analiza obrazu komputerowego wykład 1
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 PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/1.jpg)
Analiza obrazu komputerowego
wykład 1
Marek Jan Kasprowicz
Uniwersytet Rolniczy 2009
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 2: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/2.jpg)
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.
![Page 3: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/3.jpg)
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.
![Page 4: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/4.jpg)
Przykładowe zastosowania analizy obrazu
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 5: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/5.jpg)
Zastosowanie: obrazy satelitarne, meteorologia
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 6: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/6.jpg)
Zastosowanie: medycyna
tomografia
komputerowa
Obrazy 3D
mikroskopia
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 7: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/7.jpg)
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.
![Page 8: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/8.jpg)
http://www.aik.magazyn.pl/
Zastosowanie: astronomia
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 9: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/9.jpg)
Podstawowe pojęcia
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 10: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/10.jpg)
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.
![Page 11: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/11.jpg)
Schemat naturalnego przetwarzania obrazu
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 12: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/12.jpg)
Schemat automatycznego widzenia
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 13: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/13.jpg)
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.
![Page 14: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/14.jpg)
Obraz – rzut przestrzeni trójwymiarowej na fragment płaszczyzny (2D)
obraz analogowy obraz cyfrowy
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 15: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/15.jpg)
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.
![Page 16: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/16.jpg)
Rozmieszczenie cyfrowych elementów obrazów
Siatka heksagonalna siatka kwadratowa
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 17: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/17.jpg)
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 18: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/18.jpg)
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.
![Page 19: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/19.jpg)
Obraz jako funkcja
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 20: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/20.jpg)
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 21: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/21.jpg)
256x256 128x128 64x64
32x32 16x16 8x8
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 22: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/22.jpg)
pomniejszony z 256x256 do
32x32 i z powrotem
powiększony
powiększony z 256x256 do
4096x4096 i z powrotem
pomniejszony
BC
NN
NN
BC
![Page 23: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/23.jpg)
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.
![Page 24: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/24.jpg)
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.
![Page 25: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/25.jpg)
obraz oryginalny 16x16
powiększony 32x32 NN powiększony 32x32 BL
powiększony 32x32 BC
![Page 26: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/26.jpg)
obraz oryginalny 16x16
powiększony 24x24 NN powiększony 24x24 BL
powiększony 24x24 BC
![Page 27: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/27.jpg)
obraz oryginalny 16x16
pomniejszony 8x8 NNpomniejszony 8x8 BL
pomniejszony 8x8 BC
![Page 28: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/28.jpg)
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.
![Page 29: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/29.jpg)
binarnymonochromatycznykolorowy
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 30: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/30.jpg)
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.
![Page 31: Analiza obrazu komputerowego wykład 1](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062407/56812f63550346895d94ec90/html5/thumbnails/31.jpg)
Kolorowy256 64 16
8 4 2
Marek Jan Kasprowicz – Analiza obrazu komputerowego – 2009 r.