Przetwarzanie i analiza obrazów w wybranych zastosowaniach

Artykuł omawia metody przetwarzania i analizy obrazów, podstawowe modele barw, przetwarzanie obrazu w dziedzinie przestrzennej, metody poprawy jakości, filtracji, jak również metody przetwarzania obrazu w dziedzinie częstotliwościowej.

Przetwarzanie i analiza obrazów w

wybranych zastosowaniach

Łódź 2005



Spis treści

2.3

3.1
3.2

3.3

3.2.1
3.2.2

2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5

1. WSTĘP..................................................................................................................... 3
2. AKWIZYCJA OBRAZU........................................................................................ 6
OBRAZ CYFROWY............................................................................................... 6
PODSTAWOWE MODELE BARW ........................................................................... 7
Model RGB................................................................................................ 7
Model CMY............................................................................................... 8
Model CMYK ............................................................................................ 9
Model HSB, HSV..................................................................................... 10
Model HSI, HSL...................................................................................... 10
PODSTAWOWE FORMATY PLIKÓW GRAFICZNYCH............................................. 11
3. PRZETWARZANIE OBRAZU W DZIEDZINIE PRZESTRZENNEJ ......... 14
DYSKRETYZACJA OBRAZU ............................................................................... 14
POPRAWA JAKOŚCI OBRAZU............................................................................. 14
Operacje na histogramach...................................................................... 15
Odszumianie............................................................................................ 19
FILTRACJA ....................................................................................................... 20
Filtracja w dziedzinie przestrzennej ....................................................... 21
filtry dolnoprzepustowe(uśredniający, Gaussa).......................................... 23
filtry górnoprzepustowe.............................................................................. 24
filtry wykrywające krawędzie..................................................................... 26
filtry przesuwania i odejmowania............................................................... 27
filtry Laplace’a............................................................................................ 27
filtry gradientowe........................................................................................ 28
filtry medianowe ......................................................................................... 30
PODSTAWOWE METODY LINIOWE..................................................................... 32
Segmentacja ............................................................................................ 32
segmentacja obrazu przez progowanie jasności ......................................... 32
segmentacja obrazu przez wykrywanie krawędzi....................................... 33
segmentacja obrazu przez rozrost obszaru.................................................. 33
segmentacja przez dopasowanie wzorca..................................................... 34
OPERACJE LOGICZNE........................................................................................ 34
OPERACJE MORFOLOGICZNE ............................................................................ 35
Erozja...................................................................................................... 36
Dylatacja................................................................................................. 36
Otwieranie i zamykanie........................................................................... 37

3.3.1
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)

3.4.1
a)
b)
c)
d)

3.6.1
3.6.2
3.6.3

2.1
2.2

3.4

3.5
3.6

4.1

4. PRZETWARZANIE OBRAZÓW W DZIEDZINIE
CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ........................................................................................ 38
DFT................................................................................................................. 38
Splot ........................................................................................................ 40
Korelacja................................................................................................. 40
Rozplot .................................................................................................... 41
FFT.................................................................................................................. 42
DCT................................................................................................................. 42
DST................................................................................................................. 43

4.1.1
4.1.2
4.1.3

4.2
4.3
4.4

2



1. Wstęp

Rozwój techniki komputerowej, a co za tym idzie, wzrost mocy obliczeniowej
komputerów w ostatnich latach spowodował bardzo duży wzrost zainteresowania
przetwarzaniem i analizą obrazów. Dzięki temu możemy również zaobserwować
ogromny postęp w dziedzinie rozpoznawania obrazów. Jednak z powodu szybkiego
rozwoju techniki niektóre metody przetwarzania obrazów stają się nieaktualne. Dlatego
w swojej pracy postanowiłem skupić się na narzędziach matematycznych stosowanych
w tej dziedzinie, ponieważ one pomimo upływu czasu pozostaną aktualne.

Przetwarzanie obrazów związane jest z zagadnieniami, w których zarówno dane
wejściowe jak i wyjściowe są w postaci obrazów. Obraz jest sygnałem, który przenosi
pewną informację. Aby komputer mógł przetworzyć obraz analogowy musi on zostać
zamieniony na tablice liczb. Proces takiej zamiany nazywamy dyskretyzacją. W tym
procesie możemy wyróżnić: próbkowanie i kwantowanie. Próbkowanie jest to wybór
dyskretnej siatki do przedstawienia obrazu a kwantowanie to odwzorowanie poziomów
jasności i kolorów w liczby całkowite. Następnie należy przeprowadzić proces analizy,
który składa się z: segmentacji ...