ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ Βιβλιογραφία 1.R. Gonzalez and R. Woods, Digital Image Processing, 2 nd edition, Prentice Hall, 2002. 2.Image Processing Toolbox, Users.

Παρουσίαση με θέμα: "ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ Βιβλιογραφία 1.R. Gonzalez and R. Woods, Digital Image Processing, 2 nd edition, Prentice Hall, 2002. 2.Image Processing Toolbox, Users."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ Βιβλιογραφία 1.R. Gonzalez and R. Woods, Digital Image Processing, 2 nd edition, Prentice Hall, 2002. 2.Image Processing Toolbox, Users Version 4, 2003, The Mathworks 3.R. Gonzalez, R. Woods, S.Eddins, Digital Image Processing using MATLAB, Prentice Hall 2004. 4.I. Πήττας, Επεξεργασία Εικόνας

2 Βιβλιογραφία www.prenhall.com/gonzalezwoods www.prenhall.com/gonzalezwoodseddins Lim, 2-D signal and image processing, Prentice Hall, 1990. N. Kalouptsidis, Signal Processing Systems, Theory and Design, John Wiley, 1997 Περιοδικά: IEEE Trans on image processing, IEEE Trans. on Signal Processing Κράτηση βιβλίων στη βιβλιοθήκη

3 Αξιολόγηση Πειραματική άσκηση 1 (4η εβδομάδα) Πειραματική άσκηση 2 (8η εβδομάδα) Πειραματική άσκηση 3 (12η εβδομάδα) Γραπτές εξετάσεις ή προφορική παρουσίαση και συνοπτική έκθεση Υπεύθυνος μεταπτυχιακός φοιτητής Ωρες γραφείου, Τρίτη 12-2.

4 Αντικείμενο Σκοπός: Να βοηθήσει την ανθρώπινη ερμηνεία μιας εικόνας Να συμβάλλει στην αποτελεσματική αποθήκευση και μετάδοση Να συμβάλει στην αποτελεσματική αναπαράσταση για αυτόματη μηχανική αντίληψη

5 Βασικά θέματα της Επεξεργασίας Εικόνας Βελτίωση εικόνας Αποκατάσταση εικόνας Κωδικοποίηση/συμπίεση Κατάτμηση

6 Εφαρμογές Ταξινόμηση με βάση την πηγή Βασική ενεργειακή πηγή: Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα (ΕΜ) Άλλες σημαντικές πηγές: ακουστική, υπέρηχοι, ηλεκτρονική (ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, συνθετικές εικόνες απο υπολογιστή (σχήμα 2.10 )

7 Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα Ηλεκτρομαγνητικά κύματα: Ημιτονοειδή κύματα με διαφορετικά μήκη κύματος Συρμός απο σωματίδια χωρίς μάζα κινούμενα με τη ταχύτητα του φωτός, κάθε ένα περιέχει ποσότητα ενέργειας (φωτόνιο). λ=c/v, c=2.998×108 m/s ταχύτητα φωτός Ε=hv, h σταθερά Planck

8 Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα

9 Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και φως Τα κύματα υψηλότερης συχνότητας (μικρότερου μήκους κύματος) μεταφέρουν μεγαλύτερη ενέργεια ανά φωτόνιο και έτσι οι ακτίνες γ είναι πιο επικίνδυνες Ορατό φάσμα/φως ηλεκτρομαγνητικά κύματα αντιληπτά απο το μάτι. Βιολετί.4×10^-6 m (0.43 μm) Κόκκινο.7×10^-6 m (0.79 μm)

10 Ορατό φάσμα και χρώμα Πράσινο: Το αντικείμενο αντανακλά κυρίως τα μήκη κύματος (συχνότητες) στη περιοχή των 500- 700 nm και απορροφά την ενέργεια στα άλλα μήκη κύματος Φως χωρίς χρώμα: αχρωματικό ή μονοχρωματικό φώς. Μοναδικό χαρακτηριστικό του η ένταση. Περιγράφεται απο το επίπεδο του γκρι και κυμαίνεται απο το μαύρο (0) μέχρι το άσπρο (1)

11 Μη ορατό φάσμα Ακτίνες γ και Χ Υπέρυθρο (εκπέμπει θερμότητα, χρήσιμο σε εφαρμογές με ‘θερμικές υπογραφές’) Μικροκυματική ζώνη (επικοινωνίες ραντάρ) Ραδιο ζώνη (ΑΜ, FM )

12 Ακτίνες γ Εφαρμογή στη πυρηνική ιατρική και στην αστρονομία Πυρηνική ιατρική. Διοχετεύεται ραδιενεργό ισότοπο στον ασθενή το οποίο εκπέμπει ακτίνες γ. PET (Positron Emission Tomography) Ραδιενεργό ισότοπο εκπέμπει ποσιτρόνια. Οταν αυτά συναντούν ηλεκτρόνια, εκμηδενίζονται παράγοντας ακτίνες γ. Αυτές ανιχνεύονται με τις βασικές αρχές της τομογραφίας.

13 Εικόνες από ακτίνες γ

14 Τομογραφία Δακτύλιος απο ανιχνευτές περικλείει τον ασθενή ο οποίος κινείται κάθετα προς τον δακτύλιο. Λαμβάνονται πολλές εικόνες και σχηματίζεται μια τρισδιάστατη αποψη του ασθενή. Τομογραφία. Νομπελ 1979 στους Hounsfield, Cormack

15 Ακτίνες Χ Ακτίνες Χ. Λυχνία κενού με κάθοδο και άνοδο. Θερμαίνεται ή κάθοδος, ελεύθερα ηλεκτρόνια φεύγουν προς την άνοδο. Οταν προσκρούουν σε πυρήνες, εκλύεται ενέργεια σε μορφή ακτίνων Χ. Ο ασθενής παρεμβάλλεται μεταξύ πηγής και φιλμ ευαίσθητου στις ακτίνες Χ. Η ένταση τροποποείται με την απορρόφηση Εξέλιξη. Ψηφιακή ραδιογραφία

16 Αγγειογραφία Αγγειογραφία. Καθετήρας εισέρχεται σε μια αρτηρία και οδηγείται στην υπο εξέταση περιοχή. Μέσω του καθετήρα εκτοξεύεται μέσο αντίθεσης ακτίνων Χ, που βελτιώνει την αντίθεση και επιτρέπει την ανίχνευση ανωμαλιών ή στενωμάτων

17 Εικόνες από ακτίνες Χ

18 Εφαρμογές CAT (computerized axial tomography). Όπως και στο PET αλλά τώρα μια πηγή ακτίνων Χ στρέφεται γύρω απο τον ασθενή. Οι ακτίνες Χ περνούν μέσω του ασθενούς/αντικειμένου και ανιχνεύονται στο άλλο άκρο. Ακτίνες Χ υψηλότερης ενέργειας χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία για την ανίχνευση ελαττωματικών μερών, θράυσματα, κ.λ.π.

19 Ορατή και υπέρυθρη ζώνη Απεικόνιση στο ορατό και υπέρυθρο φάσμα Μικροσκόπιο φωτός Remote sensing. Δορυφορικές εικόνες απο Landsat. Παρακολούθηση των περιβαντολλογικών αλλαγών στη γή. Παρατήρηση καιρικών συνθηκών και πρόβλεψη Αυτόματη επιθεώρηση στη γραμμή παραγωγής Επιβολή νόμου. Αποτυπώματα, αναγνώριση πινακίδων, πλαστά χαρτονομίσματα.

20 Εικόνες από μικροσκόπιο φωτός

21 Χαρακτηριστικά & χρήσεις σε κάθε ζώνη συχνοτήτων Χαρακτηριστικά & χρήσεις σε κάθε ζώνη συχνοτήτων

22 Εικόνες από το δορυφόρο LANDSAT

23 Εικόνα από δορυφόρο

24 Εικόνες από δορυφόρο (υπέρυθρες) 1

25 Εικόνες από δορυφόρο (υπέρυθρες) 2

26 Επεξεργασία Εικόνας στον έλεγχο προϊόντων

27 Αποτυπώματα, πλαστά χαρτονομίσματα, αναγνώριση πινακίδων Αποτυπώματα, πλαστά χαρτονομίσματα, αναγνώριση πινακίδων

28 Μικροκυματική ζώνη Ραντάρ. Λειτουργεί οπως η φωτογραφική μηχανή με φλας. Στέλνει μικροκυματικούς παλμούς (αντίστοιχος του φωτισμού). Αντί για φακό, κεραία και υπολογιστή για τη καταγραφή της εικόνας. Απεικόνιση στη radio. Βασική εφαρμογή MRI (magnetic resonance imaging)

29 Εικόνα από radar

30 mri Ισχυρός μαγνήτης στέλνει ραδιοκύματα (παλμούς) στο σώμα του ασθενούς. Κάθε παλμός προκαλεί την εκπομπή παλμού. Η θέση της πηγής των σημάτων αυτών και η ένταση προσδιορίζονται απο υπολογιστή και δημιουργείται η MRI εικόνα.

31 Εικόνες από MRI

32 Εικόνες σε όλο το Η/Μ φάσμα

33 Yπέρηχοι Άλλα απεικονιστικά συστήματα (imaging modalities) Ακουστική απεικόνιση. Υπέρηχοι. Ακουστικά κύματα μεταδίδονται στο σώμα και κτυπούν τα σύνορα μεταξύ tissues. Μερικά αντανακλώνται και μερικά συνεχίζουν. Υπολογίζονται οι αποστάσεις και εντάσεις.

34 Υπερηχογραφήματα

35 Εφαρμογές Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Δέσμη ηλεκτρονίων αντι για φώς. Ικανά για πολυ υψηλή μεγέθυνση Συνθετικές εικόνες (fractals, 3-D modeling, visualization) (εξομοιωτές πτήσεων)

36 Scanning Electron Microscope Images

37 Fractals, 3-διάστατη απεικόνιση

38 Συμπίεση Πηγήρυθμός 200-3400 Hz8000 samples/sec* 12 bits/sample=96 kbps Φωνή ευρείας ζώνης 50-7000 Hz 16000 samples/sec*14 bits/sample=224 kbps Μουσική (wideband audio) 20- 20000 Hz 44100samp/sec*2 channels*16bits/sam=1.412 Mbps Εικόνα512*512 pixel*24bits/pix-6.3 Mbits Video640*480*24bits/pix*3images=221 Mbps

39 Γιατί συμπίεση Σταθερή τηλεφωνία: Μodems στα 28 kbps Κινητή τηλεφωνία: modems στα 8 kbps Άρα για τα 96 kbps απαιτείται συμπίεση Σταθερή 3.5:1 Κινητή 12:1 Χωρητικότητα CD-ROM 650 Mbytes Χωρητικότητα DVD-5 40 Gbits Video το CD-ROM 23.5 secs και DVD-5, 3 sec

40 Συμπίεση Λόγοι που συνέβαλαν στα επιτεύγματα της συμπίεσης : 1.30 χρόνια ερευνητικής προσπάθειας 2.Εξελίξεις στους υπολογιστές (VLSI, DSPs, προσωπικοί υπολογιστές) 3.Ενσωμάτωση κριτηρίων αντιληψης του ανθρώπου 4.Τυποποίηση 5.Τεχνολογικές δυνατότητες στα δίκτυα, τους υπολογιστές και τις τηλεπικοινωνίες νέες δυνατότητες

41 Συνιστώσες ενός συστήματος επεξεργασίας εικόνας

42 Αναπαράσταση Εικόνας Μονοχρωματική εικόνα, δυναμικό πεδίο της εικόνας L min = 0 (μαύρο), L max = L= 1 (λευκό) Συνιστώσες 1.Φωτισμός πηγής (illumination) στο σκηνικό (scene) 2.Ποσότητα φωτισμού που αντανακλάται (reflectance)

43 Πολλαπλασιαστικό υπόδειγμα Η τιμή της φωτεινότητας ενός pixel είναι το γινόμενο illumination * reflectane : r = 0 πλήρης απορρόφηση r = 1 πλήρης αντανάκλαση i χαρακτηριστικό της πηγής, r χαρακτηριστικό του αντικειμένου Στις ακτίνες Χ, r αντιστοιχεί στην ικανότητα μετάδοσης (transmissivity)

44 Φωτισμός Τυπικό εύρος τιμών του φωτισμού στο ορατό φώς : 1.Καθαρή ημέρα, επιφάνεια της γής>90000 lm/m 2 2.Συνεφιασμένη ημέρα, 10.000 lm/m 2 3.Βράδυ με πανσέλληνο, 0.1 lm/m 2 4.Ημέρα στο γραφείο, 1000 lm/m 2

45 Ανακλαστικότητα Τιμές της ανακλαστικότητας : 1.0.01 μαύρο βελούδο 2.0.65 ανοξείδωτο 3.0.80 λευκός τοίχος 4.0.90 ασημένιο μέταλλο 5.0.93 χιόνι

46 Δειγματοληψία Δειγματοληπτημένη εικόνα είναι ένας πίνακας με Μ γραμμές και Ν στήλες

47 Αποτελέσματα Υποδειγματολήπτησης

48 Ανακατασκευή (Υπερδειγματολήπτηση)

49 Κβάντιση Κβάντιση του πλάτους (της τιμής του γκρι) σε L επίπεδα Τυπικά L=2 k Αριθμός bits που απαιτούνται Μ*Ν*k Για εικόνα 1024*1024 των 8 bits: 8 εκ. Bits Υποδειγματοληψία : σκακιέρα, κοκκίαση Επιδράση της κβάντισης, ridgelike structures, false contouring

50 Αναπαράσταση της ίδιας εικόνας σε διαφορετικό πλήθος επιπέδων του γκρι(1) Αναπαράσταση της ίδιας εικόνας σε διαφορετικό πλήθος επιπέδων του γκρι(1)

51 Αναπαράσταση της ίδιας εικόνας σε διαφορετικό πλήθος επιπέδων του γκρι(2)

52 Εικόνες με λίγες ή πολλές λεπτομέρειες

53 Isopreference Curves