Upload
giuseppe-bishop
View
48
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Analiza obrazu komputerowego wykład 1. Marek Jan Kasprowicz Uniwersytet Rolniczy 2009. Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r. Plan wykładu. Wprowadzenie – pojęcie obrazu cyfrowego i analogowego Geometryczne przekształcenia obrazu Przekształcenia punktowe - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Analiza obrazu komputerowego
wykład 1
Marek Jan Kasprowicz
Uniwersytet Rolniczy 2009
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Plan wykładu
• Wprowadzenie – pojęcie obrazu cyfrowego i analogowego
• Geometryczne przekształcenia obrazu• Przekształcenia punktowe• Kontekstowa filtracja obrazu – filtry liniowe
i nieliniowe• Transformacje Fouriera• Przekształcenia morfologiczne• Analiza obrazu
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Literatura i programy komputerowe
Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazu
R. Tadeusiewicz, P. Korohoda, 1997 r.
(niektóre przykłady pokazane w trakcie wykładu będą pochodzić z powyższej książki)
http://winntbg.bg.agh.edu.pl/skrypty2/0098/
Image Tool http://ddsdx.uthscsa.edu/dig/itdesc.html
Imlab http://imlab.sourceforge.net/download.html
ImageJ http://rsb.info.nih.gov/ij/
Origin 8.0 – program komercyjny
Photoshop CS2 – program komercyjny
Motic 2.0 – program komercyjny
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Przykładowe zastosowania analizy obrazu
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Zastosowanie: obrazy satelitarne, meteorologia
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Zastosowanie: medycyna
tomografia
komputerowa
Obrazy 3D
mikroskopia
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Zastosowanie: kryminalistyka
http://www.warminsko-mazurska.policja.gov.pl/lk/index.php?id_category=570
analiza pismaporównywanie portretów
pamięciowych
porównywanie linii papilarnych
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
http://www.aik.magazyn.pl/
Zastosowanie: astronomia
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Podstawowe pojęcia
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Przebieg procesu widzenia
1. Recepcja (akwizycja obrazu)
2. Przetwarzanie obrazu (filtracja wstępna, eliminacja zakłóceń, kompresja obrazu, eksponowanie ważnych cech, itp.)
3. Analiza obrazu (wydobycie cech opisujących obraz)
4. Rozpoznanie obrazu i jego interpretacja
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Schemat naturalnego przetwarzania obrazu
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Schemat automatycznego widzenia
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
sygnał analogowy - sygnał, który może przyjmować dowolną wartość z ciągłego przedziału nieskończonego lub ograniczonego zakresem zmienności). Jego wartości mogą zostać określone w każdej chwili czasu dzięki funkcji matematycznej opisującej dany sygnał. Przeciwieństwem sygnału analogowego jest sygnał skwantowany
sygnał cyfrowy - to sygnał, którego dziedzina i zbiór wartości są dyskretne. Jego odpowiednikiem o ciągłej dziedzinie i ciągłym zbiorze wartości jest sygnał analogowy. Znaczenie tego terminu może odnosić się do: - wielkości fizycznej, która z natury jest dyskretna (np. liczba błysków lampy w ciągu godziny) - wielkości pierwotnie ciągłej i analogowej, która została spróbkowana i skwantowana (np. sygnał na wyjściu komparatora napięcia kontrolującego pewien proces w określonych chwilach) - każdej reprezentacji jednego z powyższych, w tym (najczęściej) w postaci ciągu liczb zapisanych w pamięci maszyny cyfrowej (np. plik komputerowy typu WAV).
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Obraz – rzut przestrzeni trójwymiarowej na fragment płaszczyzny (2D)
obraz analogowy obraz cyfrowy
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Dyskretyzacja obrazu:• ograniczenie zdolności rozpoznawania
szczegółów• ograniczenie ilości możliwych do
rozróżnienia stanów elementu (kolorów)• analizowanie obrazu płaskiego zamiast
przestrzennego• analizowanie obrazu statycznego zamiast
dynamicznego
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Rozmieszczenie cyfrowych elementów obrazów
Siatka heksagonalna siatka kwadratowa
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Rozdzielczość obrazu – jeden z parametrów trybu wyświetlania, parametr określający liczbę pikseli obrazu wyświetlanych na ekranie w bieżącym trybie pracy monitora komputerowego, telewizora a także każdego innego wyświetlacza, którego obraz budowany jest z pikseli. Rozdzielczość wyraża się w postaci liczby pikseli w poziomie i w pionie.
Pojęcie rozdzielczości używa się także w znaczeniu ilości pikseli na cal. Wyrażana jest wtedy w jednostka ppi – pixels per inch (monitory) lub dpi – dots per inch (drukarki)
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Obraz jako funkcja
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
256x256 128x128 64x64
32x32 16x16 8x8
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
pomniejszony z 256x256 do
32x32 i z powrotem
powiększony
powiększony z 256x256 do
4096x4096 i z powrotem
pomniejszony
BC
NN
NN
BC
Interpolacja metodą "najbliższego sąsiada", ang. nearest neighbor - przy powiększaniu odbywa się wierne kopiowanie najbliższego piksela. W przypadku skalowania innego niż o wielokrotność 100% jest to statystyczne kopiowanie niektórych pikseli. Przy pomniejszaniu jest to mechaniczne pomijanie niektórych pikseli. Metoda najprostsza i wymagająca od komputera najmniejszej mocy obliczeniowej. Jest to interpolacja rzadko stosowana, ponieważ w przypadku dużych powiększeń wyraźnie widać grupy identycznych pikseli, a granice pomiędzy pikselami są wyraźne, ostre, nie rozmyte. Metoda dobra przy obrabianiu zrzutów z ekranu monitora, np. okien dialogowych, przycisków. Można jej także użyć do najbardziej kontrastowych obrazów, oraz obrazów o motywach wyraźnie ułożonych na siatce. Reguły nie ma. Decyzję należy podjąć drogą eksperymentu - wszystko zależy od oczekiwanych rezultatów. Jest to jedyna interpolacja nie powodująca rozmycia kształtów – owo rozmycie jest jednak najczęściej potrzebne dla zachowania naturalnego wyglądu obrazu.
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Interpolacja liniowa szczególny przypadek interpolacji za pomocą funkcji liniowej. Jeśli x określa wartość z przedziału x0 < x < x1,a y0 =
f(x0) i y1 = f(x1) tablicę wartości danej funkcji, oraz h = x1 − x0 odstęp
pomiędzy argumentami, wówczas liniową interpolację wartości L(x) funkcji f otrzymujemy jako:
Interpolacja dwusześcienna - metoda, ta uwzględnia kolor od wszystkich ośmiu pikseli sąsiadujących z pikselem interpolowanym. Daje ona najlepsze rezultaty, łagodne krawędzie i przyjemny (naturalny) dla oka kolor i kształt obrazka po transformacji. Jest to domyślna opcja w większości programów graficznych.
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
obraz oryginalny 16x16
powiększony 32x32 NN powiększony 32x32 BL
powiększony 32x32 BC
obraz oryginalny 16x16
powiększony 24x24 NN powiększony 24x24 BL
powiększony 24x24 BC
obraz oryginalny 16x16
pomniejszony 8x8 NNpomniejszony 8x8 BL
pomniejszony 8x8 BC
Każdy z elementów dyskretnej reprezentacji obrazu może przyjmować tylko jeden z pośród ograniczonej ilości stanów. Ilość ta popularnie zwana ilością kolorów, może być także w komputerowej reprezentacji obrazu interpretowana jako ilość bitów przeznaczonych na zapamiętanie stanu jednego elementu (bpp – bits per pixel).
Najpopularniejsze formaty
• binarny – 1 bpp – 2 kolory
• monochromatyczny – 8 bpp – 256 stopni szarości
• kolorowy – 24 lub 32 bpp – 17 milionów odcieni kolorów
Reprezentacja koloru
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
binarnymonochromatycznykolorowy
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
Kolorowy256 64 16
8 4 2
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.