थ्रेशोल्डिंग (छवि प्रसंस्करण)

डिजिटल छवि प्रोसेसिंग में, थ्रेशोल्डिंग (छवि प्रसंस्करण) की सबसे सरल विधि है। ग्रेस्केल छवि से, थ्रेशोल्डिंग का उपयोग बाइनरी छवियों को बनाने के लिए किया जा सकता है।

परिभाषा
सबसे सरल थ्रेशोल्डिंग विधियाँ छवि की तीव्रता के अनुसार छवि में प्रत्येक पिक्सेल को काले पिक्सेल से बदल देती हैं यदि छवि $$I_{i,j}$$ निश्चित मान से कम है जिसे सीमा रेखा $$T$$ कहा जाता है, या सफेद पिक्सेल यदि पिक्सेल की तीव्रता उस सीमा से अधिक है। दाईं ओर की उदाहरण छवि में, इसके परिणामस्वरूप गहरा पेड़ पूरी तरह से काला हो जाता है, और चमकदार बर्फ पूरी तरह से सफेद हो जाती है।

स्वचालित थ्रेशोल्डिंग
चूँकि कुछ स्थितियों में, सीमा रेखा $$T$$ उपयोगकर्ता द्वारा नियमावली रूप से चुना जा सकता है, किन्तु ऐसे कई स्थितियों ऐसा होता हैं जहां उपयोगकर्ता चाहता है कि सीमा स्वचालित रूप से एल्गोरिदम द्वारा निर्धारित की जाए। उन स्थितियों में, थ्रेशोल्ड इस अर्थ में "सर्वोत्तम" थ्रेशोल्ड होना चाहिए जिसका अर्थ होता है कि थ्रेशोल्ड के ऊपर और नीचे के पिक्सेल का विभाजन उन पिक्सेल द्वारा प्रदर्शित वस्तुओं के दो वर्गों के बीच वास्तविक विभाजन के जितना संभव हो सके (उदाहरण के लिए, नीचे के पिक्सेल सीमा को पृष्ठभूमि के अनुरूप होना चाहिए और ऊपर वाले को छवि में रुचि की कुछ वस्तुओं के अनुरूप होना चाहिए) मिलता जुलता होना आवश्यक है।

कई प्रकार की स्वचालित थ्रेशोल्डिंग विधियाँ उपस्थित हैं, सबसे प्रसिद्ध और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली ओट्सू की विधि है। निम्नलिखित सूची, सेज़गिन एट अल. के कार्यों पर आधारित है। और (2004) एल्गोरिदम द्वारा हेरफेर की गई जानकारी के आधार पर थ्रेशोल्डिंग विधियों को व्यापक समूहों में वर्गीकृत किया गया है। चूँकि ध्यान दें कि ऐसा वर्गीकरण आवश्यक रूप से अस्पष्ट है क्योंकि कुछ विधियाँ कई श्रेणियों में आ सकती हैं (उदाहरण के लिए, ओट्सू की विधि को हिस्टोग्राम-आकार और क्लस्टरिंग एल्गोरिदम दोनों माना जा सकता है)


 * हिस्टोग्राम आकार-आधारित विधियां, जहां, उदाहरण के लिए, चिकने हिस्टोग्राम की चोटियों, घाटियों और वक्रता का विश्लेषण किया जाता है। ध्यान दें कि ये विधियाँ, दूसरों की समानता में, छवि तीव्रता संभाव्यता वितरण (अर्थात, हिस्टोग्राम का आकार) के बारे में कुछ निश्चित धारणाएँ बनाती हैं।
 * क्लस्टरिंग-आधारित विधियाँ, जहाँ ग्रे-स्तर के नमूनों को पृष्ठभूमि और अग्रभूमि के रूप में दो भागों में समूहबद्ध किया जाता है,
 * एन्ट्रॉपी (सूचना सिद्धांत)-आधारित उन विधियों के परिणामस्वरूप एल्गोरिदम बनते हैं जो अग्रभूमि और पृष्ठभूमि क्षेत्रों की एन्ट्रॉपी, मूल और बाइनराइज्ड छवि के बीच क्रॉस-एन्ट्रॉपी आदि का उपयोग करते हैं।
 * वस्तु गुणधर्म पर आधारित विधियाँ ग्रे-लेवल और बाइनराइज़्ड छवियों के बीच समानता का माप खोजती हैं, जैसे कि फ़ज़ी आकार समानता, किनारे संयोग, आदि होती है ।
 * स्थानिक विधियाँ पिक्सेल के बीच उच्च-क्रम संभाव्यता वितरण या सहसंबंध का उपयोग करती हैं।



वैश्विक बनाम स्थानीय सीमा
अधिकांश विधियों में, छवि के सभी पिक्सेल पर समान सीमा लागू होती है। यद्यपि, कुछ स्थितियों में, पिक्सेल के स्थानीय मूल्य के आधार पर, छवि के विभिन्न भाग पर अलग सीमा लागू करना लाभदायक हो सकता है। इस श्रेणी के विधियों की स्थानीय या अनुकूलनशील थ्रेशोल्डिंग कहा जाता है। वे विशेष रूप से उन स्थितियों के लिए अनुकूलित होते हैं जहां छवियों में विषम प्रकाश व्यवस्था होती है, जैसे कि दाहिने ओर सुडोकू छवि में। उन स्थितियों में, पड़ोस परिभाषित किया जाता है और प्रत्येक पिक्सेल और उसके पड़ोस के लिए सीमा थ्रेशोल्ड की गणना की जाती है। कई वैश्विक थ्रेशोल्डिंग विधियों को स्थानीय विधि से काम करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, किन्तु स्थानीय थ्रेशोल्डिंग के लिए विशेष रूप से विधियां भी विकसित की गई हैं, जैसे कि निब्लैक या बर्नसेन एल्गोरिदम आदि होता है।

इमेजेज जैसे सॉफ़्टवेयर ग्लोबल और local दोनों में विभिन्न, स्वचालित थ्रेशोल्ड विधियों की विस्तृत श्रृंखला का प्रस्ताव करते हैं।

मल्टी-बैंड छवियां
रंगीन छवियों को भी थ्रेशोल्ड किया जा सकता है। दृष्टिकोण छवि के प्रत्येक आरजीबी रंग मॉडल घटकों के लिए अलग सीमा निर्धारित करना होता है और फिर उन्हें बाइनरी और ऑपरेशन के साथ संयोजित करना होता है। यह कैमरे के काम करने के विधि और कंप्यूटर में डेटा कैसे संग्रहीत किया जाता है, को दर्शाता है, किन्तु यह मानव द्वारा रंगों की पहचान करने के तरीके के समर्थन के साथ मेल नहीं खाता है। इसलिए, सामान्यतः एचएसएल और एचएसवी रंग मॉडल अधिक बार उपयोग किए जाते हैं; ध्यान दें कि चूंकि रंग गोलाकार मात्रा में होती है, इसलिए इसे गोलाकार सीमा रेखा की आवश्यकता होती है। सीएमवाईके रंग मॉडल रंग मॉडल का उपयोग करना भी संभव है।

एकाधिक सीमाएँ
बाइनरी छवि के परिणामस्वरूप एकल सीमा के अतिरिक्त, कई बढ़ती हुई सीमाएँ प्रस्तुत करना भी संभव होता है $$T_n$$. उस स्थिति में, कार्यान्वयन $$N$$ थ्रेशोल्ड के परिणाम स्वरूप छवि को बनेगी $$N$$ वर्गों के साथ परिणामित किया जाता है, जहां तीव्रता के साथ पिक्सेल $$I_{ij}$$ ऐसा है कि $$T_n < I_{ij} < T_{n+1}$$ कक्षा को सौंपा जाएगा जहां $$n$$. अधिकांश बाइनरी स्वचालित थ्रेशोल्डिंग विधियों में मल्टी-थ्रेशोल्डिंग के लिए प्राकृतिक विस्तार होता है।

सीमाएँ
कुछ शर्तों के अनुसार थ्रेसहोल्डिंग सबसे अच्छा काम करेगी:


 * ध्वनि की कम स्तर
 * अंतर-वर्ग विचरण की समानता में उच्च अंतर-वर्ग विचरण, अर्थात, ही समूह के पिक्सेल की तीव्रता दूसरे समूह के पिक्सेल की समानता में एक-दूसरे के अधिक निकट होती है,
 * सजातीय प्रकाश व्यवस्था, आदि।

कठिन स्थितियों में, थ्रेशोल्डिंग संभवतः अपूर्ण होगी और असत्य सकारात्मक और असत्य नकारात्मक के साथ द्विआधारी छवि उत्पन्न करेगी।

स्रोत

 *  फाम एन, मॉरिसन ए, श्वॉक जे एट अल। (2007)। सीएमवाईके रंग मॉडल का उपयोग करके इम्यूनोहिस्टोकेमिकल दागों का मात्रात्मक छवि विश्लेषण। निदान पथ। '2:'8.
 *  लिंडा शापिरो|शापिरो, लिंडा जी. और स्टॉकमैन, जॉर्ज सी. (2002)। कंप्यूटर दृष्टि । शागिर्द कक्ष। ISBN 0-13-030796-3
 *  मेहमत सेजिन और बुलेंट संकुर, छवि थ्रेशोल्डिंग तकनीक और मात्रात्मक प्रदर्शन मूल्यांकन पर सर्वेक्षण, जर्नल ऑफ इलेक्ट्रॉनिक इमेजिंग 13(1), 146-165 (जनवरी 2004)। 

अग्रिम पठन

 * Gonzalez, Rafael C. & Woods, Richard E. (2002). Thresholding. In Digital Image Processing, pp. 595–611. Pearson Education. ISBN 81-7808-629-8
 * M. Luessi, M. Eichmann, G. M. Schuster, and A. K. Katsaggelos, Framework for efficient optimal multilevel image thresholding, Journal of Electronic Imaging, vol. 18, pp. 013004+, 2009.
 * Y.K. Lai, P.L. Rosin, Efficient Circular Thresholding, IEEE Trans. on Image Processing 23(3), pp. 992–1001 (2014).
 * Scott E. Umbaugh (2018). Digital Image Processing and Analysis, pp 93–96. CRC Press. ISBN 978-1-4987-6602-9