Laboratorium Cyfrowego Przetwarzania Obrazów

Podobne dokumenty
Laboratorium Cyfrowego Przetwarzania Obrazów

Laboratorium Cyfrowego Przetwarzania Obrazów

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów

Laboratorium Cyfrowego Przetwarzania Obrazów

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów

Przetwarzanie obrazów rastrowych macierzą konwolucji

Cyfrowe Przetwarzanie Obrazów i Sygnałów

Laboratorium MATLA. Ćwiczenie 6 i 7. Mała aplikacja z GUI

Laboratorium MATLA. Ćwiczenie 1

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów. Ćwiczenie 2. Analiza widmowa

Laboratorium Cyfrowego Przetwarzania Obrazów

dr inż. Tomasz Krzeszowski

Układy i Systemy Elektromedyczne

Spośród licznych filtrów nieliniowych najlepszymi właściwościami odznacza się filtr medianowy prosty i skuteczny.

Filtracja obrazu operacje kontekstowe

Politechnika Świętokrzyska. Laboratorium. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Ćwiczenie 8. Filtracja uśredniająca i statystyczna.

Filtracja w domenie przestrzeni

Analiza obrazów - sprawozdanie nr 2

Filtracja obrazu operacje kontekstowe

Przetwarzanie obrazu

Parametryzacja obrazu na potrzeby algorytmów decyzyjnych

Przetwarzanie obrazów wykład 4

Diagnostyka obrazowa

Zygmunt Wróbel i Robert Koprowski. Praktyka przetwarzania obrazów w programie Matlab

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów. Ćwiczenie 3. Filtracja i korelacja sygnałów dyskretnych

Diagnostyka obrazowa

Przetwarzanie obrazów

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów Biomedycznych

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów Biomedycznych

Laboratorium EAM. Instrukcja obsługi programu Dopp Meter ver. 1.0

Grafika Komputerowa Wykład 2. Przetwarzanie obrazów. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/38

PROGRAM NAUCZANIA PRZEDMIOTU FAKULTATYWNEGO NA WYDZIALE LEKARSKIM I ROK AKADEMICKI 2014/2015 PRZEWODNIK DYDAKTYCZNY

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów. Ćwiczenie 2. Filtracja i korelacja sygnałów dyskretnych

Przetwarzanie obrazów wykład 3

Cyfrowe przetwarzanie obrazów i sygnałów Wykład 7 AiR III

Laboratorium. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Ćwiczenie 11. Filtracja sygnałów wizyjnych

Grafika komputerowa. Dr inż. Michał Kruk

Przekształcenia kontekstowe. Filtry nieliniowe Typowy przykład usuwania zakłóceń z obrazu

Ćwiczenie 4. Filtry o skończonej odpowiedzi impulsowej (SOI)

Układy i Systemy Elektromedyczne

WYZNACZANIE CECH PUNKTOWYCH SYGNAŁÓW POMIAROWYCH

Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne

Cyfrowe przetwarzanie obrazów i sygnałów Wykład 8 AiR III

Analiza obrazu. wykład 6. Marek Jan Kasprowicz Uniwersytet Rolniczy 2009

Elektronika i Telekomunikacja I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Analiza obrazu. wykład 4. Marek Jan Kasprowicz Uniwersytet Rolniczy 2009

Politechnika Świętokrzyska. Laboratorium. Przetwarzanie obrazów medycznych. Ćwiczenie 5. Filtracja kontekstowa obrazów.

PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW

Cyfrowe Przetwarzanie Obrazów i Sygnałów

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE WI-ET / IIT / ZTT. Instrukcja do zajęc laboratoryjnych nr 1 AUTOMATYZACJA I ROBOTYZACJA PROCESÓW PRODUKCYJNYCH

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Techniki wizualizacji. Ćwiczenie 4. Podstawowe algorytmy przetwarzania obrazów

Projekt 2: Filtracja w domenie przestrzeni

Ćwiczenie 2. Przetwarzanie graficzne plików. Wprowadzenie teoretyczne

Podstawy Przetwarzania Sygnałów

Filtracja liniowa (metody konwolucyjne, tzn. uwzględniające pewne otoczenie przetwarzanego piksla):

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Podstawy grafiki komputerowej

Proste metody przetwarzania obrazu

KARTA PRZEDMIOTU. Techniki przetwarzania sygnałów, D1_3

Laboratorium Techniki ultradźwiękowej w diagnostyce medycznej

Diagnostyka obrazowa

Raport. Bartosz Paprzycki UMK 2009/2010

Filtracja obrazów. w dziedzinie częstotliwości. w dziedzinie przestrzennej

Przetwarzanie obrazów. Grupy metod przetwarzania obrazu. Przetwarzanie jednopunktowe. Przetwarzanie jednopunktowe. Przetwarzanie jednopunktowe

Andrzej Leśnicki Laboratorium CPS Ćwiczenie 7 1/7 ĆWICZENIE 7. Splot liniowy i kołowy sygnałów

Diagnostyka obrazowa

Wyższa Szkoła Informatyki Stosowanej i Zarządzania

Komputerowe obrazowanie medyczne

Egzamin / zaliczenie na ocenę*

Rozwiązywanie równań różniczkowych z niezerowymi warunkami początkowymi

Analiza obrazu. wykład 3. Marek Jan Kasprowicz Uniwersytet Rolniczy 2009

Laboratorium Techniki ultradźwiękowej w diagnostyce medycznej

Laboratorium MATLA. Ćwiczenie 4. Debugowanie. Efektywności kodu. Wektoryzacja.

Zbigniew Sołtys - Komputerowa Analiza Obrazu Mikroskopowego 2016 część 5

Cyfrowe Przetwarzanie Obrazów i Sygnałów

LABORATORIUM AKUSTYKI MUZYCZNEJ. Ćw. nr 12. Analiza falkowa dźwięków instrumentów muzycznych. 1. PODSTAWY TEORETYCZNE ANALIZY FALKOWEJ.

x(n) x(n-1) x(n-2) D x(n-n+1) h N-1

Dyskretne układy liniowe. Funkcja splotu. Równania różnicowe. Transform

Układy i Systemy Elektromedyczne

Filtry. Przemysław Barański. 7 października 2012

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

Ćwiczenia z grafiki komputerowej 5 FILTRY. Miłosz Michalski. Institute of Physics Nicolaus Copernicus University. Październik 2015

METODY KOMPUTEROWE W OBLICZENIACH INŻYNIERSKICH

2. Próbkowanie Sygnały okresowe (16). Trygonometryczny szereg Fouriera (17). Częstotliwość Nyquista (20).

Filtracja splotowa obrazu

Odciski palców ekstrakcja cech

Implementacja filtru Canny ego

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów Biomedycznych

Komputerowa analiza obrazu Laboratorium 4

Wyższa Szkoła Informatyki Stosowanej i Zarządzania

Transkrypt:

Laboratorium Cyfrowego Przetwarzania Obrazów Ćwiczenie 4 Filtracja 2D Opracowali: - dr inż. Krzysztof Mikołajczyk - dr inż. Beata Leśniak-Plewińska - dr inż. Jakub Żmigrodzki Zakład Inżynierii Biomedycznej, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Wydział Mechatroniki Politechniki Warszawskiej. Warszawa, 2011

1. Cel ćwiczenia. W ramach ćwiczenia studenci zapoznają się z podstawami filtracji liniowej (filtr uśredniający, filtr krawędziowy) i nieliniowej (filtr medianowy) obrazów w dziedzinie przestrzeni. 2. Wymagane wiadomości. Filtracja obrazów w dziedzinie przestrzeni. Splot (konwolucja) i jego właściwości. Podstawowe rodzaje filtrów: filtr uśredniający (gładzący), filtr krawędziowy, filtr medianowy. 3. Literatura 1. R. Tadeusiewicz i P. Korohoda "Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów", Wydawnictwo Fundacji Postępu Telekomunikacji, Kraków, 1997 (http://winntbg.bg.agh.edu.pl/skrypty2/0098/komputerowa_analiza.pdf) Ćwiczenie 4 - Filtracja 2D 2/9

4. Spis (niestandardowych) funkcji Matlab'a przydatnych podczas realizacji ćwiczenia. h = pokaz_obraz (X, 'NazwaParametru', WartoscParametru) Funkcja służy do tworzenia ilustracji danych 2D. Parametrami wyjściowymi funkcji są: h uchwyt do obiektu graficznego, Parametrami wejściowymi funkcji są: X dane obrazowe (macierz), 'NazwaParametru', WartoscParametru - nazwa i wartość parametru określającego wybrane właściwości obiektu graficznego. Parametry opisano w poniższej tabeli. Nazwa parametru 'mapa' 'typ' Opis i wartości parametru macierz liczbowa określająca paletę barw; standardowe palety barw dostępne w MATLAB'ie: hsv, jet, hot, gray, cool, bone, copper, pink, prism, flag. Wartość domyślna: gray; Łańcuch znakowy określający czy dane wejściowe zostaną przeskalowane przed wyświetleniem: 'skalowany' - tworzy ilustrację, w której wartości pixeli obrazu (elementów macierzy) są przeskalowane tak, aby wykorzystać pełen zakres aktualnej palety barw; 'nieskalowany' - brak skalowania. Wartość domyślna: 'skalowany' Przykłady: h = pokaz_obraz(lena, 'mapa', gray, 'typ', 'nieskalowany'); Powyższe polecenie utworzy ilustrację 2D danych zawartych w zmiennej lena. Paletą barw będą odcienie szarości. Dane nie będą skalowane. Ponadto polecenie zwróci uchwyt do utworzonego obiektu graficznego (ilustracji) i przypisze go zmiennej h. pokaz_obraz(lena); Powyższe polecenie utworzy ilustrację 2D danych zawartych w zmiennej lena. Paleta barw i rodzaj skalowania będą miały wartości domyślne. Ćwiczenie 4 - Filtracja 2D 3/9

4. Przebieg ćwiczenia Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia należy poprosić prowadzącego o wskazanie folderu zawierającego dane niezbędne do realizacji ćwiczenia. Oznaczenia użyte w tekście: sygnal nazwa funkcji, która powinna zostać użyta w celu rozwiązania danego problemu, s1 nazwa zmiennej, s1a=s1(1:end/4) polecenie Matlab'a, które należy wpisać w okno komend (ang.: command window). s(t)= A sin(2 π f t) - opis w notacji matematycznej. 1. Filtracja dolnoprzepustowa filtr uśredniający a) Z pliku 'rentgen.bmp' załadować do przestrzeni roboczej obraz rentgen. b) Wyświetl obraz rentgen (pokaz_obraz, dobierz wartość parametru 'typ', 'mapa' - c) Wykonaj filtrację obrazu rentgen (imfilter) dla następujących jąder filtru (jeśli trzeba znormalizuj maskę filtru): h1=[ 1 1 1 1 1 1 1 1 1], h2=[ 1 1 1 1 4 1 1 1 1], h3=[ 1 1 1 1 0 1 1 1 1], 1 1 1 1 1 1 1 1 1 h4=[1 1] 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 d) Zilustruj wyniki filtracji (pokaz_obraz, dobierz wartość parametru 'typ', 'mapa' - Wyjaśnij działanie czterech filtrów (p.p. 1.c) i różnice w uzyskanych w wyniku ich działania obrazach. Ćwiczenie 4 - Filtracja 2D 4/9

e) Dodaj do obrazu rentgen szum gaussowski (imnoise, domyślne wartości parametrów: 'm' i 'v'). f) Wykonaj filtrację zaszumionego obrazu rentgen dla jąder filtru z p.p. 1.c) (imfilter) (jeśli trzeba znormalizuj maskę filtru). Zilustruj wyniki filtracji (pokaz_obraz, dobierz wartość parametru 'typ', 'mapa' - Co osiągnięto za pomocą zastosowanych filtracji? Kosztem czego? g) Dodaj do obrazu rentgen szum impulsowy (typu 'salt & pepper') (imnoise, domyślne wartości parametru 'd'). h) Wykonaj filtrację zaszumionego obrazu rentgen dla jąder filtru z p.p. 1.c) (imfilter) (jeśli trzeba znormalizuj maskę filtru). Zilustruj wyniki filtracji (pokaz_obraz, dobierz wartość parametru 'typ', 'mapa' - Porównaj skuteczność filtracji dla obydwu rodzajów szumu. 2. Filtracja nieliniowa - filtr medianowy a) Poddaj obraz rentgen filtracji medianowej dla następujących rozmiarów jąder filtru medianowego (medfilt2): 3 x 3; 5 x 5; 11 x 11; 21 x 21; b) Zilustruj wyniki filtracji (pokaz_obraz, dobierz wartość parametru 'typ', 'mapa' - Jakie są efekty działania filtru medianowego? c) Poddaj filtracji medianowej obrazy rentgen zaszumione szumem gausowskim (pp. 1.e) i szumem impulsowym (pp. 1.h) (medfilt2, samodzielnie dobierz optymalny rozmiar filtru): Zilustruj wyniki filtracji (pokaz_obraz, dobierz wartość parametru 'typ', 'mapa' - Porównaj skuteczność filtracji medianowej dla obydwu rodzajów szumu z filtracją przeprowadzoną w pp. f) oraz i). Ćwiczenie 4 - Filtracja 2D 5/9

3. Filtracja górnoprzepustowa filtr konturowy a) Z pliku 'kolo.bmp' załadować do przestrzeni roboczej obraz kolo. b) Wyświetl obraz kolo (pokaz_obraz, dobierz wartość parametru 'typ', 'mapa' - c) Wykonaj filtrację obrazu kolo (imfilter) dla następujących jąder filtru kierunkowego (Prewitt'a) (jeśli trzeba dokonaj rzutowania typu zmiennej zawierającej filtrowany obraz oraz znormalizuj maskę filtru): hp1=[ 1 1 1 0 0 0 1 1 1], hp2=[ 1 1 0 1 0 1 0 1 1], hp3=[ 1 0 1 1 0 1 1 0 1], 0 1 1 1 0 1 hp4=[ ]. 1 1 0 d) Zilustruj wyniki filtracji (pokaz_obraz, dobierz wartość parametru 'typ', 'mapa' - Wyjaśnij działanie czterech powyższych filtrów i różnice w obrazach uzyskanych w wyniku ich działania. e) Utwórz obraz krawędziowy (obraz zawierający pełny kontur) wykorzystując obrazy będące wynikiem filtracji obrazu kolo za pomocą filtrów kierunkowych działających w kierunkach ortogonalnych (np. hp1 i hp3) oraz wzór na Euklidesową kombinację dwóch składowych gradientu (Równanie 2): L ' (m,n)= (L 1 (m,n)) 2 + ( L 2 (m,n)) 2 (2) gdzie: L'(m.n) element obrazu krawędziowego, L 1 (m.n) i L 2 (m.n) elementy obrazów wynikowych dla filtracji kierunkowej działających w dwóch ortogonalnych kierunkach. f) W obrazie krawędziowym uzyskanym w p. 3.e) korzystając z progowania usuń krawędzie pochodzące od szprych koła (uzyskaj obraz zbliżony do przedstawionego na Rysunku 1). Samodzielnie dobierz wartość progu. Zanotuj wybraną wartość progu. Ćwiczenie 4 - Filtracja 2D 6/9

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Rysunek 1 g) Dodaj do obrazu kolo (macierz zawierająca dane wejściowe powinna być typu uint8) szum gaussowski (imnoise, 'm' = 0 i 'v' = 0.03). h) Wykonaj filtrację zaszumionego obrazu kolo dla jąder filtru z p.p. 3.c) (imfilter) (jeśli trzeba dokonaj rzutowania typu zmiennej zawierającej filtrowany obraz oraz znormalizuj maskę filtru). i) Utwórz obraz krawędziowy wykorzystując obrazy będące wynikiem filtracji zaszumionego obrazu kolo za pomocą filtrów kierunkowych działających w kierunkach ortogonalnych (np. hp1 i hp3) oraz wzór na Euklidesową kombinację dwóch składowych gradientu (Równanie 2). j) Dla obrazu krawędziowego uzyskanym w p. 3.i) zastosuj progowanie z progiem o wartości dobranej w punkcie 3.f) Czy uzyskano obraz zbliżony do przedstawionego na Rysunku1? Dlaczego? Ćwiczenie 4 - Filtracja 2D 7/9

k) Sprawdź czy możliwe jest dobranie dla obrazu krawędziowego uzyskanym w p. 3.i) takiej wartości progu aby uzyskać obraz zbliżony do przedstawionego na Rysunku 1. Wyjaśnij przyczynę różnic wyników uzyskanych w p. 3.j) i 3.h) Ćwiczenie 4 - Filtracja 2D 8/9

Sprawozdanie Ćwiczenie 4 Filtracja 2D L.p. Imię i nazwisko Grupa Data 1 2 3 Punkt ćwiczenia Liczba punktów do uzyskania Uzyskana liczba punktów Uwagi prowadzącego a) - d) 1 1 e) - g) 1 h) - j) 1 2 2 a) - d) 1 3 e) - f) 2 g) - l) 2 Ćwiczenie 4 - Filtracja 2D 9/9