Tegenwoordig werkt veel sectoren met gegevens door digitale transformatie. Beelden vormen een belangrijk deel van deze gegevens. Echter, het begrijpen van een afbeelding door het menselijk oog is niet voldoende voor machines. Hier komt beeldverwerking (image processing) om de hoek kijken.
Beeldverwerking is een discipline die informatie uit digitale afbeeldingen haalt, verbetert en analyseert door wiskundige, statistische en algoritmische bewerkingen op deze afbeeldingen toe te passen.
Hoe Werkt Beeldverwerking?
Beeldverwerkingssystemen werken doorgaans volgens de volgende stappen:
1. Beeldverwerving (Acquisitie): Digitale afbeeldingen worden verkregen van hardware zoals camera’s, sensoren of satellieten.
2. Voorbewerking (Pre-processing): De afbeelding wordt voorbereid voor analyse met technieken zoals ruisreductie en verbeterde contrast.
3. Segmentatie: De afbeelding wordt verdeeld in betekenisvolle delen (zoals object/achtergrond).
4. Kenmerkextractie: Karakteristieke eigenschappen zoals kleur, textuur, randen en vormen worden geëxtraheerd.
5. Classificatie: De verkregen eigenschappen worden geclassificeerd met machine learning of op regels gebaseerde systemen.
6. Interpretatie of Visualisatie van Resultaten: Afhankelijk van de toepassing wordt een beslissing genomen of output geproduceerd.
Basisprincipes van Beeldverwerking
Kleurenschema's en Grijswaarden Conversie
Kleurenschema's zoals RGB of HSV worden gebruikt voor verschillende analysetaken. Kleurrijke afbeeldingen worden vaak omgezet naar grijswaarden voor snellere verwerking.
Filtering
Wordt gebruikt voor taken zoals ruisreductie en randdetectie.
• Gauss-filter: Ruis verwijdering
• Canny of Sobel: Randdetectie
Histogram Equalisatie
Helpt om details te onthullen door het contrast te verhogen.
Segmentatie
Wordt gebruikt om verschillende gebieden of objecten in de afbeelding te scheiden (bijvoorbeeld mensen gezichten, kentekenplaten, tumorgebieden).
Morfologische Bewerking
Wordt gebruikt om objecten te vergroten, verkleinen of hun vormen te wijzigen (dilatatie, erosie, opening, sluiting).
Bibliotheken Gebruikt in Beeldverwerking
• OpenCV: De meest gebruikte open source afbeeldingverwerkingsbibliotheek.
• Pillow (PIL): Eenvoudige afbeeldingsverwerking met Python.
• Scikit-image: Voor wetenschappelijke analyses.
• MATLAB Image Toolbox: Voorkeur voor engineering en academische studies.
Toepassingsgebieden van Beeldverwerking
Medische Beeldvorming
Analyseert structuren zoals tumoren, bloedvaten en organen in beelden zoals MRI, CT en röntgen.
Autonome Voertuigen
Wordt gebruikt voor taken zoals rijstrookdetectie, voetgangersdetectie en verkeersbordherkenning.
Agritech
Beeldverwerking speelt een belangrijke rol bij toepassingen zoals monitoring van plantgezondheid, productclassificatie en opbrengstvoorspelling.
Industriële Automatisering
Wordt gebruikt om productfouten in kwaliteitssysteem te detecteren.
Satelliet- en Kaartanalyse
Verwerkt satellietbeelden voor geografische analyses zoals landclassificatie, stadsplanning en monitoring van bosgebieden.
Beveiliging en Toezicht
Wordt actief gebruikt in toepassingen zoals gezichtsherkenning, bewegingsdetectie en kentekenherkenning.
Media en Vermaak
Beeldverwerking wordt gebruikt voor games, virtual reality-systemen en film effecten.
Beeldverwerking en Kunstmatige Intelligentie
In de afgelopen jaren is beeldverwerking veel krachtiger geworden door kunstmatige intelligentie, en vooral door deep learning. Vooral Convolutional Neural Networks (CNN) architecturen hebben een revolutie teweeggebracht in beeldherkenning, objectdetectie en segmentatie.
Gebruik Voorbeelden:
• Gezichtsherkenningssystemen
• COVID-19 diagnose in röntgenbeelden
• Besluitvorming met cameragegevens in autonome voertuigen
• Detectie van bladvlekken in slimme landbouw
Beeldverwerking en de GPU-ondersteunde Infrastructuur van PlusClouds
Systemen voor beeldverwerking op basis van deep learning vereisen hoge rekenkracht. Vooral tijdens de verwerking van grote visuele gegevens kunnen CPU-gebaseerde systemen tekortschieten. Hier komen GPU (Graphics Processing Unit) ondersteunde infrastructuren in beeld.
PlusClouds biedt GPU-geoptimaliseerde cloudserverdiensten aan ter ondersteuning van beeldverwerking en kunstmatige intelligentie-toepassingen. Met deze infrastructuur kan:
• Real-time verwerking van hoge resolutiebeelden worden gedaan,
• Deep learning modellen veel sneller worden getraind,
• Honderden afbeeldingen tegelijkertijd worden geanalyseerd met parallelle verwerkingscapaciteit,
• Ontwikkelomgevingen compatibel met populaire bibliotheken zoals Python, TensorFlow, PyTorch worden aangedragen.
Vooral in gebieden die hoge-intensieve verwerking vereisen, zoals medische beeldvorming, beveiligingssystemen en industriële kwaliteitscontrole, biedt de flexibele en schaalbare GPU-infrastructuur van PlusClouds grote voordelen in tijd en kosten voor bedrijven.
Bovendien wordt voor ontwikkelaars een pay-as-you-go-model aangeboden, waardoor zowel kleine projecten als zakelijke oplossingen toegankelijk worden in een technologisch milieu. Voor meer informatie: PlusClouds
Waarom is Beeldverwerking Zo Belangrijk?
• Het volume van visuele gegevens neemt elke dag toe.
• Analyse met het menselijk oog is beperkt en tijdrovend.
• Automatische systemen kunnen zowel de snelheid als de nauwkeurigheid verbeteren.
• Door integratie in besluitvormingssystemen wordt strategisch voordeel behaald.
Conclusie
Beeldverwerking is een van de belangrijkste technologieën van het tijdperk van digitale transformatie. Ongeacht de sector betekent het begrijpen van visuele data snellere beslissingen, verhoogde nauwkeurigheid en vermindering van menselijke interventie.
Naarmate technologieën zich ontwikkelen, zal de impact van beeldverwerking in alle gebieden, van vroege detectie in de gezondheidszorg tot stadsveiligheid, steeds uitgebreider worden.
