Εργαστήριο Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας

Παρουσίαση με θέμα: "Εργαστήριο Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εργαστήριο Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας
Νίκος Τσαπατσούλης Γιάννης Αβρίθης Γιώργος Βότσης

2 Εισαγωγή Στόχος του Εργαστηρίου είναι η πρακτική άσκηση σε βασικά θέματα της Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας χρησιμοποιώντας το περιβάλλον της Matlab Επιλέγεται η Matlab γιατί αποτελεί ένα βασικό εργαλείο για ταχεία ανάπτυξη αλγορίθμων μέσω ενσωματωμένων συναρτήσεων.

3 Θέματα Εργαστηριακών Ασκήσεων
Διδιάστατοι μετασχηματισμοί -Κωδικοποίηση εικόνων Εφαρμογή Ψηφιακών Φίλτρων σε εικόνες - Αποκατάσταση εικόνας (Image Restoration) Εφαρμογές στην Ανάλυση Εικόνας (Ανίχνευση ακμών, Μετασχηματισμός Hough, Εντοπισμός απλών σχημάτων σε εικόνες)

4 Εργαστηριακή άσκηση 1η: Διδιάστατοι μετασχηματισμοί
Χρησιμοποιούμενοι στην επεξεργασία εικόνας μετασχηματισμοί: Fourier - FFT (Υπολογισμός συχνοτήτων διδιάστατων σημάτων) Συνημιτόνου - DCT (Κωδικοποίηση JPEG, Εξαγωγή χαρακτηριστικών από εικόνες) Karhunen Loeve (Εξαγωγή χαρακτηριστικών από εικόνες- Κωδικοποίηση - Συμπίεση) Η εφαρμογή των μετασχηματισμών για κωδικοποίηση και συμπίεση γίνεται σε τετραγωνικά παράθυρα της εικόνας (συνήθως 8x8 ή 16x16)

5 Ο Μετασχηματισμός Fourier
Ορισμός Ιδιότητες (για x(m,n) πραγματικό)

6 FFT - ο γρήγορος μετασχηματισμός
Αποδεκατισμός στο χρόνο ή στη συχνότητα (decimation in time / frequency) και χρήση του DFT Υπολογισμός με O(nlog(n)) πράξεις έναντι Ο(n2) του DFT

7 Μετασχηματισμός Συνημιτόνου (Discrete Cosine Transform)
Ορισμός

8 DCT - ιδιότητες Ισοδυναμία του διδιάστατου μετασχηματισμού με την εφαρμογή δύο αλλεπάλληλων μονοδιάστατων προς τις δύο κατευθύνσεις Εφαρμογή σε πραγματικά δεδομένα έχει πραγματικό αποτέλεσμα Συγκέντρωση πληροφορίας, χρήση σε εφαρμογές συμπίεσης εικόνας

9 Μετασχηματισμός Karhunen Loeve
Έστω μια εικόνα Χ διαστάσεων MxN. Χωρίζουμε την εικόνα σε υποεικόνες yi 8x8 ( το πλήθος) τις οποίες και μετατρέπουμε σε διανύσματα vi 64x1χρησιμοποιώντας λεξικογραφική διάταξη Υπολογίζουμε το μέσο διάνυσμα vm

10 Μετασχηματισμός Karhunen Loeve
Υπολογίζουμε την εκτιμήτρια του πίνακα αυτοσυσχέτισης της εικόνας Ο πίνακας μετασχηματισμού του Karhunen - Loeve είναι ο πίνακας U των ιδιοδιανυσμάτων του R: O KL μετασχηματισμός κάθε διανύσματος (υποεικόνας) vi δίνεται από τη σχέση

11 Ιδιότητες του Karhunen Loeve
Ο μετασχηματισμός KL δημιουργεί υποεικόνες με ασυσχέτιστα στοιχεία και για το λόγο αυτό επιτυγχάνει την καλύτερη συμπίεση από όλες τις άλλες κωδικοποιήσεις μετασχηματισμού Εξαρτάται από την ίδια την εικόνα (επομένως ο πίνακας U που υπολογίστηκε με βάση μια εικόνα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κωδικοποίηση μιας άλλης)

12 Ορισμός SNR Έστω x(m,n) το διδιάστατο σήμα της εικόνας και x’(m,n) η ανακατασκευή του Ο σηματοθορυβικός λόγος SNR ορίζεται ως:

13 Συγκριτικά διαγράμματα