استعادة الصور الرقمية

استعادة الصور الرقمية Digital Image Restoration علم هندسي يدرس طريقة استرجاع الصور الناتجة من عمليات التشويه Degradation، نتج هذا المجال من علم معالجة الإشارات Signal Processing، وعلم الفلك Astronomical، والبصريات Optics.
كثير من الخوارزميات المستخدمة في مجال استعادة الصور له جذور رياضية، مثل: الجبر الخطي Linear Algebra، والتحليل العددي Numerical Analysis.
أو بتعريف آخر استعادة الصورة, طريقة لتصحيح الصور وتنقيتها من التشويش Noise والتلطيخ Blur حين تكون الصورة مشوشة وملطخة، والهدف هو تقليل التشويه الحاصل للصورة وإزالته .
بدأ مجال استعادة الصور الرقمية بمجهودات العلماء الباحثين في برامج الفضاء في العقد الخامس وبداية العقد السادس من القرن الماضي، إذ كانت الصور الملتقطة لنظامنا الشمسي والأرضي في ذلك الوقت مدهشة، لكنها مشوهة؛ مما أدى إلى التفكير في مجال استعادة الصورة، وقد تم إلتقاط هذه الصور عن طريق عدد من المهمات الفضائية، وحدث لها التشويه بسبب كثير من العوامل، منها الاهتزاز الحاصل للمركبة الفضائية، وكذلك الدوران السريع للمركبة، وعدم قدرة ملتقط الصورة على تثبيت نفسه في بيئة ذات انعدام للجاذبية؛ فسبب ذلك التلطيخ الحاصل في الصور.
تشويه الصور ليس بالمشكلة السهلة بالنظر إلى التكاليف الباهظة التي تتطلبها الصور لاستعادتها خالية من التشويه، وكذلك يؤدي التشويه إلى فقدان المعلومات في الصورة، فلا يمكن التعرف إلى معالمها، التي تكون من الأهمية بمكان لتعرف تفاصيل هذه الصور. عملية استرجاع الصور قد تكلف مبالغ طائلة فقد كلفت 22 صورة ملتقطة في إحدى المهمات الفضائية التي قامت بها وكالة ناسا قرابة عشرة ملايين دولار لاستعادتها إلى شكلها الطبيعي.
هناك تطبيقات كثيرة في الحياة العملية لاستعادة الصور ومنها:
التطبيقات الفضائية: يعدّ مجال الفضاء والصور الفضائية الهدف الرئيس لاستعادة الصور الرقمية، فقد كانت المراصد الأرضية تلتقط صوراً يحدث لها تلطيخ، بسبب التغير السريع لمعامل الانكسار الموجود في الطبقة الجوية وكذلك الصور الملتقطة للأرض والكواكب تلطخ نتيجة لبطء في سرعة إنغلاق غطاء العدسة بالنسبة إلى الحركة السريعة للمركبة الفضائية، فقد تكون بعض المهمات الفضائية مبنية على أساس التقاط صور لبعض الكواكب لدراسة حالة هذه الكواكب وتكوينها فيسبب التشويه الحاصل لهذه الصور فقدان معلومات مهمة تفيد العلماء الدارسين في هذا المجال.
التطبيقات الطبية: هناك تطبيق آخر لا يقل أهمية عن التطبيق الفضائي ألا وهو في المجال الطبي، فتؤدي استعادة الصور الرقمية دوراً مهماًً في صور الأشعة السينية X-ray، وكذلك صور الرنين المغناطيسي Magnetic Resonance عن طريق استخدام خوارزميات الاستعادة المناسبة مما قد يؤدي إلى إنقاذ حياة المريض. الشكل رقم (5-3) يمثل صورة أشعة سينية X-ray حدثت لها عملية تلطيخ نصف قطري Radial Blur، وتمت استعادتها.
معالجة الصور: هناك عدة تطبيقات في هذا المجال، منها - على سبيل المثال لا الحصر - تشفير الفيديو، وكذلك في مجال الطباعة لاستعادة صور طبق الأصل عن النسخة الأصلية، وأيضاً في مجال الصور التلفزيونية (المتحركة). كذلك يمكن استخدامها في ترميم الصور والمخطوطات القديمة.