكن أن تكون الصورة متجهة أو نقطية . يشير مصطلح "الصورة الرقمية" عادةً إلى الصور النقطية أو الصور ذات الخرائط النقطية (على عكس الصور المتجهة). [ 2 ]

صورة نقطية

تحتوي الصور النقطية على مجموعة محدودة من القيم الرقمية ، تُسمى عناصر الصورة أو البكسلات . [ 3 ] تحتوي الصورة الرقمية على عدد ثابت من صفوف وأعمدة البكسلات. [ 4 ] البكسلات هي أصغر عنصر فردي في الصورة، وتحمل قيمًا مُكمّمة تُمثل سطوع لون مُعين عند أي نقطة مُحددة.

عادةً ما تُخزَّن وحدات البكسل في ذاكرة الحاسوب كصورة نقطية أو خريطة نقطية، وهي عبارة عن مصفوفة ثنائية الأبعاد من الأعداد الصحيحة الصغيرة. وغالبًا ما تُرسَل هذه القيم أو تُخزَّن بشكل مضغوط .

يمكن إنشاء الصور النقطية باستخدام مجموعة متنوعة من أجهزة الإدخال والتقنيات، مثل الكاميرات الرقمية والماسحات الضوئية وآلات قياس الإحداثيات والمسح الزلزالي والرادار المحمول جواً وغيرها. كما يمكن توليفها من بيانات غير صورية، مثل الدوال الرياضية أو النماذج الهندسية ثلاثية الأبعاد؛ ويُعدّ هذا الأخير فرعاً رئيسياً من فروع رسومات الحاسوب . ويُعنى مجال معالجة الصور الرقمية بدراسة الخوارزميات المستخدمة في تحويلها.

تنسيقات ملفات الصور النقطية

يتفاعل معظم المستخدمين مع الصور النقطية من خلال الكاميرات الرقمية، التي تستخدم أيًا من تنسيقات ملفات الصور المتعددة .

تتيح بعض الكاميرات الرقمية الوصول إلى جميع البيانات التي تلتقطها تقريبًا، باستخدام صيغة الصور الخام . وتوصي المبادئ التوجيهية العالمية للتصوير الفوتوغرافي (UPDIG) باستخدام هذه الصيغ كلما أمكن، نظرًا لأن ملفات الصور الخام تُنتج صورًا بأعلى جودة. تمنح هذه الصيغ المصور وبرنامج معالجة الصور أعلى مستوى من التحكم والدقة في الإخراج. إلا أن استخدامها محدود بسبب انتشار المعلومات السرية ( الأسرار التجارية ) لدى بعض مصنعي الكاميرات، ولكن ظهرت مبادرات مثل OpenRAW للتأثير على الشركات المصنعة لنشر هذه السجلات علنًا. يُعدّ Digital Negative (DNG) بديلًا مناسبًا ، وهو منتج خاص بشركة Adobe يُوصف بأنه "الصيغة العامة والأرشيفية لبيانات الصور الخام للكاميرات الرقمية". [ 5 ] على الرغم من أن هذه الصيغة لم تُعتمد عالميًا بعد، إلا أن الدعم لها في ازدياد، ويتزايد عدد الأرشيفيين والمختصين في مجال الحفاظ على التراث، العاملين في منظمات مرموقة، الذين يُوصون باستخدام DNG لأغراض الأرشفة. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

متجه

تنتج الصور المتجهة من الهندسة الرياضية ( المتجه ). من الناحية الرياضية، يتكون المتجه من كل من المقدار، أو الطول، والاتجاه.

في كثير من الأحيان، يتم دمج كل من العناصر النقطية والمتجهة في صورة واحدة؛ على سبيل المثال، في حالة لوحة إعلانية تحتوي على نص (متجه) وصور فوتوغرافية (نقطية).

من أمثلة أنواع ملفات المتجهات EPS و PDF و AI .

عرض الصور

يعرض برنامج عرض الصور الصورَ. تستطيع متصفحات الويب عرضَ تنسيقات الصور القياسية على الإنترنت، بما في ذلك JPEG و GIF و PNG . كما يدعم بعضها تنسيق SVG ، وهو تنسيق قياسي معتمد من W3C . في الماضي، عندما كان الإنترنت بطيئًا، كان من الشائع توفير صور "معاينة" تُحمّل وتظهر على الموقع الإلكتروني قبل استبدالها بالصورة الرئيسية (لإعطاء انطباع أولي). أما الآن، فالإنترنت سريع بما يكفي، ونادرًا ما تُستخدم صور المعاينة هذه.

قد تكون بعض الصور العلمية كبيرة الحجم للغاية (على سبيل المثال، صورة مجرة ​​درب التبانة بحجم 46 جيجابكسل ، أي ما يقارب 194  جيجابايت). [ 14 ] يصعب تحميل هذه الصور، وعادةً ما يتم تصفحها عبر الإنترنت من خلال واجهات ويب أكثر تعقيدًا .

توفر بعض برامج العرض أداة عرض الشرائح لعرض سلسلة من الصور.

تاريخ

أول مسح ضوئي أجرته هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (SEAC) في عام 1957
الماسح الضوئي SEAC

سبقت أجهزة الفاكس الرقمية المبكرة ، مثل نظام نقل الصور عبر كابل بارتلين، الكاميرات الرقمية وأجهزة الكمبيوتر بعقود. وعُرضت أول صورة تم مسحها ضوئيًا وتخزينها وإعادة إنشائها بوحدات بكسل رقمية على حاسوب المعايير الشرقية الآلي ( SEAC ) في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST ) . [ 15 ] واستمر تطور التصوير الرقمي في أوائل الستينيات، بالتزامن مع تطوير برنامج الفضاء والبحوث الطبية . واستخدمت مشاريع في مختبر الدفع النفاث ، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ومختبرات بيل ، وجامعة ميريلاند ، وغيرها، الصور الرقمية لتطوير صور الأقمار الصناعية ، وتحويل معايير الصور السلكية، والتصوير الطبي ، وتقنية الهاتف المرئي ، والتعرف على الأحرف ، وتحسين الصور. [ 16 ]

بدأت التطورات السريعة في التصوير الرقمي مع إدخال الدوائر المتكاملة MOS في الستينيات والمعالجات الدقيقة في أوائل السبعينيات، إلى جانب التقدم في تخزين ذاكرة الكمبيوتر ذات الصلة، وتقنيات العرض ، وخوارزميات ضغط البيانات .

كان لاختراع التصوير المقطعي المحوسب ( التصوير المقطعي المحوري المحوسب )، الذي يستخدم الأشعة السينية لإنتاج صورة رقمية لشريحة من جسم ثلاثي الأبعاد، أهمية بالغة في التشخيص الطبي. فضلًا عن كونه مصدرًا للصور الرقمية، فقد أتاح تحويل الصور التناظرية إلى صيغة رقمية تحسين وترميم القطع الأثرية ، وبدأ استخدامه في مجالات متنوعة كالطب النووي ، وعلم الفلك ، وإنفاذ القانون ، والدفاع ، والصناعة . [ 17 ]

مهدت التطورات في تكنولوجيا المعالجات الدقيقة الطريق لتطوير وتسويق أجهزة اقتران الشحنات (CCDs) لاستخدامها في مجموعة واسعة من أجهزة التقاط الصور، وأدت تدريجيًا إلى إحلال الأفلام والأشرطة التناظرية محل استخدامها في التصوير الفوتوغرافي والفيديو مع نهاية القرن العشرين. كما سمحت القدرة الحاسوبية اللازمة لمعالجة الصور الرقمية الملتقطة بوصول الصور الرقمية المولدة بالحاسوب إلى مستوى من الدقة يقارب الواقعية الفوتوغرافية . [ 18 ]

مستشعرات الصور الرقمية

كان أول مستشعر صور شبه موصل هو CCD، الذي طوره ويلارد إس. بويل وجورج إي. سميث في مختبرات بيل عام 1969. [ 19 ] أثناء بحثهما في تقنية MOS، أدركا أن الشحنة الكهربائية تُشابه الفقاعة المغناطيسية، وأنه يمكن تخزينها على مكثف MOS صغير. ولأن تصنيع سلسلة من مكثفات MOS على التوالي كان سهلاً نسبياً ، قاما بتوصيل جهد مناسب بها بحيث يمكن نقل الشحنة من مكثف إلى آخر. [ 20 ] يُعد CCD دائرة شبه موصلة استُخدمت لاحقاً في أولى كاميرات الفيديو الرقمية للبث التلفزيوني . [ 21 ]

عانت مستشعرات CCD المبكرة من تأخر الغالق ، وقد تم حل هذه المشكلة إلى حد كبير باختراع الصمام الثنائي الضوئي المثبت (PPD). [ 22 ] اخترعه نوبوكازو تيرانيشي وهيروميتسو شيراكي وياسوو إيشيهارا في شركة NEC عام 1980. [ 22 ] [ 23 ] كان عبارة عن بنية كاشف ضوئي تتميز بانخفاض التأخير والضوضاء ، وكفاءة كمية عالية، وتيار مظلم منخفض . [ 22 ] في عام 1987، بدأ دمج الصمام الثنائي الضوئي المثبت في معظم أجهزة CCD، ليصبح عنصرًا أساسيًا في كاميرات الفيديو الإلكترونية الاستهلاكية ، ثم في الكاميرات الرقمية الثابتة . ومنذ ذلك الحين، يُستخدم الصمام الثنائي الضوئي المثبت في جميع مستشعرات CCD تقريبًا، ثم في مستشعرات CMOS. [ 22 ]

ابتكرت شركة أوليمبوس في اليابان مستشعر البكسل النشط NMOS (APS) في منتصف ثمانينيات القرن الماضي. وقد تحقق ذلك بفضل التطورات في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات MOS ، حيث وصل تصغير حجم ترانزستورات MOSFET إلى مستويات أصغر من الميكرون، ثم إلى مستويات دون الميكرون. [ 24 ] [ 25 ] قام فريق تسوتومو ناكامورا في أوليمبوس بتصنيع مستشعر البكسل النشط NMOS عام 1985. [ 26 ] وفي وقت لاحق، طوّر فريق إريك فوسوم في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا مستشعر البكسل النشط CMOS (مستشعر CMOS) عام 1993. [ 22 ] وبحلول عام 2007، تجاوزت مبيعات مستشعرات CMOS مبيعات مستشعرات CCD. [ 27 ]

ضغط الصور الرقمية

كان تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) تطورًا هامًا في تقنية ضغط الصور الرقمية، وهو أسلوب ضغط مع فقدان للبيانات اقترحه ناصر أحمد لأول مرة عام 1972. [ 28 ] يُستخدم ضغط DCT في تنسيق JPEG ، الذي قدمته مجموعة خبراء التصوير المشتركة عام 1992. [ 29 ] يضغط JPEG الصور إلى أحجام ملفات أصغر بكثير، وأصبح تنسيق ملفات الصور الأكثر استخدامًا على الإنترنت . [ 30 ]

فسيفساء

في التصوير الرقمي، تُعرف الصورة الفسيفسائية بأنها مجموعة من الصور غير المتداخلة، مرتبة وفق نمط معين . وتُعد صور الجيجابكسل مثالاً على هذه الصور الفسيفسائية الرقمية. وغالبًا ما تُستخدم الصور الملتقطة بالأقمار الصناعية في تجميع الصور لتغطية مناطق مختلفة من الأرض.

يتم توفير المشاهدة التفاعلية من خلال التصوير الفوتوغرافي بتقنية الواقع الافتراضي .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ جونزاليس ، رافائيل (2018). معالجة الصور الرقمية . نيويورك، نيويورك: بيرسون. رقم ISBN 978-0-13-335672-4. OCLC 966609831 . 
  2. ↑ بيتيغرو، روب. "أدلة البحث: كل شيء عن الصور: الصور النقطية مقابل الصور المتجهة" . guides.lib.umich.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يونيو 2025 .
  3. ↑ "تقنيات ضغط الصور الرقمية" (ملف PDF) .
  4. ↑ "مقدمة إلى بيانات الصور والبيانات النقطية - ArcGIS Pro | الوثائق" . pro.arcgis.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يونيو 2025 .
  5. ↑ مواصفات الصورة الرقمية السلبية (DNG) مؤرشفة بتاريخ 20 أبريل 2011 في أرشيف الإنترنت . سان خوسيه: أدوبي، 2005. الإصدار 1.1.0.0. صفحة 9. تاريخ الوصول: 10 أكتوبر 2007.
  6. ↑ إرشادات التصوير الرقمي الفوتوغرافي العالمية (UPDIG): تنسيقات الملفات - مشكلة الملفات الخام . مؤرشفة بتاريخ 20 أكتوبر 2011 على موقع Wayback Machine.
  7. ↑ خدمة بيانات علم الآثار / العصور القديمة الرقمية: أدلة الممارسات الجيدة - القسم 3 أرشفة الصور النقطية - تنسيقات الملفات. مؤرشف بتاريخ 14-12-2011 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  8. ↑ جامعة كونيتيكت: "صيغة الصور الخام كصيغة أرشيفية للصور الثابتة: دراسة" بقلم مايكل ج. بينيت وإف. باري ويلر. مؤرشف بتاريخ 14 سبتمبر 2011 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  9. ↑ اتحاد الجامعات للبحوث السياسية والاجتماعية: التقادم - تنسيقات الملفات والبرامج (مؤرشف بتاريخ 2 نوفمبر 2011 في أرشيف الإنترنت)
  10. ↑ الوسائط الرقمية JISC - الصور الثابتة: اختيار تنسيق ملف للصور الثابتة الرقمية - تنسيقات الملفات للأرشيف الرئيسي. مؤرشف بتاريخ 16-11-2011 في Wayback Machine
  11. ↑ متحف جيه بول جيتي - قسم الصور: مشروع الالتقاط السريع للصور المتراكمة - عرض تقديمي مؤرشف بتاريخ 10 يونيو 2012 على موقع Wayback Machine
  12. ↑ أهم صورة على الإنترنت - مجموعة الوسائط الإلكترونية: صيغ ملفات الصور الرقمية، مؤرشفة بتاريخ 14 ديسمبر 2010 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  13. ↑ جمعية الأرشيف في كولومبيا البريطانية: استراتيجيات الاقتناء والحفظ (روزالين هيل)
  14. ↑ «هذه الصورة لمجرة درب التبانة بدقة 46 جيجابكسل ستذهلك» . 23 أكتوبر 2015. مؤرشفة من الأصل في 5 يوليو 2018. تم الاطلاع عليها في 5 يوليو 2018 .
  15. ↑ "الذكرى الخمسون لأول صورة رقمية" . 1 يونيو 2007. مؤرشف من الأصل في 14 أكتوبر 2010..
  16. ↑ أزرييل روزنفيلد، معالجة الصور بواسطة الحاسوب ، نيويورك: دار النشر الأكاديمية، 1969
  17. ↑ غونزاليس، رافائيل، سي؛ وودز، ريتشارد إي (2008). معالجة الصور الرقمية، الطبعة الثالثة . بيرسون برنتيس هول. ص 577. ISBN  978-0-13-168728-8.{{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  18. ↑ يانه، بيرند (1993). معالجة الصور المكانية والزمانية: النظرية والتطبيقات العلمية . دار نشر سبرينغر. ص 208. ISBN  3-540-57418-2.
  19. ↑ جيمس ر. جانسيك (2001). أجهزة اقتران الشحنات العلمية . مطبعة SPIE. الصفحات 3-4 . ISBN  978-0-8194-3698-6أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 15 نوفمبر 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يونيو 2020 .
  20. ↑ ويليامز، جيه بي (2017). ثورة الإلكترونيات: ابتكار المستقبل . سبرينغر. ص 245-248 . ISBN  978-3-319-49088-5أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 15 نوفمبر 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أكتوبر 2019 .
  21. ↑ بويل، ويليام س؛ سميث، جورج إي . (1970). "أجهزة أشباه الموصلات المقترنة بالشحنة". مجلة بيل سيستم التقنية 49 (4): 587-593 . رمز Bibcode : 1970BSTJ...49..587B . doi : 10.1002/j.1538-7305.1970.tb01790.x .
  22. 1 2 3 4 5 فوسوم، إريك ر .؛ هوندونغوا، د.ب. (2014). "مراجعة للثنائي الضوئي المثبت لمستشعرات الصور CCD وCMOS" . مجلة IEEE لجمعية أجهزة الإلكترونيات . 2 (3): 33-43 . Bibcode : 2014IJEDS...2...33F . doi : 10.1109/JEDS.2014.2306412 .
  23. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 4,484,210: جهاز تصوير ذو حالة صلبة يتميز بانخفاض تأخير الصورة
  24. ↑ فوسوم، إريك ر. (12 يوليو 1993). "مستشعرات البكسل النشطة: هل أصبحت أجهزة اقتران الشحنة من الماضي؟". في: بلوك، مورلي م. (محرر). أجهزة اقتران الشحنة ومستشعرات الحالة الصلبة البصرية III . المجلد 1900. الجمعية الدولية للبصريات والضوئيات. الصفحات 2-14 . Bibcode : 1993SPIE.1900....2F . CiteSeerX 10.1.1.408.6558 . doi : 10.1117/12.148585 . S2CID 10556755 .    {{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  25. ↑ فوسوم، إريك ر. (2007). "مستشعرات البكسل النشطة" (ملف PDF) . إريك فوسوم . S2CID 18831792 . 
  26. ↑ ماتسوموتو، كازويا؛ وآخرون (1985). "ترانزستور ضوئي جديد من نوع MOS يعمل في وضع قراءة غير مُتلف". المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 24 (5A): L323. Bibcode : 1985JaJAP..24L.323M . doi : 10.1143/JJAP.24.L323 . S2CID 108450116 .  
  27. ↑ "مبيعات مستشعرات الصور بتقنية CMOS تحافظ على وتيرة قياسية" . IC Insights . 8 مايو 2018. مؤرشف من الأصل في 21 يونيو 2019. تم الاطلاع عليه في 6 أكتوبر 2019 .
  28. ↑ أحمد، ناصر (يناير 1991). "كيف توصلتُ إلى تحويل جيب التمام المنفصل" . معالجة الإشارات الرقمية . 1 (1): 4-5 . رمز Bibcode : 1991DSP.....1....4A . doi : 10.1016/1051-2004(91)90086-Z . مؤرشف من الأصل بتاريخ 10 يونيو 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 سبتمبر 2019 .
  29. ↑ "T.81 - الضغط الرقمي وتشفير الصور الثابتة ذات التدرج اللوني المتواصل - المتطلبات والإرشادات" (ملف PDF) . CCITT . سبتمبر 1992. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 30 ديسمبر 2019. تم الاطلاع عليه في 12 يوليو 2019 .
  30. ↑ "شرح تنسيق صور JPEG" . BT.com . مجموعة BT . 31 مايو 2018. مؤرشف من الأصل في 5 أغسطس 2019. تم الاطلاع عليه في 5 أغسطس 2019 .