Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika 9. ea ősz

Hasonló dokumentumok
Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika 9. ea ősz

Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika

Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika 9. ea ősz

Képszegmentáló eljárások. Orvosi képdiagnosztika 2018 ősz

Éldetektálás, szegmentálás (folytatás) Orvosi képdiagnosztika 11_2 ea

Képfeldolgozás jól párhuzamosítható

Sergyán Szabolcs szeptember 21.

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

Képrestauráció Képhelyreállítás

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

Képfeldolgozás jól párhuzamosítható

Jelfeldolgozás bevezető. Témalaboratórium

Képszegmentálás. Orvosi képdiagnosztika 10. ea

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

Digitális képek szegmentálása. 5. Textúra. Kató Zoltán.

ACM Snake. Orvosi képdiagnosztika 11. előadás első fele

A médiatechnológia alapjai

Funkcionális konnektivitás vizsgálata fmri adatok alapján

Least Squares becslés

Intelligens Rendszerek Elmélete. Versengéses és önszervező tanulás neurális hálózatokban

Képfeldolgozás és párhuzamosíthatóság

Képregisztrációs eljárások. Orvosi képdiagnosztika 13. ea ősz

Fehérzajhoz a konstans érték kell - megoldás a digitális szűrő Összegezési súlyok sin x/x szerint (ez akár analóg is lehet!!!)

Képelemzési módszerek. Automatikus retina képelemzési módszerek 3/3/2011. MI módszerek a képelemzésben. A retina analízis digitális képei

Wavelet transzformáció

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

Éldetektálás. Digitális képelemzés alapvető algoritmusai. Képi élek. Csetverikov Dmitrij. A Canny-éldetektor Az éldetektálás utófeldolgozása

Fourier térbeli analízis, inverz probléma. Orvosi képdiagnosztika 5-7. ea ősz

Shift regiszter + XOR kapu: 2 n állapot

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

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

MATLAB Image Processing Toolbox

7. Régió alapú szegmentálás

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

Grafikonok automatikus elemzése

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

Adaptív dinamikus szegmentálás idősorok indexeléséhez

Mit lássunk élnek? Hol van az él? Milyen vastag legyen? Hol

Likelihood, deviancia, Akaike-féle információs kritérium

8. Pontmegfeleltetések

Összeállította Horváth László egyetemi tanár

Rendszámfelismerő rendszerek

Automatikus gamma korrekció

Intelligens adatelemzés

Mit látnak a robotok? Bányai Mihály Matemorfózis, 2017.

Alap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )

Neurális hálózatok. Nem ellenőrzött tanulás. Pataki Béla. BME I.E. 414,

Neurális hálózatok bemutató

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

4. Szűrés frekvenciatérben

A keveredési réteg magasságának detektálása visszaszóródási idősorok alapján

Él: a képfüggvény hirtelen változása. Típusai. Felvételeken zajos formában jelennek meg. Lépcsős

Folyamatosan változó mennyiségek feldolgozása II. 7. előadás

Képszűrés II. Digitális képelemzés alapvető algoritmusai. Laplace-operátor és approximációja. Laplace-szűrő és átlagolás. Csetverikov Dmitrij

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Gépi tanulás a gyakorlatban. Kiértékelés és Klaszterezés

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Képfeldolgozás Szegmentálás Osztályozás Képfelismerés Térbeli rekonstrukció

Statisztikai módszerek a skálafüggetlen hálózatok

és követés Dr. Loványi István BME-IIT 2014 április

Intelligens Rendszerek Elmélete IRE 4/32/1

Önálló labor beszámoló Képek szegmentálása textúra analízis segítségével. MAJF21 Eisenberger András május 22. Konzulens: Dr.

Több valószínűségi változó együttes eloszlása, korreláció

Programozás alapjai II. (7. ea) C++ Speciális adatszerkezetek. Tömbök. Kiegészítő anyag: speciális adatszerkezetek

Térinformatikai algoritmusok Elemi algoritmusok

Speciális adatszerkezetek. Programozás alapjai II. (8. ea) C++ Tömbök. Tömbök/2. N dimenziós tömb. Nagyméretű ritka tömbök

Regresszió. Csorba János. Nagyméretű adathalmazok kezelése március 31.

I. LABOR -Mesterséges neuron

Mesterséges neurális hálózatok II. - A felügyelt tanítás paraméterei, gyorsító megoldásai - Versengéses tanulás

Digitális jelfeldolgozás

A félév során előkerülő témakörök

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Képrekonstrukció 3. előadás

Programozás alapjai II. (7. ea) C++

Távérzékelés a precíziós gazdálkodás szolgálatában : látvány vagy tudomány. Verőné Dr. Wojtaszek Malgorzata

Irányításelmélet és technika II.

Térinformatikai algoritmusok Elemi algoritmusok

A Markovi forgalomanalízis legújabb eredményei és ezek alkalmazása a távközlő hálózatok teljesítményvizsgálatában

Képalkotó diagnosztikai eljárások:

A távérzékelt felvételek tematikus kiértékelésének lépései

Távérzékelt felvételek előfeldolgozása

Számítógépi képelemzés

TARTALOMJEGYZÉK. TARTALOMJEGYZÉK...vii ELŐSZÓ... xiii BEVEZETÉS A lágy számításról A könyv célkitűzése és felépítése...

Gépi tanulás. Hány tanítómintára van szükség? VKH. Pataki Béla (Bolgár Bence)

CARE. Biztonságos. otthonok idős embereknek CARE. Biztonságos otthonok idős embereknek Dr. Vajda Ferenc Egyetemi docens

Hadházi Dániel.

Principal Component Analysis

Követelmény a 7. évfolyamon félévkor matematikából

A gépi látás és képfeldolgozás párhuzamos modelljei és algoritmusai Rövid András Sergyán Szabolcs Vámossy Szabolcs

Rejtett Markov Modell

Modellkiválasztás és struktúrák tanulása

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Informatikai Intézet Alkalmazott Informatikai Intézeti Tanszék

Tartalomjegyzék. Tartalomjegyzék... 3 Előszó... 9

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 3. MÉRÉSFELDOLGOZÁS

Loványi István vizsgakérdései kidolgozva (béta)

Automatikus irányzás digitális képek. feldolgozásával TURÁK BENCE DR. ÉGETŐ CSABA

Idősorok elemzése. Salánki Ágnes

Babeş Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár Matematika és Informatika Kar Magyar Matematika és Informatika Intézet

1. óra Digitális képfeldolgozás

Gépi tanulás a gyakorlatban. Bevezetés

Átírás:

Képfeldolgozó eljárások áttekintés Orvosi képdiagnosztika 9. ea. 2015 ősz

Tartalomjegyzék Képmanipulációs eljárások Képjavítás (kontraszt módosítás, intenzitásviszonyok módosításahisztogram módosítás, zajszűrés) Képelemzés Éldetektálás (szűréssel, gradiens, második derivált meghatározással, Canny, stb) Képszegmentálás Egyszerű eljárások Hisztogram (képintenzitás) alapján, textura alapján régió növesztés, watershed eljárás Élek, kontúrok alapján Pixelértékek alapján (klaszterezés, osztályozás) Komplex eljárások Transzformációs eljárások: Hough transzformáció, szegmentálás deformálható modellekkel: ASM, AAM, deformálható Fourier transzformáció szegmentálás deformálható modellekkel: parametrikus. Snake, szegmentálás deformálható modellekkel Geometriai: Level set módszer Komplex eljárások:, edge flow, stb, Morfológiai műveletek

Képjavítás Cél: a kép vizuális megjelenésének javítása. Alapvetően az emberi szem számára javítunk a kép megjelenésén, de segíti a gépi képelemzést is. Tipikus képjavítási eljárások: - Kontraszt módosítás - Intenzitásviszonyok módosítása - Szűrések: - lineáris szűrések, - nemlineáris szűrések: - homomorfikus feldolgozás - order statistics filters: median, rank és ezek variánsai. - Élek kiemelése, - Zajok mérséklése

Kontraszt javítás Az intenzitástartomány és az intenzitásviszonyok megváltoztatása lineáris vagy nemlineáris módosítás

Kontraszt javítás Window-level transzformáció ablak: a lineáris meredek szakasz tartománya, Level: a lineáris szakasz középső pontja

A hisztogram széthúzása

Kontraszt javítás

Kontraszt javítás

Hisztogram módosítás

Hisztogram módosítás Hisztogram kiegyenlítés c=xsize*ysize/oszlopszam; for(i=0..255) { sum+=bemeneti_hisztogram[i]; while(sum>=c) { pos+=256/oszlopszam; sum-=c; } F[i]=pos; } for(i=0..xsize-1,j=0..ysize-1) kimeneti_kep_pixel[j][i]=f[bemeneti_kep_pixel [j][i]];

Hisztogram módosítás Olyan transzformáció, hogy az intenzitásértékek egyenletes eloszlásúakká váljanak A (lépcsős) transzformációs függvény létrehozása : - a bemeneti hisztogram elejétől indulva elkezdjük összegezni a hisztogramértékeket, egészen addig, amíg az összeg túl nem lépi a c=(x_meret x y_meret)/oszlopszam értéket. - Ha ez x=m-nél következik be, akkor a transzformációs függvényértékét m-ig nullára állítjuk és folytatjuk az összegzést, de nem nulláról, hanem az elért összeg-c értéktől, a következő átlag-túllépésig, legyen ez a pont n. - Ekkor a függvény minden m - től n-ig terjedő értéket 256/oszlopszam annyiadik többszörösére állítjuk,amelyik oszlopnál tartunk a transzformációban (az első oszlopnál 256/oszlopszam, a másodiknál 2*(256/oszlopszam) és így tovább). - Majd a megszerkesztett átviteli függvény segítségével előállítjuk a kimeneti képet, melynek hisztogramja vonalas lesz.

Adaptív hisztogram módosítás Tartományokhoz (egyes ablakhoz) eltérő hisztogram módosítást rendelünk eredeti nemadaptív adaptív

Zajszűrés Lineáris szűrések, szűrőkernel szűrés a képtartományban Szűrés transzformált tartományban (bázisfüggvények terében végezzük el a szűrést: Fourier, stb) Nemlineáris szűrések: homomorfikus jelfeldolgozás order statistics szűrés: median szűrés, egyéb OSF eljárások

Pl. aluláteresztő szűrő Lineáris szűrések

Eredeti Lineáris szűrés Egyenletes zaj mask 1 mask 3

Eredeti Lineáris szűrés Impulzus zaj mask 1 mask 3

Éldetektáló szűrők Sobel Prewitt Egyebek: Roberts, Kirsch, DoG, LoG

Egyéb fontosabb szűrők 2D LoG és közelítő kernele LoG alkalmazása, nullátmenetek detektálására Küszöbözés (csak a nagy átmeneteket tartja meg)

Lineáris szűrés transzformált tartományban Frekvenciatartomány Egyéb bázisrendszer Fix bázisrendszerek (Haar, Hadamard, Walsh, stb.) Bázisrendszer család (Wavelet) Képfüggő bázisrendszer (KLT)

Lineáris szűrés transzformált tartományban eredeti Gauss zaj pontszerű zaj zajos M=1 PCA 4 16 64 256 M=1 KPCA Gauss kernel 4 16 64 256 PCA-KPCA zajszűrő hatás összehasonlítása

Lineáris szűrés transzformált tartományban Karhunen-Loève transzformáció (KLT) Jelfüggő ortogonális transzformáció

Nemlineáris szűrés homomorfikus szűrés order statistic (rank) szűrés polinomiális szűrés matematikai morfológia neurális hálók nemlineáris kép visszaállítás

Nemlineáris szűrések Homomorfikus szűrés Multiplikativ zajok mellett hatékony megvilágítás, zajmentes kép Logaritmálás után hagyományos szűrési eljárások

Homomorfikus szűrés megvilágítás érzékelt kép homomorfikus szűrés eredménye Butterwoth felüláteresztő szűrés

Order statistics szűrés Legyen akkor az i-edik statisztika Sorbarendezi a szomszédos pixeleket növekvő inztenzitásérték szerint, kiválaszt egyet a rangnak megfelelően és ez lesz a kimenet Speciális rank szűrők: medián Kétdimenziós mediáns szűrő Az A halmaz a szűrő ablak. Az ablak alakja befolyásolja a szűrő tulajdonságait (élmegtartás, bizonyos képrészletek megtartása)

Medián szűrés A zajos képből 7x7 ablak eredeti zajos kép átlagoló szűrés medián szűrés

Rank szűrés A zajos képből 7x7 maszk mellett 4. rangú pixelek kiválasztása (rank 4)

Éljavítás, éldetektálás Élkiemelés Szűréssel: magasfrekvenciás kiemelés, felüláteresztő szűrés

Képszegmentálás Orvosi képdiagnosztika 10. ea

Képszegmentálás Anatómiai részek elkülönítés: pl. csontok, szív, erek, szürkefehér állomány, stb Vizsgálandó terület körbehatárolása: pl. tüdő terület Elváltozások minél pontosabb körülhatárolása... Nehézségek: elmosott határok, nem megfelelő felbontás Intenzitás egyenetlenség...

Képszegmentálás Anatómiai részek körülhatárolása

Képszegmentálás Elváltozás pontos körülhatárolása

Képszegmentálás Régió alapú A régión belüli hasonlóságot, ill. a régiók közötti különbségeket használja Intenzitás alapján (küszöbözés) Gradiens alapon Textura alapon Régió növesztés, régió hasítás, összeolvasztás Watershed Él alapú Kontúr alapján, élkeresés, derivált, második derivált, Dinamikus programozás Hough traszformáció: egyenes kör, általános körvonal Pixel (voxel) (és környezete) alapú (osztályozás) Tanuló rendszerek, neuronhálók, deep hálók...

Képszegmentálás Intenzitás alapján, hisztogramban küszöbözéssel

Képszegmentálás Küszöbözéssel Hisztogram nevezetes pontjai alapján: szélsőértéknél Zaj hatása, simító előfeldolgozás Optimális küszöbözés Paraméteres ( Gauss függvények összegeként modellezzük) Feladat: hány Gauss, és milyen paraméterekkel Nemparaméteres (valamilyen mérőszámok definiálása, ennek megfelelő küszöbérték(ek)) Paraméteres: Gauss függvények összegeként modellezzük

P 2 p 2 (g) Küszöb meghatározása P 1 p 1 (g) Ha 1 = 2

Képszegmentálás Paraméterek becslése Gaussok összege, Gauss paraméretek becslése Optimumkeresési probléma definiálása A megfigyelt hisztogram A modellezett hisztogram g i a szürkeségi érték Maximum likelihood becslés j melyik csoport, j paramétervektor P( j) prior

Gauss paraméreinek becslése

Illusztratív példa EM alapú Gauss paraméterbecslésre

EM algoritmus A feladat: egy valószínűség eloszlás valmilyen paraméterét(vektorát) akarjuk becsülni részlegesen. megfigyelhetőadatok alapján. A megfigylések: X={x 1, x 2,, x L } ismert Nem ismert Z={z 1, z 2,, z L } A teljes adathalmaz: Y X Z Kiinduló hipozézis az ismeretlen paraméterről h Ezt feltételezve tudunk becslést adni az ismeretlen paraméterre

Feladat a Gauss eloszlások paramétereinek becslése Itt csak 1 és 2 becslése x i megfigyelhető z ij nem megfigyelhető De: z ij =1, ha x i -t a j-edik Gauss generálta Kiinduló értékek Két egymást követő lépés: - Várható érték képzés - Maximum keresés

EM algoritmus (általános) EM algoritmus Keresett paramétervektor Y X Z X={x 1, x 2,, x L } Z={z 1, z 2,, z L } P Y h E P Y h E log P Y h Q h h E P Y h h, X Q h h E P Y h h, X E Pˆ x, h argmax Q h h i j i x j j 2 2 2 ˆ e ˆ ˆ, θ θ 2 j x j r i 2 ˆ ˆ 2 E P i x j, θi r e j h' E P x x i j i j

Képszegmentálás Kontúr, élek, alapján Klaszterezés, osztályozás

Képszegmentálás (élek alapján) Élkiemelő szűrők Lineáris szűrők: Sobel, Prewitt, Canny, LoG,... Nemlieáris szűrők, morfológiai műveletek

Határvonal követés él intenzitása két szomszédos pixel él iránya az alábbi feltételek szerint

Képszegmentálás Gráf kereső eljárások A* algoritmus (ismétlés) válasszunk egy kezdő csomópontot, az összes lehetséges követő pontot tegyük egy OPEN listára, vigyük vissza a pointert a csomópontot megelőző pontra Ha az OPEN lista üres, vége, ha nem folytassuk Az OPEN listáról vegyük az n legkisebb költségű t(n)= p(n)+h(n) csomópontot, vegyük le az OPEN listáról és minősítsük a pontot CLOSEDnak ahol p(n)= (c(n i -1,c(n))+ l(n j ) Ha n a cél csomópont, kövessük visszafelé ettől a csomóponttól a kezdeti csomópontig a pointerek szerint: optimális út Generáljuk n összes lehetséges követőjét Ha a követő nem CLOSED vagy ha az OPEN listán van legyen p(n i )=p(n)+c(n,n i )+l(n i ) Itt c(n,n i ) az átmenet költsége, l(n) a lokális költség Ha az n i következő pont az OPEN listán van már, vagy egy CLOSED pont frissítsük p(n)=min [(p(n i ), p(n)+c(n,n i )]

Képszegmentálás Transzformációs módszerek más tartományba transzformálom a kép egyes pontjait Pl: egyenes pontjai a Hough térben egy pontot határoznak meg

Képszegmentálás Régió alapú szegmentálások Régió növesztés Régió hasítás és összeolvasztás

Képszegmentálás Klaszterezés, osztályozás Nemellenőrzött tanítás, ellenőrzött tanítás K-means, Fuzzy C-means,... Cimkézett minták alapján: jellemzők kigyűjtése, vagy képrégió egy osztályozni kívánt pont környezetébe... Jellemzők alapján: Pixel klasszifikáció: intenzitás alapon. Pixel klasszifikáció : intenzitás és hely alapon... Szabály alapú osztályozás szabály-alapú következtetés: intenzitás és korrelált pozíció. szabály-alapú következtetés: intenzitás, entrópia és korrelált pozíció....