Színes képek feldolgozása



Hasonló dokumentumok
2. Pont operációk. Kató Zoltán. Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika tanszék SZTE (

Képszerkesztés elméleti kérdések

Képszerkesztés elméleti feladatainak kérdései és válaszai

SZÍNES KÉPEK FELDOLGOZÁSA

Az objektum leírására szolgálnak. Mire jók? Sokszor maga a jellemző az érdekes: Tömörítés. Objektumok csoportosítására

Számítógépi képelemzés

3. Szűrés képtérben. Kató Zoltán. Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika tanszék SZTE (

Informatikai eszközök fizikai alapjai. Romanenko Alekszej

Minták automatikus osztályba sorolása a mintát leíró jellemzők alapján. Típusok: felügyelt és felügyelet nélküli tanuló eljárások

Elemek a kiadványban. Tervez grafika számítógépen. A képek feldolgozásának fejl dése ICC. Kép. Szöveg. Grafika

Tömörítés, kép ábrázolás A tömörítés célja: hogy információt kisebb helyen lehessen tárolni (ill. gyorsabban lehessen kommunikációs csatornán átvinni

Számítógépes képelemzés 7. előadás. Dr. Balázs Péter SZTE, Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika Tanszék

Rendszámfelismerő rendszerek

Számítógépes Grafika SZIE YMÉK

Képfeldolgozás jól párhuzamosítható

7. Régió alapú szegmentálás

1.4 fejezet. RGB színrendszerek

JELÁTALAKÍTÁS ÉS KÓDOLÁS I.

Digitális képek. Zaj és tömörítés

Gépi tanulás a gyakorlatban. Bevezetés

Tömörítés, csomagolás, kicsomagolás. Letöltve: lenartpeter.uw.hu

12. Képtömörítés. Kató Zoltán. Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika tanszék SZTE (

Számítógépes grafika. Készítette: Farkas Ildikó 2006.Január 12.

Keresés képi jellemzők alapján. Dr. Balázs Péter SZTE, Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika Tanszék

GRAFIKA. elméleti tudnivalók

A színkezelés alapjai a GIMP programban

Képfeldolgozás és párhuzamosíthatóság

Pontműveletek. Sergyán Szabolcs Óbudai Egyetem Neumann János Informatikai Kar február 20.

Képfeldolgozás. 1. el adás. A képfeldolgozás m veletei. Mechatronikai mérnök szak BME, 2008

A számítógépes grafika alapjai

Készítette: Szűcs Tamás

A digitális képfeldolgozás alapjai

Közösség detektálás gráfokban

8. Pontmegfeleltetések

6. Éldetektálás. Kató Zoltán. Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika tanszék SZTE (

Képfeldolgozás jól párhuzamosítható

Képek kódolása. Vektorgrafika. Bittérképes grafika (raszter/pixelgrafika)

Pixel vs. Vektor. Pixelgrafikus: Vektorgrafikus:

TANTÁRGYI ÚTMUTATÓ DIGITÁLIS KÉPFELDOLGOZÁS. BSc/BA alapképzés

Morfológia. Sergyán Szabolcs Óbudai Egyetem Neumann János Informatikai Kar Szoftvertechnológia Intézet

DIGITÁLIS KÉPANALÍZIS KÉSZÍTETTE: KISS ALEXANDRA ELÉRHETŐSÉG:

Tömörítés, kép ábrázolás

Súlyozott automaták alkalmazása

Színek

Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika

Széchenyi István Egyetem. Informatika II. Számítási módszerek. 13. előadás. Matlab 8. (Képek kezelése) Dr. Szörényi Miklós, Dr.

Fraktál alapú képtömörítés p. 1/26

BME Építészmérnöki kar Építészeti Ábrázolás Tanszék Számítógépek alkalmazása előadás, szeptember 27.

Multimédia alapú fejlesztéseknél gyakran használt veszteséges képtömörítő eljárások pszichovizuális összehasonlítása

Adatelemzés és adatbányászat MSc

Pixelgrafika alapjai

Digitális Sötétszoba. Szente Benjámin Pannon Egyetem Fényképészköre. Fotószakkör 2011/2012/2.

1 Építész-informatika 1. BME Építészmérnöki Kar Építészeti Ábrázolás Tanszék Előadó: Batta Imre. Mintavétel elmélete

Képszerkesztés. Letölthető mintafeladatok gyakorláshoz: Minta teszt 1 Minta teszt 2. A modul célja

A digitális képfeldolgozás alapjai

B8. A CIE 1931 SZÍNINGER-MÉRŐ RENDSZER ISMERTETÉSE;

Kiegészítő témakörök Képek kezelése

Pixelgrafika 2. Pixelkép tulajdonságai

KÉPSZERKESZTÉS. GIMP GNU Image Manipulation Program szabad, ingyenes szoftver, képszerkesztő program. A Gimp natív fájlformátuma az XCF.

Képrestauráció Képhelyreállítás

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

A tantárgyelem kódja: A tantárgyelem megnevezése: KIN2803G

Informatikai Rendszerek Alapjai

Képfeldolgozás Szegmentálás Osztályozás Képfelismerés Térbeli rekonstrukció

Számítógépes grafika

Példák jellemzőkre: - minden pixelérték egy jellemző pl. neurális hálózat esetében csak kis képekre, nem invariáns sem a megvilágításra, sem a geom.

Adatbányászat. Klaszterezés Szociális hálózatok. Szegei Tudományegyetem. Lehetetlenségi tétel Hierarchikus eljárások Particionáló módszerek

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉP SZINT Függvények

Digitális jelfeldolgozás

Klaszterezés. Kovács Máté március 22. BME. Kovács Máté (BME) Klaszterezés március / 37

Függvények Megoldások

Matematikai alapok és valószínőségszámítás. Középértékek és szóródási mutatók

Digitális képfeldolgozás feladatgyűjtemény

Szürke árnyalat: R=G=B. OPENCV: BGR Mátrix típus: CV_8UC3 Pont típus: img.at<vec3b>(i, j) Tartomány: R, G, B [0, 255]

Morfológia. Sergyán Szabolcs Óbudai Egyetem Neumann János Informatikai Kar Szoftvertechnológia Intézet

DIGITÁLIS KÉPFELDOLGOZÁS

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

Jel, adat, információ

6. Modell illesztés, alakzatok

Képfeldolgozás. 1. el adás. A képfeldolgozás alapfogalmai. Mechatronikai mérnök szak BME, 2008

Assembly programozás: 2. gyakorlat

Fotogrammetriai munkaállomások szoftvermoduljainak tervezése. Dr. habil. Jancsó Tamás Óbudai Egyetem, Alba Regia Műszaki Kar

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

Adatbányászat: Klaszterezés Haladó fogalmak és algoritmusok

Feladatok MATEMATIKÁBÓL II.

Informatikai alapismeretek II.

Adaptív dinamikus szegmentálás idősorok indexeléséhez

Sergyán Szabolcs szeptember 21.

10. Alakzatok és minták detektálása

DIGITÁLIS TEREPMODELL A TÁJRENDEZÉSBEN

KÉPJAVÍTÁS A KÉPTARTOMÁNYBAN

Dr. Pétery Kristóf: Corel PHOTO-PAINT X3 Képmanipuláció

Dr. Pétery Kristóf: Adobe Photoshop CS Képmanipuláció

Szürke árnyalat: R=G=B. OPENCV: BGR Mátrix típus: CV_8UC3 Pont típus: img.at<vec3b>(i, j) Tartomány: R, G, B [0, 255]

OPTIKA. Szín. Dr. Seres István

Grafikonok automatikus elemzése

SAPINTIA ERDÉLYI MAGYAR TUDOMÁNYEGYETEM M SZAKI ÉS HUMÁNTUDOMÁNYOK KAR MATEMATIKA - INFORMATIKA TANSZÉK. TDK Dolgozat. Hibrid képleírás.

Infokommunikáció - 3. gyakorlat

Híradástechikai jelfeldolgozás

"Vizuális informatikai tantárgyak" oktatási tapasztalatai

Átírás:

Palágyi Kálmán Az oktató: SZTE, Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika Tanszék 6720 Szeged Árpád tér 2. 214-es szoba (tetıtér) (62) 546 197 palagyi@inf.u-szeged.hu www.inf.u-szeged.hu/~palagyi Kurzusanyagok Digitális képfeldolgozás (BSc) pub/digitalis_kepfeldolgozas Képfeldolgozás haladóknak (MSc) pub/kepfeldolgozas_haladoknak Feldolgozási módok Színes képek feldolgozása alkalmas színmodellre való áttéréssel skaláris (komponensenkénti) vektoros Áttérés alkalmasabb színmodellre Skaláris feldolgozás Red Green Blue T feldolgozás T -1 Red Green Blue Red Green Blue F R F G F B Red Green Blue Pl: RGB HSV 1

Vektoros feldolgozás Témakörök Red Green Blue F Red Green Blue Kvantálás Pont-operációk, hisztogram-transzformációk Szőrés, simítás Éldetektálás Szegmentálás Kódolás, tömörítés Kvantálás Kvantálás Egy true-color (3*8 bits/pixel, RGB) képen 256 3 =16777216 szín fordulhat elı. A színes képek kvantálásakor a cél az, hogy kevés színnel adjuk/jelenítsük meg a képeket számottevı minıségromlás nélkül. A kvantáláshoz meghatározandó: a színek egy részhalmaza (colormap, palette) és egy leképezés az eredeti színhalmazból az adott részhalmazba. Kvantálás példa Kvantálás példa true-color 16-szín 256-szín 16-szín 8-szín 4-szín 4-szín 2-szín 2

A kvantálás menete A kvantálás alapkategóriái 1. Végezzünk statisztikai elemzést az eredeti képre. 2. A statisztika alapján válasszuk ki a colormap-et. 3. Határozzuk meg valamennyi eredeti szín colormap-beli reprezentánsát (adjuk meg a leképezést, a CLUT-ot (color look-up table)). 4. Képezzük a kvantált képet. Az eredeti színtér régiókra bontása (ahol az egy régióba esı színeket a colormap ugyanazon színébe képezzük le) az alábbi 2 módon történhet: Uniform (képfüggetlen): az eredeti színteret egyforma mérető régiókra bontjuk. Nem uniform (képfüggı): az eredeti színtér felosztása függ a színek eloszlásától az adott képen. A kvantálás mint klaszterezés Uniform kvantálás példa Az RGB kocka felbontása 6*6*6=216 színre/régióra (Web-Safe Colors) Uniform kvantálás példa Uniform kvantálás példa 4 A true-color RGB kocka felbontása 8*8*4=256 színre/régióra (az R- és a G- komponens 3-3-bites, a B-komponens 2-biten ábrázolt) true-color 3-3-2 8 8 3

Uniform kvantálás példa Nem uniform kvantálás Center/Median Cut algoritmus true-color 3-3-2 1. Határozzuk meg a színtérben a képen elıforduló színek befoglaló téglatestét/dobozt. 2. Rendezzük a színeket a leghosszabb dobozoldal tengelye mentén. 3. Vágjuk szét az adott dobozt a mediánnál. 4. Ismételjük az eljárást a 2. lépéstıl, amíg el nem értük az elıre adott doboz-számot (pl. 256-ot). 5. Rendeljük minden dobozhoz az átlagszínét. Median Cut algoritmus 1. Median Cut algoritmus 2. befoglaló téglalap színtér medián Median Cut algoritmus 3. Median Cut algoritmus 5. doboz-1 doboz-2 átlagszín-1 átlagszín-2 4

Median Cut algoritmus példa Median Cut algoritmus példa 4-árnyalat truecolor 256szín 256-árnyalat Median Cut uniform További módszerek kvantálásra és a kvantálási hiba csökkentésére eredeti true-color uniform (8-szín) median cut (8-szín) Octree method Self-Organizing Map K-means Fast Adaptive Dissection Dithering, error diffusion halftoning Octree algoritmus példa truecolor Dithering Seurat 256szín 5

Dithering példa Dithering példa 256-szín 4-szín (diffusion dithering) 4-szín (pattern dithering) 4-szín (noise dithering) true-color dithered (256 colors) Dithering példa Error diffusion halftoning példa true-color 16-szín dithered (16-szín) Álszínezés Pont-operációk, hisztogram transzformációk Szürkeárnyalatos RGB: r (T R (r),t G (r),t B (r)) 6

Álszínezés Álszínezés Szürkeárnyalatos RGB: r (T R (r),t G (r),t B (r)) Szürkeárnyalatos RGB: r (T R (r),t G (r),t B (r)) Álszínezés Álszínezés CLUT (Color Look-up Table) monochrom sztereogramok és a vörös-cián szemüveg Stereogram Pont operáció példa eredeti transzformált függvény Nem változik a szín (hue), mivel mindhárom komponens ugyanúgy transzformált. 7

Invertálás / negálás (RGB) Invertálás / negálás (RGB) RGB RGB Invertálás / negálás (HSI) Pont operáció példa eredeti transzformált függvény Pont operáció példa Gamma korrekció eredeti transzformált függvény RGB 8

Hisztogram Hisztogram Hisztogram Hisztogram Hisztogram Hisztogram 9

Hisztogram kiegyenlítés Hisztogram kiegyenlítés eredeti sötét kép hisztogramkiegyenlítés egyenként az R-, a G- és a B-csatornákon hisztogramkiegyenlítés az YIQ-ra konvertált kép Y (lumiance) komponensén a HSV V-komponense alapján (képek és felhalmozott hisztogramjaik). HSV HSV Hisztogram kiegyenlítés Szőrés, simítás eredeti HSI kiegyenlítés a Saturation komponens alapján Konvolúció Simítás példa színes (RGB) kép: f = ( f R, f G, f B ) konvolúciós maszk: g = ( g R, g G, g B ) konvolvált kép: f * g = ( f R * g R, f G * g G, f B * g B ) eredeti RGB mindhárom komponens ugyanazon maszkkal simítva 10

Simítás példa Simítás példa eredeti HSI csak az Intensity komponens simított eredeti HSI mindhárom komponens ugyanazon maszkkal simítva Simítás példa Élesítés példa Kontrasztfokozás Laplace transzformációval: az RGB kép mindhárom komponensének simítása 5*5-ös átlagoló maszkkal - konverzió HSI-be - csak az Intensity simítása 5*5-ös átlagoló maszkkal - konverzió RGB-be különbségkép az RGB kép mindhárom komponensének transzformálása - konverzió HSI-be - csak az Intensity transzformálása - konverzió RGB-be különbségkép Mediánszőrés példa Éldetektálás eredeti zajos kép szőrt kép 11

Éltípusok a színes képeken Az élek a színes képeken is fontosak vizuális információt hordoznak. A színes képeken kétféle él különböztethetı meg: intenzitás-él (valamely irányban egy képpont környezetében az intenzitások jelentısen eltérnek), szín-él (valamely irányban egy képpont környezetében az színek jelentısen eltérnek, bár az intenzitásban nincs lényeges változás). Az éldetektálás alapmódszerei színes képeken Élek detektálása komponensenként/csatornánként, majd az egyes éltérképek kombinálása/fúziója. A szín és az intenzitás szeparálása, majd éldetektálás a szín- és intenzitás komponenseken, végül pedig az egyes éltérképek kombinálása/fúziója. Éldetektálás csatornánként kiindulási kép Éldetektálás csatornánként eredeti RGB kombinált élkép a három csatorna élképei élek az egyes színkomponenseken Éldetektálás csatornánként Szín és intenzitás szeparálása intenzitás eltávol volítása eredeti RGB a három élkép összege szín eltávol volítása 12

Éldetektálás a komponenseken Az élképek kombinálása átlagolás súlyozott átlagolás (a színmennyiségekkel) a domináns szín élképén lévı érték összegzés négyzetösszegek gyöke Éldetektálás példa Éldetektálás példa Szegmentálás Szegmentálás eredeti szegmentált kontúr 13

Szín-szeletelés Szín-szeletelés példa B B B G G G R R R A régió színtartományának kijelölése. Az RGB-kocka (0.7,0.15,0.2)-körüli 0.2 sugarú gömbtartomány intenzitásait az (1.0,0.0,0.0) pontba, a többit pedig a (0.5,0.5,0.5)-be viszi. Szegmentálás klaszterezéssel K-means klaszterezés A klaszterezés (clustering) a felügyelet nélküli tanulás (unsupervised learning) legfontosabb problémája, melynek feladata egy címkézetlen adathalmaz struktúrájának megtalálása, vagyis a klaszterek (hasonló elemek halmaza) megadása. Néhány módszere: K-means fuzzy C-means hierarchikus minimális költségő feszítıfa maximális/minimális vágás Az eljárás (J.B. MacQueen, 1967): 1. Adjunk meg K elemet kezdeti centroidokként (mint a klaszterek reprezentáns elemeit). 2. Minden elemet rendeljünk ahhoz a klaszterhez, melynek centroidjához a legközelebb esik. 3. Számoljuk újra a klaszterek centroidjait. 4. Ismételjük a 2. és a 3. lépést mindaddig, míg elmozdulnak a centroidok. K-means példa K-means példa a 8 klaszterezendı elem 1. lépés: a kezdeti centroidok megadása (K=3) 14

K-means példa K-means példa 2. lépés: hozzárendelés a centroidokhoz 3. lépés: új centroidok számítása K-means példa K-means példa 2. lépés: hozzárendelés a centroidokhoz 3. lépés: új centroidok számítása K-means példa K-means példa eredmény eredeti RGB a K-means eredménye (K=5) 15

K-means applet Arcdetektálás (Bakic, 1999) Az RGB színmodell helyett egy 2D normalizált színteret használnak: r=r/(r+g+b), g=g/(r+g+b). g az emberi bır b klasztere http://128.32.125.151/riot/applications/clustering/clustapplet.html r Arcdetektálás (Bakic, 1999) Kódolás, tömörítés eredeti kép osztályozott/címkézett képpontok a bır-szín modell szerint a bır-szín legnagyobb összefüggı komponense Egyszerő tömörítési trükkök A színmélység csonkolása példa a színmélység csökkentése (pl: (8,8,8) (3,3,2) ) a szín és az intenzitás szeparálásával durvább mintavételezés a színtartományban Kvantálás CLUT (color look up table) (pl: a 256 jellemzı 3*8-bites szín kiválasztása) true-color (8-8-8) 3-3-2 16

Durvább mintavételezés a színtartományban Áttérés indexelt képre példa truecolor 256- szín JPEG JPEG A színes képek tömörítésének algoritmusa: 1. konvertálás az YIQ vagy az YUV színtérbe (az intenzitás és a jobban tömöríthetı szín szeparálása, mivel a szem a fényességre jobban érzékeny) 2. DCT (a 8x8-as blokkok redundanciájának azonosítása) 3. kvantálás (egész osztás a kvantáló táblák paramétereivel veszteséges) 4. kódolás (Huffman veszteségmentes) JPEG példa JPEG GIF (PNG) veszteségmentes (84%-os tömörítés) veszteséges (96%-os tömörítés) veszteséges (99%-os tömörítés) színmélység: JPEG: 24 bits/pixel GIF: 8 bits/pixel (olcsóbb monitorokhoz) élmegırzés: JPEG: nagy tömörítési aránynál hajlamos az élek elkenésére, jó a fotókra GIF: különösen alkalmas grafikákhoz, vonalrajzokra tömörítési arány: JPEG: ~20:1 aránynál még nincs vizuális veszteség GIF: 3:1 arányt hoz az indexelés, amit az LZW ~5:1-re javít 17