செயற்கை நுண்ணறிவுக்கு உதவும் கேமரா கருப்பு வெள்ளையாகத் தெரிவு செய்வது ஏன்? இதை புரிந்து கொள்ள படத்தில் உள்ள கூறுகளை செயற்கை நுண்ணறிவு எப்படி இனம் காணுகிறது என்பதை நாம் புரிந்துக் கொள்ளவேண்டும்.

சில கைபேசிகளில் முகத்தை அடையாளம் கண்டு உள்நுழையும் வசதி உள்ளது. உங்கள் முகத்தை அந்த கைபேசியின் கேமரா முன் காட்டினால் உடனே திறக்கும். வேற்று முகம் என்றால் திறக்காது. முகம் அடையாளம் காணும் இந்தச் செயலி எப்படி வேலை செய்கிறதோ அதே போல நிலவின் தரையில் உள்ள பாறை, கிண்ணக்குழி சரிவு முதலியவற்றை இனம் காணலாம் அல்லவா?

கைபேசியில் உள்ள கேமரா உங்கள் முகத்தின் புகைப்படத்தை டிஜிட்டல் செய்கிறது. இந்த கேமராவில் செயல் துடிப்பு பிக்சல் உணர்வீ (சென்சார் எபிஎஸ் -APS) அல்லது மின்னேற்ற ஏற்ற பிணைப்புச் சாதனம் ( சிசிடிCCD) கருவி இருக்கும். ஒரு மெகா பிக்சல் படம் எடுக்கும் கேமரா என்றால் பத்து லட்சம் பிக்சல்கள் அந்த படத்தில் இருக்கும். பிக்ஸலுக்கு ஒன்று வீதம் சிசிடி உணர்வீகள் இருக்கும். புள்ளிக்கோலம் போல வரிசைக்கு 1024 சென்சர்கள் வீதம் 1024 நெடுவரிசைகள் இருக்கும். இந்த ஒவ்வொரு உணர்வீ மீது வந்து விழும் ஒளி, மின்னணு வினையில் எலக்ட்ரான்களாக மாறும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் ஏற்படுத்தும் மின்னேற்றத்தை வைத்து டிஜிட்டல் படம் உருவாகும். இதனை 1024 x 1024 பிரிதிறன் கொண்ட படம் என்பார்கள்.

எளிதாகப் புரிந்து கொள்ள கருப்பு வெள்ளை கேமராவை எடுத்துக்கொள்வோம். “0” என்றால் கருப்பு; “255” என்றால் வெள்ளை. இடைபட்ட சாம்பல் நிறங்களின் சாயங்களைப் பொறுத்து 1 முதல் 254 வரை எண் மதிப்பு கொடுக்கப்படும்.

கீழே எட்டு என்கிற எண்ணை டிஜிட்டல் செய்தால் கிடைக்கும் மதிப்பு பட்டியலைப் பாருங்கள். 16 x 22 பிரிதிறன் கொண்ட டிஜிட்டல் பட்டியலில் உள்ள 368 புள்ளியின் சாம்பல் நிற சாய மதிப்பு உள்ளது.

இந்த எண் மதிப்பு பட்டியலைப் பார்த்தால் ‘எட்டு’ என்கிற வடிவம் புதைந்து கிடப்பதை காண முடிகிறது அல்லவா? அந்த வடிவத்தின் விளிம்பு எங்கே உள்ளது என இந்த பட்டியலை வைத்து அறிந்து கொள்ள முடியும்.

இப்போது முகத்தை எடுத்துக் கொள்வோம். புகைப்படத்தில் உள்ள முகமும் டிஜிட்டல் செய்யும் போது ஒவ்வொரு பிக்சலுக்கும் சாம்பல் நிறசாய மதிப்பு அளிக்கப்படும்.

டிஜிட்டல் சாம்பல் நிறசாய மதிப்பு பட்டியலில் “எட்டு” வெளிப்படுவது போல முகத்தில் உள்ள மூக்கு, உதடு, கண், தாடை போன்ற அடையாளங்கள் முகத்தின் டிஜிட்டல் பட்டியலிலும் தென்படும் அல்லவா? இதைத் தான் விளிம்பு அறிதல் (edge detection) என்கிறார்கள்.

மூக்கு நெற்றி உதடு தாடை முதலியவற்றின் நீளம், கண்களுக்கு இடையே உள்ள தொலைவு, நுனி மூக்கின் தடிமன், தாடையின் வடிவம் என முக அடையாளங்கள் கைரேகை போலத் தனித்துவம் கொண்டது. கைபேசியில் உள்ள முகம் அடையாளம் காணும் செயலி உங்கள் முக படத்தை டிஜிட்டல் செய்து பட்டியல் உருவாக்கி விளிம்பை அறிந்து முக அடையாள பட்டியல் செய்துவிடும்.

அடுத்த முறை கேமரா முன்பு முகம் வரும்போதும் இதே போல அந்த முகத்தின் முக அடையாள பட்டியலை உருவாக்கும். முன்னர் சேமித்து வைத்த பட்டியலோடு பொருந்தினால் நீங்கள் என அறிந்து கைபேசியை அந்தச் செயலி திறக்கும். பட்டியல் ஒத்துப் போகவில்லை என்றால் திறக்க மறுக்கும்.

விக்ரம் கலம் நிலவில் தரையிறங்கும் போது அதன் கால்கள் குழியின் உள்ளேயோ பாறையின் மீதோ நிற்கும் நிலை வந்தால் விண்கலம் சாய்ந்து கவிழ்ந்து விடலாம். அதே போல கூடுதல் சரிவுள்ள நிலப்பகுதியிலும் விண்கலம் சறுக்கி கவிந்துவிடும். 1.2 மீட்டருக்கும் கூடுதல் விட்டம் உடைய குழிகள், 28 சென்டிமீட்டருக்கும் கூடுதல் உயரம் கொண்ட பாறைகள், 10 டிகிரிக்கும் கூடுதல் சரிவுள்ள பகுதி முதலியவை இடர்கள்; அப்பகுதிகள் விண்கலம் தரையிறங்க ஏற்ற இடமல்ல. இவற்றை இனம் காண்பது தான் விக்ரம் தரையிறங்கி கலத்தில் பொருத்தப்பட்டிருந்த இடர் உணர் ஆபத்து தவிர் கேமராவின் பணி.

விண்கலம் பத்திரமாக தரையிறங்க நிலவின் தரைப்பரப்பில் உள்ள கிண்ணக்குழிகள் பாறைகள் சரிவு பகுதிகளை அடையாளம் காண வேண்டும். முகத்துக்குக் கண் காது போன்றவை இருப்பது போல நிலவின் தரைபரப்பில் உள்ள கிண்ணக்குழிகள் ஏறக்குறைய வட்டம் அல்லது நீள் வட்ட வடிவில் இருக்கும்.

கிண்ணக்குழிகளில் சூரிய ஒளி ஏற்படுத்தும் நிழல் பிறை வடிவில் இருக்கும். பாறை ஏற்படுத்தும் நிழல் நீண்டு இருக்கும். சூரியன் உள்ள கோணம் நிழலின் அளவு இவற்றைக் கொண்டு குழிகளின் ஆழம், பாறைகளின் உயரம், நிலப்பரப்பின் சரிவு முதலியவற்றை கணிதம் செய்துவிடலாம். குழிகளின் விளிம்பு கொண்டு அதன் பருமனை கண்டுபிடித்து விடலாம்.

இந்த கேமரா தரும் தரவை வைத்து விக்ரம் கலத்தின் செயற்கை நுண்ணறிவு திறன் கொண்ட கணினி ஆபத்தான இடங்களை இனம் காண வேண்டும். தரையிறங்கும் போது சுமார் சில நூறு மீட்டர் உயரத்தில் இந்த கேமராவின் பனி துவங்கும். அந்த நிலையில் காலுக்கு அடியில் உள்ள பகுதியை ஸ்கேன் செய்து இடர் ஏதுமுள்ளதா என அறியும். அந்த புள்ளி இடர் கொண்டதாக இருந்தால் அந்த புள்ளியை சுற்றி சுமார் 150 மீட்டர் சுற்றளவில் இடர்கள் அற்ற பகுதி எது என இனம் காணும். பின்னர் அந்த பாதுகாப்பான புள்ளி நோக்கி பக்கவாட்டில் விண்கலம் செல்லும். அந்த புள்ளியில் செங்குத்தாக நேரே கீழே இறங்கும்.

இந்த பணிக்கு ஏன் கருப்பு வெள்ளை காமெராவை பயன்படுத்துகிறார்கள்? ஏன் கலர் கேமராவை பயன்படுத்துவதில்லை?

டிஜிட்டல் கருப்பு வெள்ளை படத்தில் ஒவ்வொரு பிக்சலுக்கும் பழுப்பு சாயல் மதிப்பு உள்ளது. ஆனால் கலர் படம் எனில் ஒவ்வொரு புள்ளிக்கும் மூன்று மதிப்புகள் இருக்கும். சிவப்பு (R) பச்சை (G) நீலம் (B) ஆகிய மூன்று நிறங்களின் சாயல் அடிப்படையில் 0 முதல் 255 மதிப்பு அளிக்கப்படும்.

0 முதல் 255 மதிப்பு கொண்ட ஒவ்வொரு பிக்சலையும் டிஜிட்டல் செய்ய எட்டு பிட் போதும். ஆனால் கலர் படம் எனில் இதன் மூன்று மடங்கு அதாவது இருபத்தி நான்கு பிட் தேவை. இருபத்தி நான்கு பிட் கொண்டு கணிதம் செய்வதை விட எட்டு பிட் கொண்டு கணிதம் செய்வது எளிது. குறைந்த நேரத்தில் செயற்கை நுண்ணறிவு கணினி நிலவின் தரைபரப்பில் உள்ள இடர் பகுதிகளை அறிந்து கொள்ள முடியும். கலர் படம் எனில் வெகுநேரம் ஆகும்.

உள்ளபடியே கைபேசி முகம் இனம் காணும் செயலியும் கருப்பு வெள்ளை படத்தை தான் பயன்படுத்துகிறது. உள்ளீடு செய்யப்படும் கலர் படத்தினை கருப்பு வெள்ளையாக மாற்றி தான் செயலி கணிப்பு செய்யும். நிற வடிகட்டியை பயன்படுத்தி தான் டிஜிட்டல் உணர்வீயில் படும் ஒளியை பகுத்து சிவப்பு பச்சை நீலம் என பிரிக்கப்படுகிறது. அதாவது மூன்றில் ஒருபகுதி ஒளி மட்டுமே கேமரா ஒளி உணர்வீகளால் உணரப்படுகிறது. கருப்பு வெள்ளை எனில் முழு ஒளியும் உணரப்படும். எனவே கருப்பு வெள்ளை படத்தின் பிரிதிறன் மேலும் கூடும். விளிம்பு இனம் காணுவது மேலும் துல்லியமாக நடைபெறும். எனவே தான் ஒப்பன் சிவி (OpenCV) நியூரல் நெட்வொர்க் (Neural Networks) மட்லாப் (Matlab) முதலிய முகம் இனம் காணும் செயலிகள் அனைத்தும் கருப்பு வெள்ளை படத்தை தான் பகுத்து அடையலாம் காணுமாறு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

தரையிறங்கி கலத்தில் உள்ள நிலவு தரை பரப்பு படமெடுக்கும் கேமரா எடுக்கும் படங்கள் வண்ணப் படங்கள். எனினும் அதிலும் நிலவின் தரைப்பரப்பு கருப்பு வெள்ளயாகத் தான் தென்படுகிறது. ஏன்?

பழுப்பு, சிவப்பு, மஞ்சள், கருப்பு, சாம்பல், கருப்பு, வெள்ளை, நீலம், பச்சை என பல்வேறு நிறங்களில் பூமியில் மண் உள்ளது. மண்ணில் உள்ள ஈரப்பசை, வானிலை, உயிரி இயக்கம் முதலியவை ஏற்படுத்தும் வேதி வினை காரணமாக தான் பூமியின் மண் பல வர்ணங்களில் தென்படுகிறது.

உயிரிகள் வெளியிடும் கரிம பொருள்கள் பாறைகளில் உள்ள இரும்பு மாங்கனீசு போன்ற பல்வேறு தாதுப்பொருள்கள் முதலியவை மண்ணின் ஈரப்பசை மற்றும் வளிமண்டலத்துடன் வேதி வினை புரிகிறது. உதாரணமாக, வானிலை காரணமாக இரும்பு, மாங்கனீசு முதலியவை ஆக்சிஜனேற்றம் ஆகிறது. இதன் காரணாமாக பல்வேறு சேர்மங்கள் உருவாகின்றன. ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட இரும்பு சிறிய மஞ்சள் அல்லது சிவப்பு படிகங்களாக உருவாகிறது. மண்ணில் அதிக அளவு சிதைந்த கரிமப் பொருட்கள், மட்கி இருந்தால், அது அடர் பழுப்பு முதல் கருப்பு வரை தோன்றும். இந்த சேர்மங்கள் இல்லாத ‘இயற்கை’ மண்ணின் நிறம் சம்பல் நிறம் தான்.

நிலவில் வானிலை இல்லை, மழை பொழிவது இல்லை. எனவே அங்கு இதுபோன்ற வேதி வினைகள் நிகழ்வது இல்லை. எனவே தான் நிலவின் மண் சாம்பல் நிறத்தில் இருக்கிறது.

(கட்டுரையாளர் முனைவர் த.வி.வெங்கடேஸ்வரன் மொஹாலியில் உள்ள இந்திய அறிவியல் கல்வி ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தில் பேராசிரியராக பணிபுரிகிறார்)

– இது, பிபிசிக்காக கலெக்டிவ் நியூஸ்ரூம் வெளியீடு