Βελτίωση εικόνας Βελτίωση εικόνας στο πεδίο του χώρου Βελτίωση εικόνας στο πεδίο των συχνοτήτων Οι τεχνικές βελτίωσης είναι άμεσα συνδεδεμένες με την εφαρμογή Αξιολόγηση μεθόδων: υποκειμενική γνώμη του παρατηρητή Στη μηχανική αντίληψη (machine perception) η μέθοδος κρίνεται απο το αποτέλεσμα, πχ OCR

Μετασχηματισμοί στο πεδίο του χώρου g(x,y)=T[f(x,y)] Μάσκα, φίλτρο, παράθυρο Σημειακός μετασχηματισμός s=T(r) Υλοποίηση με πίνακα τιμών (table lookup)

Μία 3x3 περιοχή (neighborhood) γύρω από ένα pixel

Σημειακοί Μετασχηματισμοί (1) Η πιο απλή μορφή μετασχηματισμών, για περιοχές (neighborhood) μεγέθους 1x1 Η τιμή g που πέρνει ένα pixel (x,y) της f, εξαρτάται μόνο από την τιμή της έντασης του γκρι στο (x,y) της f

Σημειακοί μετασχηματισμοί (2) Παράδειγμα σημειακού μετασχηματισμού για την ενίσχυση της αντίθεσης Τα pixel με τιμές έντασης μικρότερες του m γίνονται μαύρα και τα pixel με ένταση μεγαλύτερη του m λευκά (δημιουργία δίτονης εικόνας)

Σημειακοί μετασχηματισμοί (3) Η τιμή της έντασης του κάθε pixel μεταβάλλεται με τη χρήση μιας συνάρτησης (s=T(r) όπου r η αρχική τιμή του pixel, και s η νέα τιμή του) που μπορεί να είναι : Γραμμική Λογαριθμική Δύναμη Κατά τμήματα γραμμική

Σημειακοί μετασχηματισμοί (4)

Σημειακοί μετασχηματισμοί (5) Αρνητικό εικόνας (Γραμμική σχέση) ( L το πλήθος επιπέδων του γκρι) Λογαριθμικός Δύναμη

Σημειακοί μετασχηματισμοί (Δύναμη) Εκτυπωτές και οθόνες αποκρίνονται σύμφωνα με νόμο δύναμης ( διόρθωση δύναμης ) Παράδειγμα CRT: απόκριση έντασης-τάσης, δίνεται απο νόμο δύναμης με 1.8<γ<2.5 Τείνουν να παράγουν πιο σκοτεινές εικόνες Λύση, προεπεξεργασία με Μετασχηματισμός δύναμη επίσης χρήσιμος στη βελτίωση της αντιθεσης

Γραφικές παραστάσεις του σημειακού μετασχηματισμού δύναμης Γραφικές παραστάσεις του σημειακού μετασχηματισμού δύναμης Για μικρές τιμές του γ (0.2, 0.01 κτλ) το δυναμικό πεδίο συμπιέζεται στις πιο μεγάλες τιμές του γκρι, ενώ το αντίθετο ισχύει για μεγάλες τιμές του γ (για γ=1 η εικόνα δεν αλλάζει)

Εφαρμογή του σημειακού μετασχηματισμού δύναμης σε εικόνα έντασης (1)

Εφαρμογή του σημειακού μετασχηματισμού δύναμης σε εικόνα έντασης (2)

Εφαρμογή του σημειακού μετασχηματισμού δύναμης σε εικόνα έντασης (3)

Αρνητικό Εικόνας (Γραμμικός Σημειακός Μετασχηματισμός)

Σημειακοί Μετασχηματισμοί (Λογαριθμικός) Συχνά το δυναμικό πεδίο των εικόνων υπερβαίνει την ικανότητα της συσκευής απεικόνισης, με αποτέλεσμα μόνο τα πιο λαμπρά μέρη της εικόνας να είναι ορατά (πχ το φάσμα μιας εικόνας) Λύση : χρήση λογαριθμικού σημειακού μετασχηματισμού για τον περιρισμό του δυναμικού πεδίου της εικόνας

Αποτέλεσμα χρήσης λογαριθμικού μετασχηματισμού στην απεικόνιση του φάσματος

Σημειακοί μετασχηματισμοί ( «κατά τμήματα γραμμικοί») Σε ορισμένες περιπτώσεις μας ενδιαφέρει να αναδείξουμε λεπτομέρειες που ευρίσκονται σε μια περιορισμένη περιοχή του γκρι Λύση : Με μια «κατά τμήματα γραμμική» συνάρτηση (σχήμα 3.10) απεικονίζουμε την περιοχή του ενδιαφέροντος με μεγαλύτερο αριθμό επιπέδων του γκρι (πχ σχ. 3.10 η περιοχή [3L/8, 5L/8] απεικονίζεται στην [L/8, 7L/8])

Εφαρμογή «κατά τμήματα γραμμικής» συνάρτησης σε εικόνα έντασης

Εφαρμογή «κατά τμήματα γραμμικής» συνάρτησης σε εικόνα έντασης

Εξισορρόπηση ιστογράμματος Ιστόγραμμα: rk επίπεδα γκρι nk αριθμός των pixels που έχουν τιμή rk n συνoλικός αριθμος pixels Εξισορρόπηση ιστογράμματος χρήσιμη στη βελτίωση εικόνας στη συμπίεση και στη κατάτμηση

Εξισορρόπηση ιστογράμματος Το δίνει μια εκτίμηση της πιθανότητας εμφάνισης του nk επιπέδου του γκρι Η γραφική απεικόνιση του ιστογράμματος παρέχει μια ικανοποιητική περιγραφή της εμφάνισης μιας εικόνας (πχ σχ.3.15 b1 το ιστόγραμμα δείχνει ότι τα επίπεδα του γκρι είναι συγκεντρωμένα στην σκοτεινή πλευρά της κλίμακας, που σημαίνει ότι πρόκειται για μια σκοτεινή εικόνα) Η εξισορρόπηση ιστογράμματος στοχεύει στο να «μετατρέψει» την κατανομή που ακολουθούν τα επίπεδα του γκρι μιας εικόνας, σε ομοιόμορφη κατανομή

Τέσσερεις βασικοί τύποι εικόνων και τα ιστογράμματά τους

Αποτέλεσμα εξισορρόπησης ιστογράμματος

καθορισμός ιστογράμματος Σε περιπτώσεις που είναι επιθυμητό να τονίσουμε συγκεκριμένα επίπεδα του γκρι σε μια εικόνα Σε αντίθεση με την εξισορρόπηση, δεν δημιουργεί ομοιόμορφο ιστόγραμμα, αλλά μετατρέπει το δοθέν ιστόγραμμα σε ένα προκαθορισμένο

Εικόνα της Σελήνης και το ιστόγραμμά της Το ιστόγραμμα είναι περιρισμένο στην σκοτεινή πλευρά της κλίμακας του γκρι

Αποτέλεσμα εξισορρόπησης ιστογράμματος Μετά την εφαρμογή της εξισορρόπησης το ιστόγραμμα εκτείνεται ως τις πιο φωτεινές τιμές της κλίμακας, και εκεί οφείλεται το «ξεθώριασμα» της εικόνας

Εφαρμογή καθορισμού ιστογράμματος