தமிழ்

படப் பிரித்தலுக்கான வாட்டர்ஷெட் வழிமுறையின் அடிப்படைகள், பயன்பாடுகள் மற்றும் நடைமுறைச் செயலாக்கத்தை ஆராயுங்கள். இந்த சக்திவாய்ந்த நுட்பம் பல்வேறு பட பகுப்பாய்வுப் பணிகளுக்கு எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படலாம் என்பதை அறிக.

வாட்டர்ஷெட் வழிமுறையுடன் படப் பிரித்தல்: ஒரு விரிவான வழிகாட்டி

கணினிப் பார்வையில் படப் பிரித்தல் ஒரு அடிப்படைப் பணியாகும், இது இயந்திரங்கள் காட்சித் தரவை மிகவும் திறம்படப் புரிந்துகொள்ளவும் பகுப்பாய்வு செய்யவும் உதவுகிறது. இது ஒரு படத்தை பல பகுதிகளாகப் பிரிப்பதை உள்ளடக்கியது, ஒவ்வொன்றும் ஒரு தனித்துவமான பொருள் அல்லது பொருளின் ஒரு பகுதிக்கு ஒத்திருக்கிறது. கிடைக்கக்கூடிய பல்வேறு படப் பிரித்தல் நுட்பங்களில், வாட்டர்ஷெட் வழிமுறை ஒரு சக்திவாய்ந்த மற்றும் பல்துறை முறையாக தனித்து நிற்கிறது. இந்த விரிவான வழிகாட்டி வாட்டர்ஷெட் வழிமுறையின் கொள்கைகள், பயன்பாடுகள் மற்றும் செயலாக்கத்தை ஆராய்ந்து, அதன் திறன்கள் மற்றும் வரம்புகளைப் பற்றிய விரிவான புரிதலை வழங்குகிறது.

வாட்டர்ஷெட் வழிமுறை என்றால் என்ன?

வாட்டர்ஷெட் வழிமுறை என்பது புவிஉருவவியலால் ஈர்க்கப்பட்ட ஒரு பகுதி-சார்ந்த படப் பிரித்தல் நுட்பமாகும். ஒரு படத்தை ஒரு நிலப்பரப்பாக கற்பனை செய்து பாருங்கள், பிக்சல் அடர்த்திகள் உயரங்களைக் குறிக்கின்றன. இந்த வழிமுறை இந்த நிலப்பரப்பை நீரால் நிரப்புவதைப் போன்றது. நீர் உள்ளூர் மினிமாவில் (local minima) குவிந்து, தனித்தனி ஏரிகளை உருவாக்கும். நீரின் மட்டம் உயரும்போது, வெவ்வேறு மினிமாவிலிருந்து உருவாகும் ஏரிகள் இறுதியில் சந்திக்கும். அவை ஒன்றிணைவதைத் தடுக்க, சந்திக்கும் இடங்களில் தடைகள் (நீர்நிலைப் பிரிவினைகள்) கட்டப்படுகின்றன. இதன் இறுதி விளைவாக, நீர்நிலைப் பிரிவினைக் கோடுகளால் பிரிக்கப்பட்ட பகுதிகளாகப் பிரிக்கப்பட்ட ஒரு படம் கிடைக்கிறது, ஒவ்வொரு பகுதியும் ஒரு தனித்துவமான பிரிவைக் குறிக்கிறது.

சாராம்சத்தில், வாட்டர்ஷெட் வழிமுறை பொருட்களை அவற்றின் எல்லைகளின் அடிப்படையில் அடையாளம் கண்டு வரையறுக்கிறது, அவற்றை ஒரு நிலப்பரப்பு நிவாரணத்தில் நீர்ப்பிடிப்புப் பகுதிகளாகக் கருதுகிறது.

வாட்டர்ஷெட் வழிமுறை எவ்வாறு செயல்படுகிறது: ஒரு படிப்படியான விளக்கம்

வாட்டர்ஷெட் வழிமுறை பொதுவாக பின்வரும் படிகளை உள்ளடக்கியது:

  1. சரிவு கணக்கீடு (Gradient Calculation): இந்த வழிமுறை பெரும்பாலும் உள்ளீட்டுப் படத்தின் சரிவு அளவைக் கணக்கிடுவதன் மூலம் தொடங்குகிறது. சரிவு என்பது விளிம்புகள் மற்றும் எல்லைகளை முன்னிலைப்படுத்துகிறது, அவை பிரித்தலுக்கு முக்கியமானவை. சோபல், ப்ரூவிட் மற்றும் லாப்லேசியன் ஆகியவை பொதுவான சரிவு ஆபரேட்டர்கள்.
  2. குறிப்பான் தேர்வு (Marker Selection): இது ஒரு முக்கியமான படியாகும். குறிப்பான்கள் (Markers) என்பவை பிரிக்கப்பட வேண்டிய விரும்பிய பகுதிகளைக் குறிக்கும் விதை புள்ளிகள். இரண்டு வகையான குறிப்பான்கள் உள்ளன:
    • முன்புற குறிப்பான்கள் (Foreground Markers): நாம் பிரிக்க விரும்பும் பொருட்களைக் குறிக்கின்றன.
    • பின்புல குறிப்பான்கள் (Background Markers): பின்புலப் பகுதிகளைக் குறிக்கின்றன.

    குறிப்பான்களின் தரம் இறுதிப் பிரித்தல் முடிவை கணிசமாக பாதிக்கிறது. நல்ல குறிப்பான்கள் ஆர்வமுள்ள பொருட்களுக்குள்ளும் பின்புலத்திலும் அமைந்திருக்க வேண்டும். ஒன்றோடொன்று மேலெழுதும் குறிப்பான்கள் அல்லது மோசமான குறிப்பான் இடம் ஆகியவை அதிகப்-பிரித்தல் அல்லது குறைப்-பிரித்தலுக்கு வழிவகுக்கும்.

  3. முன் செயலாக்கம் (Preprocessing - Morphological Operations): அரிப்பு (erosion) மற்றும் விரிவடைதல் (dilation) போன்ற உருவவியல் செயல்பாடுகள் படத்தை சுத்தம் செய்வதற்கும் குறிப்பான் தேர்வை மேம்படுத்துவதற்கும் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அரிப்பு தொடும் பொருட்களைப் பிரிக்க முடியும், அதே நேரத்தில் விரிவடைதல் சிறிய துளைகளை நிரப்பவும் அருகிலுள்ள பகுதிகளை இணைக்கவும் முடியும். இந்த செயல்பாடுகள் சரிவுப் படத்தை செம்மைப்படுத்தவும் மேலும் தனித்துவமான நீர்ப்பிடிப்புப் பகுதிகளை உருவாக்கவும் உதவுகின்றன.
  4. தூர மாற்றம் (Distance Transform): தூர மாற்றம் ஒவ்வொரு பிக்சலிலிருந்தும் அருகிலுள்ள பின்புல பிக்சலுக்கான தூரத்தைக் கணக்கிடுகிறது. இது ஒரு சாம்பல் நிறப் படத்தை உருவாக்குகிறது, அங்கு ஒவ்வொரு பிக்சலின் அடர்த்தியும் அருகிலுள்ள பின்புலத்திற்கான அதன் தூரத்தைக் குறிக்கிறது. தூர மாற்றம் பெரும்பாலும் வாட்டர்ஷெட் வழிமுறையுடன் இணைந்து பொருட்களின் பிரித்தலை மேம்படுத்தப் பயன்படுகிறது.
  5. வாட்டர்ஷெட் மாற்றம் (Watershed Transformation): இது வழிமுறையின் மையப் பகுதியாகும். வாட்டர்ஷெட் மாற்றம் ஒவ்வொரு பிக்சலையும் அது எந்த நீர்ப்பிடிப்புப் பகுதிக்கு சொந்தமானது என்பதன் அடிப்படையில், குறிப்பான்களை தொடக்க புள்ளிகளாகப் பயன்படுத்தி லேபிளிடுகிறது. சரிவுப் படத்தில் மழை பெய்வதாகக் கற்பனை செய்து பாருங்கள்; ஒவ்வொரு மழைத்துளியும் ஒரு மினிமத்தை அடையும் வரை கீழ்நோக்கிப் பாயும். ஒரே மினிமத்திற்குப் பாயும் அனைத்து பிக்சல்களும் ஒரு நீர்ப்பிடிப்புப் பகுதியை உருவாக்குகின்றன. இந்த நீர்ப்பிடிப்புப் பகுதிகளுக்கு இடையிலான எல்லைகளே நீர்நிலைப் பிரிவினைக் கோடுகள்.

மார்க்கர்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வாட்டர்ஷெட் பிரித்தல்

நிலையான வாட்டர்ஷெட் வழிமுறை அதிகப்-பிரித்தலுக்கு ஆளாகிறது, குறிப்பாக சிக்கலான கட்டமைப்புகள் அல்லது இரைச்சல் உள்ள படங்களில். பிக்சல் அடர்த்தியில் உள்ள சிறிய மாறுபாடுகள் கூட உள்ளூர் மினிமாவாக விளக்கப்பட்டு, ஏராளமான சிறிய பகுதிகள் உருவாக்கப்படுவதற்கு வழிவகுப்பதால் இது நிகழ்கிறது. இந்தப் சிக்கலைத் தீர்க்க, மார்க்கர்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வாட்டர்ஷெட் அணுகுமுறை பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

மார்க்கர்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வாட்டர்ஷெட், பிரித்தல் செயல்முறைக்கு வழிகாட்ட படம் பற்றிய முன் அறிவைப் பயன்படுத்துகிறது. முன்புறம் (ஆர்வமுள்ள பொருள்கள்) மற்றும் பின்புலப் பகுதிகளைக் குறிக்கும் குறிப்பான்களை வழங்குவதன் மூலம், இந்த வழிமுறை வாட்டர்ஷெட் மாற்றத்தைக் கட்டுப்படுத்தி அதிகப்-பிரித்தலைத் தடுக்கிறது.

இந்த செயல்முறை உள்ளடக்கியது:

  1. முன்புற மற்றும் பின்புல குறிப்பான்களை அடையாளம் காணுதல் (மேலே விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி).
  2. இந்தக் குறிப்பான்களைப் பயன்படுத்தி வாட்டர்ஷெட் மாற்றத்தைப் பயன்படுத்துதல். வழிமுறை பின்னர் குறிப்பான்களால் வரையறுக்கப்பட்ட பகுதிகளுக்கு இடையில் மட்டுமே நீர்நிலைப் பிரிவினைகளை உருவாக்கும்.

வாட்டர்ஷெட் வழிமுறையின் பயன்பாடுகள்

வாட்டர்ஷெட் வழிமுறை பின்வருபவை உட்பட பரந்த அளவிலான துறைகளில் பயன்பாடுகளைக் காண்கிறது:

OpenCV உடன் செயலாக்கம் (பைதான் எடுத்துக்காட்டு)

OpenCV என்பது கணினிப் பார்வை பணிகளுக்கான ஒரு பிரபலமான திறந்த மூல நூலகமாகும். இது வாட்டர்ஷெட் வழிமுறையின் வசதியான செயலாக்கத்தை வழங்குகிறது. OpenCV உடன் வாட்டர்ஷெட் வழிமுறையை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது என்பதை விளக்கும் ஒரு பைதான் எடுத்துக்காட்டு இங்கே:


import cv2
import numpy as np

# Load the image
img = cv2.imread('image.jpg')
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

# Thresholding to create initial markers
ret, thresh = cv2.threshold(gray, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY_INV + cv2.THRESH_OTSU)

# Noise removal
kernel = np.ones((3, 3), np.uint8)
opening = cv2.morphologyEx(thresh, cv2.MORPH_OPEN, kernel, iterations=2)

# Sure background area
sure_bg = cv2.dilate(opening, kernel, iterations=3)

# Finding sure foreground area
dist_transform = cv2.distanceTransform(opening, cv2.DIST_L2, 5)
ret, sure_fg = cv2.threshold(dist_transform, 0.7 * dist_transform.max(), 255, 0)

# Converting sure_fg to proper datatype
sure_fg = np.uint8(sure_fg)

# Finding unknown region
unknown = cv2.subtract(sure_bg, sure_fg)

# Marker labelling
ret, markers = cv2.connectedComponents(sure_fg)

# Add 1 to all labels so that sure background is not 0, but 1
markers = markers + 1

# Now, mark the region of unknown with zero
markers[unknown == 255] = 0

# Apply the watershed algorithm
markers = cv2.watershed(img, markers)
img[markers == -1] = [255, 0, 0]  # Mark watershed lines in red

# Display the result
cv2.imshow('Watershed Result', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

விளக்கம்:

முக்கியமான கருத்தாய்வுகள்:

நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள்

நன்மைகள்:

தீமைகள்:

குறிப்புகள் மற்றும் சிறந்த நடைமுறைகள்

மேம்பட்ட நுட்பங்கள் மற்றும் மாறுபாடுகள்

முடிவுரை

வாட்டர்ஷெட் வழிமுறை என்பது பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளைக் கொண்ட ஒரு சக்திவாய்ந்த மற்றும் பல்துறை படப் பிரித்தல் நுட்பமாகும். அதன் கொள்கைகள், நன்மைகள் மற்றும் வரம்புகளைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், பல்வேறு பட பகுப்பாய்வுப் பணிகளுக்கு அதை நீங்கள் திறம்படப் பயன்படுத்தலாம். இது இரைச்சலுக்கு உணர்திறன் கொண்டதாகவும், கவனமான குறிப்பான் தேர்வு தேவைப்பட்டாலும், மார்க்கர்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வாட்டர்ஷெட் அணுகுமுறை மற்றும் பொருத்தமான முன் செயலாக்க நுட்பங்கள் அதன் செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும். OpenCV போன்ற நூலகங்களில் எளிதில் கிடைக்கக்கூடிய அதன் செயலாக்கங்களுடன், கணினிப் பார்வை பயிற்சியாளர்களின் ஆயுதக் களஞ்சியத்தில் வாட்டர்ஷெட் வழிமுறை ஒரு மதிப்புமிக்க கருவியாக உள்ளது.

கணினிப் பார்வை தொடர்ந்து বিকশিত হওয়ার সাথে সাথে, ওয়াটারশেড অ্যালগরিদম সম্ভবত একটি মৌলিক কৌশল হিসাবে থাকবে, বিশেষ করে যখন মেশিন লার্নিংয়ের মতো আরও উন্নত পদ্ধতির সাথে মিলিত হয়। এর নীতিগুলি আয়ত্ত করে এবং এর ভিন্নতাগুলি অন্বেষণ করে, আপনি বিভিন্ন ডোমেন জুড়ে চিত্র বিশ্লেষণ এবং সমস্যা সমাধানের জন্য নতুন সম্ভাবনাগুলি আনলক করতে পারেন।