Artificial Intelligence : डिजिटल प्रतिमा म्हणजे काय?

Artificial Intelligence Update : मागील भागामध्ये कृत्रिम बुद्धिमत्तेद्वारे कृषी क्षेत्रासाठी विविध प्रकारचा सल्ला देण्याच्या तंत्रज्ञानातील प्रतिमेचे संकलन, प्रतिमा जुळवणी, समस्यांचे निदान व उपाय आणि वापरकर्ता हस्तक्षेप साधन या चार प्रक्रिया आपण पाहिल्या.

मात्र त्यातील पहिल्या दोन प्रक्रिया म्हणजेच प्रतिमा संकलन आणि प्रतिमा जुळवणी यासाठी त्या प्रतिमा अंकात्मक (डिजिटल) स्वरूपात असणे गरजेचे असते. या भागामध्ये आपण अंकात्मक प्रतिमेमागील तत्त्वांची माहिती घेऊ.

एखाद्या वस्तूवर प्रकाश पडला तर त्या प्रकाशाचा काही भाग परावर्तित होतो, काही भाग ती वस्तू शोषून घेते व काही भाग वस्तू प्रसारित करते अथवा पुढे पाठविते. म्हणजेच आपल्या दिसणारी ती वस्तू म्हणजेच हा एकंदर प्रकाशच असते. त्यात परावर्तित झालेला, शोषून घेतलेला व प्रसारित केलेल्या प्रकाशाचे कण (फोटॉन्स) किंवा तरंग (वेव्ह) यांची बेरीज असते.

प्रकाशाचे स्वरूप हे शास्त्रीयदृष्ट्या दुहेरी म्हणजे प्रकाशाचे कण आणि तरंग या स्वरूपातील असल्याचे मानले जाते. त्यामुळे एखाद्या वस्तूवरून परावर्तित, वस्तूकडून शोषलेला आणि त्याद्वारे प्रसारित झालेल्या प्रकाशाची एक विशिष्ट टक्केवारी असते. ही टक्केवारी वस्तूवर पडलेल्या प्रकाशाच्या लहरींची ऊर्जा, तरंगलांबी व वारंवारिता यानुसार वेगवेगळी असते.

तसेच त्या वस्तूवरून परावर्तित झालेल्या प्रकाशाच्या लहरींची ऊर्जा, तरंग लांबी व वारंवारिता ही वेगवेगळी असते. परावर्तित झालेल्या प्रकाशाचे, लहरीच्या वेगवेगळ्या तरंगलांबी किंवा वारंवारता यांचे प्रमाण त्या वस्तूच्या पृष्ठभागाच्या गुणधर्माप्रमाणे असते.

उदा. काचेचा पृष्ठभाग एकदम समतल आणि संपूर्ण (सुमारे शंभर टक्क्यांइतका) परावर्तन करणारा असल्याने त्यातून परावर्तित होणारी प्रतिमा ही तंतोतंत त्या समोरील वस्तूप्रमाणे असते.

एखादी वस्तू आणि सभोवतालाद्वारे उत्सर्जित किंवा परावर्तित झालेल्या प्रकाशलहरीच्या वेगवेगळ्या गुणधर्माप्रमाणेच (म्हणजेच ऊर्जा, तरंगलांबी व वारंवारिता) अशी वेगवेगळी उत्सर्जने नैसर्गिक अथवा मानव निर्मित कारणांमुळे होत असतात. या उत्सर्जनाची थोडक्यात माहिती घेऊ.

नैसर्गिक प्रक्रियेमधून होणारे उत्सर्जन हे प्रामुख्याने दोन प्रकारांमध्ये असते.

१) अवकाशामधून होणारे वैश्‍विक उत्सर्जन, पृथ्वीच्या कवचामध्ये असलेल्या किरणोत्सार्गी घटकाद्वारे होणारे उत्सर्जन, माती व खडकामध्ये आढळणाऱ्या विविध वायुद्वारे होणारे उत्सर्जन इ.

२) सूर्याद्वारे होणारे उत्सर्जन.

मनुष्यनिर्मित उत्सर्जन हे अनेक कारणामुळे असतात.

१) वैद्यकीय उपकरणाद्वारे होणारे उत्सर्जन.

२) वेगवेगळे ग्राहक उत्पादकांपासून होणारे उत्सर्जन (प्रकाशमान घड्याळ, धूरशोधक इत्यादी व तत्सम यंत्रामधून).

३) अणुऊर्जा व औद्योगिक स्रोताद्वारे होणारे उत्सर्जन.

४) इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाद्वारे होणारे उत्सर्जन.

५) विजेचे दिवे व तत्सम प्रकाश देणाऱ्या उपकरणाद्वारे होणारे उत्सर्जन.

नैसर्गिक किंवा मनुष्यनिर्मित उत्सर्जने ही ऊर्जा, तरंगलांबी किंवा वारंवारिता याद्वारे व्यक्त केली जातात. तसेच उत्सर्जने ही वारंवारितेच्या प्रमाणात व तरंग लांबीच्या व्यस्त प्रमाणात असतात.

वारंवारिता किंवा तरंगलांबीनुसार संपूर्ण उत्सर्जनाच्या केलेल्या वितरणाला विद्युत चुंबकीय पट्टा किंवा वर्णपट (स्पेक्ट्रम) असे संबोधतात. म्हणजेच वर्णपट उत्सर्जनाच्या किंवा वारंवारितेच्या आधारावर वेगवेगळ्या श्रेणीमध्ये विभागलेला असतो. वारंवारितेच्या वाढत्या क्रमाने वर्णपटाच्या मुख्य श्रेणी याप्रमाणे आहेत.

१. रेडिओ लहरी : वर्णपटामधील या सर्वात जास्त तरंगलांबी व कमी वारंवारितेच्या आहेत. याचा उपयोग सामान्यतः दळणवळण/संप्रेषणासाठी होतो. उदा. आकाशवाणी किंवा दूरदर्शनचे प्रसारण/प्रक्षेपण.

२) सूक्ष्म लहरी : या रेडिओ लहरीपेक्षा कमी तरंगलांबी आणि अधिक वारंवारितेच्या असतात. यांचा उपयोग दूरसंचार, रडार, संपर्क उपकरणे इ. मध्ये होतो.

३) अवरक्त (इन्फ्रारेड)उत्सर्जन : या दृश्यमान प्रकाशापेक्षा जास्त तरंगलांबीच्या असतात. सामान्यतः याचा वापर थर्मल इमेजिंग, रिमोट कंट्रोल आणि उष्णता निर्माण करण्याच्या साधनांमध्ये होतो.

४) दृश्यमान प्रकाश : हा मानवी डोळ्यांना दिसणाऱ्या वर्णपटाच्या भाग आहे. यामध्ये लाल (लांब तरंगलांबी) ते जांभळा (लहान तरंगलांबी) पर्यंत विविध रंगांचा समावेश आहे.

५) अतिनील (अल्ट्रा व्हायलेट) उत्सर्जन : यामध्ये दृश्यमान प्रकाशापेक्षा कमी तरंगलांबी व जास्त वारंवारिता असते. हे उत्सर्जन निर्जंतुकीकरण प्रक्रियेमध्ये वापरले जातात.

६) क्ष किरणे : क्ष किरणांमध्ये अतिनील किरणांपेक्षा कमी तरंगलांबी आणि जास्त वारंवारिता असते. या प्रकारच्या उत्सर्जनाचा उपयोग सामान्यतः वैद्यकीय उपकरणे, वैज्ञानिक संशोधन व सुरक्षा तपासणीच्या उपकरणासाठी होतो.

७) गॅमा किरणे : यामध्ये सर्वांत कमी तरंगलांबी आणि सर्वाधिक वारंवारिता असते. सदर किरणे आण्विक प्रक्रियेदरम्यान उत्सर्जित केली जातात. त्याचा उपयोग औषधे, खगोलशास्त्र आणि औद्योगिक क्षेत्रासह अन्य उपयोग साधनांमध्ये केला जातो.

वर्णपटाच्या विविध लहरींचा कृषी क्षेत्रासाठी वापर

१) सूक्ष्म लहरी : जमिनीमधील ओलावा मोजणे इ.

२) मध्य अवरक्त इन्फ्रारेड (मीड इन्फ्रारेड) : मातीमधील विशिष्ट सेंद्रिय संयुगे, विविध घटके ओळखणे, मातीच्या विविध प्रकारची विविधता ओळखणे

३) समीप अवरक्त (नियर इन्फ्रारेड) : जमिनी व वनस्पतीमधील अन्नद्रव्ये, जमिनीमधील सेंद्रिय पदार्थ इ.चे मूल्यमापन, जमिनीचा पोत ओळखणे.

४) दृश्यमान प्रकाश : जमीन, पीक इत्यादीचे प्रकार ओळखणे. त्यामधील विविध मूलद्रव्यांची कमतरता रोग व किडीचा संसर्ग प्रादुर्भाव ओळखणे, तसेच पिकावरील जैविक व अजैविक ताण ओळखणे इ.

संवेदक किंवा विशिष्ट प्रकारच्या उपकरणाद्वारे, वस्तू, माती किंवा वनस्पतीद्वारे परावर्तित झालेल्या प्रकाशाच्या वर्णपटातील तरंगलांबी, ऊर्जा व वारंवारिता मोजून आपणास माती किंवा वनस्पतीच्या गुणधर्माची अंकात्मक प्रतिमा (डिजिटल इमेज) मिळवली जाते. अशा प्रकारे सर्व प्रतिमांचे अंकात्मक रूपांतर करून त्या साठवून ठेवल्या जातात.

आणि निदान करण्यासाठी प्रत्यक्षामध्ये घेतलेली प्रतिमाही या स्वरूपामध्ये तयार करून घेतली जाते. त्यावरून त्यांची जुळवणी सोपी होते. जुळवणीतून नेमके निदान करता येते. निदान झाल्यानंतर त्यावरील उपाय सुचवणे शक्य होते.