تمهيد
تواجه خوارزميات تصحيح الصور التقليدية في مجال الذكاء الاصطناعي التطبيقي صعوبات ملحوظة عند التعامل مع الدرجات اللونية الداكنة في الصور، إذ يؤدي ذلك إلى فقدان التفاصيل وازدياد التشويش وضعف التباين والأثر البصري، وهي مشكلة تتفاقم في صور المناظر الحضرية والطبيعية التي تتفاوت إضاءتها بين مناطق ساطعة وأخرى معتمة داخل اللقطة الواحدة، فتضيع ملامح المناطق المظللة أو تخرج الصورة مفرطة الإضاءة في أجزاء منها
وتقترح هذه الدراسة لمعالجة هذه المشكلة خوارزمية هجينة جديدة لتصحيح المدرج التكراري للصورة تنبع من مبادئ تصحيح غاما التكيفي، وتجمع بين مزايا أكثر من تقنية راسخة في إطار واحد متكامل، بما يرفع جودة التحسين البصري مع الحفاظ على الطابع الطبيعي للصورة وأمانة ألوانها في الوقت نفسه
أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها
هدفت الدراسة إلى تطوير خوارزمية تحسين صور تعالج قصور المعالجات التقليدية مع المناطق الداكنة، وبنت الخوارزمية على دمج عناصر من خوارزمية معادلة المدرج التكراري مع طريقة تصحيح غاما التكيفي بالتوزيع المرجح، مع إدخال وزن للإضاءة يزيد دقة المعالجة، وعلى هذا الأساس تحدد الخوارزمية البكسلات الواقعة دون عتبة إضاءة محددة سلفًا وتعززها بتقنيات رفع الإضاءة المستندة إلى خوارزمية ريتينكس متعددة المقاييس، ثم تُدخل خطوة تصحيح غاما تصحيحية للحد من أي تحسين مفرط قد تسببه خوارزمية ريتينكس، ليتشكل بذلك نموذج شامل للتكيف اللوني في صور المناظر، واختُبرت الخوارزمية على مجموعات بيانات ذات صلة بالمناظر الحضرية للتحقق من فعاليتها
وتتوزع خطوات الخوارزمية أدوارًا متكاملة، فمعادلة المدرج التكراري تعيد توزيع الإضاءة على كامل المجال، وتصحيح غاما التكيفي بالتوزيع المرجح يضبط شدة التصحيح بحسب توزيع الإضاءة ذاته، ووزن الإضاءة المضاف يرفع دقة التمييز بين المناطق، وريتينكس متعدد المقاييس يستهدف المناطق دون العتبة تحديدًا ليستعيد تفاصيلها، ثم يأتي تصحيح غاما الختامي كابحًا لأي إفراط، فتتشكل سلسلة معالجة متوازنة من خطوات متتابعة، وقد اختيرت صور المناظر الحضرية ميدانًا للاختبار لأنها تجمع في اللقطة الواحدة سماء ساطعة وواجهات معتمة وتفاصيل دقيقة، فتفضح أي خوارزمية أحادية الأسلوب
ثانيًا: أبرز النتائج
أظهرت النتائج التجريبية فعالية الخوارزمية المقترحة في تحسين صور المناظر مع الحفاظ على جوهرها الطبيعي، فقد عالجت المناطق الداكنة ورفعت وضوح تفاصيلها وتباينها دون أن تدفع الصورة نحو مظهر مصطنع مفرط التحسين، كما قللت الخوارزمية التعديلات على لونية الصورة بفضل تقنيات معالجة متقدمة بما يضمن الحفاظ على أمانة الألوان، وهذه الموازنة بين رفع الإضاءة حيث تدعو الحاجة وضبط التحسين حيث يفيض عن الحد هي لب الإسهام الذي تقدمه الخوارزمية، إذ تجمع بين حساسية التوزيع المرجح لتصحيح غاما التكيفي وقدرة ريتينكس متعدد المقاييس على استعادة التفاصيل في المناطق المعتمة
ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها
تنفتح لهذه الخوارزمية تطبيقات في تحسين الصور الحضرية والتوثيق البصري للمدن وأي مجال يعتمد على صور تُلتقط في ظروف إضاءة متفاوتة، كما يقدم نموذج التكيف اللوني الشامل الذي انتهت إليه الدراسة إطارًا قابلًا للتطوير والتكييف مع أنواع أخرى من الصور، ويظل اختبار الخوارزمية على نطاق أوسع من مجموعات البيانات ومقارنتها كميًا بأحدث الخوارزميات خطوة طبيعية تالية لترسيخ مكانتها في مكتبة تقنيات تحسين الصور
وتتجاوز دلالة الخوارزمية تحسين الصور إلى مبدأ عام في معالجة الصور، مفاده أن الجمع المضبوط بين تقنيات متكاملة خير من تطوير تقنية وحيدة إلى حدها الأقصى، إذ يعوض كل مكوّن قصور الآخر تحت رقابة خطوة تصحيحية أخيرة، كما يفيد الحفاظ على أمانة الألوان قطاعات التوثيق العمراني والتصوير العقاري والمراقبة البصرية حيث يكون اللون معلومة لا زخرفة، ويظل قياس الأداء بمقاييس كمية موحدة على مجموعات بيانات أوسع مطلبًا لتعزيز الثقة بالخوارزمية
كما أن نجاح الخوارزمية على مناظر حضرية متفاوتة الإضاءة يمنحها أفضلية عملية على الحلول أحادية التقنية التي تتفوق في نوع من الصور وتخفق في غيره، ويدعو إلى اختبارها على صور ليلية ومناظر طبيعية أشد تباينًا في الإضاءة والظلال
وخلاصة القول إن الخوارزمية الهجينة المقترحة تثبت أن الجمع المتدرج بين معادلة المدرج التكراري وتصحيح غاما التكيفي وريتينكس متعدد المقاييس قادر على إنقاذ تفاصيل المناطق الداكنة في الصور مع صون طبيعتها وألوانها، بما يجعلها إضافة عملية لتقنيات معالجة الصور وتحسينها
