Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika 9. ea ősz

Hasonló dokumentumok
Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika

Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika 9. ea ősz

Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika 9. ea ősz

Képszegmentáló eljárások. Orvosi képdiagnosztika 2018 ősz

Képrestauráció Képhelyreállítás

Sergyán Szabolcs szeptember 21.

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

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

Képfeldolgozás jól párhuzamosítható

Éldetektálás, szegmentálás (folytatás) Orvosi képdiagnosztika 11_2 ea

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

Jelfeldolgozás bevezető. Témalaboratórium

Képfeldolgozás jól párhuzamosítható

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

A médiatechnológia alapjai

Digitális képek szegmentálása. 5. Textúra. Kató Zoltán.

Mintavétel: szorzás az idő tartományban

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

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

Wavelet transzformáció

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

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

4. Szűrés frekvenciatérben

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

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

Ellenőrző kérdések a Jelanalízis és Jelfeldolgozás témakörökhöz

Képfeldolgozás és párhuzamosíthatóság

Digitális jelfeldolgozás

Jelkondicionálás. Elvezetés. a bioelektromos jelek kis amplitúdójúak. extracelluláris spike: néhányszor 10 uv. EEG hajas fejbőrről: max 50 uv

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

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

10.1. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Shift regiszter + XOR kapu: 2 n állapot

X. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

MATLAB Image Processing Toolbox

Elektronika Előadás. Analóg és kapcsolt kapacitású szűrők

Digitális jelfeldolgozás

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

Képszegmentálás. Orvosi képdiagnosztika 10. ea

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

1. óra Digitális képfeldolgozás

Orvosi Fizika és Statisztika

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

Least Squares becslés

Folyamatosan változó mennyiségek feldolgozása II. 7. előadás

Rendszámfelismerő rendszerek

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Matematikai statisztika. Mi a modell? Binomiális eloszlás sűrűségfüggvény. Binomiális eloszlás

Távérzékelt felvételek előfeldolgozása

Geofizikai kutatómódszerek I.

KÉPJAVÍTÁS A KÉPTARTOMÁNYBAN

Compressed Sensing. Sipos Roland Adatbányászat szeminárium Május 22.

Intelligens Rendszerek Elmélete. Versengéses és önszervező tanulás neurális hálózatokban

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 3. MÉRÉSFELDOLGOZÁS

STATISZTIKA. A maradék független a kezelés és blokk hatástól. Maradékok leíró statisztikája. 4. A modell érvényességének ellenőrzése

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Összeállította Horváth László egyetemi tanár

Kompenzációs kör vizsgálata. LabVIEW előadás

FIR és IIR szűrők tervezése digitális jelfeldolgozás területén

A keveredési réteg magasságának detektálása visszaszóródási idősorok alapján

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

Képalkotó diagnosztikai eljárások:

ADAT- ÉS INFORMÁCIÓFELDOLGOZÁS

Jelfeldolgozás. Gyakorlat: A tantermi gyakorlatokon való részvétel kötelező! Kollokvium: csak gyakorlati jeggyel!

Konvolúciós neurális hálózatok (CNN)

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR. Mikroelektronikai és Technológiai Intézet. Aktív Szűrők. Analóg és Hírközlési Áramkörök

Jelfeldolgozás - ANTAL Margit. impulzusválasz. tulajdonságai. Rendszerek. ANTAL Margit. Sapientia - Erdélyi Magyar Tudományegyetem

Képrekonstrukció 3. előadás

A RADARJELEK DETEKTÁLÁSA NEURÁLIS HÁLÓZAT ALKALMAZÁSÁVAL

ACM Snake. Orvosi képdiagnosztika 11. előadás első fele

PTE PMMFK Levelező-távoktatás, villamosmérnök szak

Számítógépi képelemzés

és követés Dr. Loványi István BME-IIT 2014 április

Adaptív dinamikus szegmentálás idősorok indexeléséhez

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

A gyakorlat célja a fehér és a színes zaj bemutatása.

Digitális jelfeldolgozás

Képfeldolgozási módszerek a geoinformatikában

Feladatok: pontdiagram és dobozdiagram. Hogyan csináltuk?

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Mi a modell? Matematikai statisztika. 300 dobás. sűrűségfüggvénye. Egyenletes eloszlás

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 9. SZŰRŐK

Intelligens adatelemzés

7. Régió alapú szegmentálás

ANALÓG ÉS DIGITÁLIS TECHNIKA I

Véletlen jelenség: okok rendszere hozza létre - nem ismerhetjük mind, ezért sztochasztikus.

Ha sokáig mérünk: kiátlagoljuk a jelet Milyen lesz ez a súlyfüggvény? T idejű integrálás + delta függvény T ideig integrálva:

Dekonvolúció a mikroszkópiában. Barna László MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet Nikon-KOKI képalkotó Központ

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

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

DIGITÁLIS KÉPANALÍZIS KÉSZÍTETTE: KISS ALEXANDRA ELÉRHETŐSÉG:

Dr. Gyurcsek István. Példafeladatok. Helygörbék Bode-diagramok HELYGÖRBÉK, BODE-DIAGRAMOK DR. GYURCSEK ISTVÁN

Beszédinformációs rendszerek 5. gyakorlat Mintavételezés, kvantálás, beszédkódolás. Csapó Tamás Gábor

Fourier-sorfejtés vizsgálata Négyszögjel sorfejtése, átviteli vizsgálata

RENDSZERTECHNIKA 8. GYAKORLAT

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Hangtechnika. Médiatechnológus asszisztens

12. Mikor nevezünk egy részhalmazt nyíltnak, illetve zártnak a valós számok körében?

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Több valószínűségi változó együttes eloszlása, korreláció

Mérési hibák

Köszönetnyilványítás. Digitális képelemzés alapvető algoritmusai. A kurzus témái. Képelemzés és képszűrés alapfogalmai. Csetverikov Dmitrij

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

Lineáris szűrések G j, k I m, n H j m, k n Pl. aluláteresztő szűrő

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 Tulajdonságok: Jól teljesít lassan lecsengő zajeloszlásnál (hatékony az impulzus zajok eltüntetésénél) Rosszul teljesít gyorsan lecsengő eloszlásnál (pl. egyenletes zajeloszlásnál) Fehér zaj mellett aluléteresztő tulajdonságú Igyekszik megtartani az éleket Kérdés: van-e olyan jel (sajátfüggvény sajátjel), melyet nem módosít? (a lineáris szűrőknél ilyen a szinusz) Medián szűrő root jele: Minden véges hosszúságú nemroot jel a root jelhez konvergál, ha a medián szűrőt ismételten alkalmazzuk

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)

Polinomiális szűrők A pixel értékek polinomiális vagy törtfüggvényei Kép javítás (kontraszt élesítés, élmegtartó zajszűrés, textura szegmentálás, élkiemelés, élszegmentálás) Van bizonyos kapcsolata a lineáris szűrőkkel (paramétereiben lineáris, adaptív változatnál előnyök) Számítási komplexitás jelentősen nagyobb, különösen, ha a nemlinearitás mértékét növeljük A nemlineáris szűrők Taylor sor vagy Volterra sor formájában írhatók fel. Taylor sor : hatványfüggvény Volterra sor különböző pozíciójú (időben vagy a képtartományban) vett értékek szorzatai

Volterra soros polinomiális szűrők A polinomiális szűrők tulajdonságai: Paramétereiben lineáris, de nemlineáris szűrő Az együtthatókat adaptálni lehet, lineáris megközelítéssel y n = h 0 + p=1 h p (xn) Általában minden egyes tag az alábbi összefüggéssel adható meg: 1,..., 1 h x h i i x n i x n i p n p p p i i 1 h h0 offset 1 p egy digitális FIR szűrő válasza y n f [ x( n), x n 1,..., x n N, y n 1,..., y n M ] f ( xyq,, ) 1 h x h i,..., 1 i p n p p Általánosabb nemlineáris szűrő megadási forma:

Adaptív lineáris szűrő: Adaptív szűrők Adaptív nemlineáris szűrők y i = f( a j i x j (i)) ahol f valamilyen nemlineáris függvény j

Adaptiv szűrés Adaptív szűrésnél analizáljuk az egyes tartományokat és a szűrő jellemzőit a környezet statisztikájához igazítjuk Egy példa: Lee szűrő a sima régiókban redukálja a zajt, miközben a finom részleteket megtartja Az egyes pixelekt vagy változatlanul hagyja, vagy szűri. Tipikus ablakmérete 3x3... 7x 7 Lokális átlag és variancia meghatározása A válasz ahol Adaptív szűrők Minél homogénebb egy régió, annál nagyobb súlyt kap 2 n meghatározásával befolyásolható a viselkedés x

Adaptív szűrők Tesz kép MRI

Ultrahangképnél Adaptív szűrők

Éljavítás, éldetektálás Élkiemelés Szűréssel: magasfrekvenciás kiemelés, felüláteresztő szűrés

Éljavítás, éldetektálás Zónás szűrés Közvetlenül a Fourier tartományban definiáljuk az átviteli függvényt Egyébként C vágási frekvencia 0 < C 1+N/2

Butterworth szűrés ahol Éljavítás, éldetektálás

Éljavítás, éldetektálás

Éljavítás, éldetektálás Statisztikus differenciálás Minden pixel értékét elosztjuk a szórásával, ahol a szórást a környezetében lévő pixelekből számítjuk Minden pixelre számítunk átlagértéket és szórást Azon régiók intenzitásait (és annak különbségeit) súlyozza fel, melyek homogének voltak

Éljavítás, éldetektálás Wallis operátor Általánosabb forma: Kívánt átlagos középérték, szórás és a maximális erősítési tényező. szerepe: túl nagy kimeneti érték meggátlása, ha a szórás túl kicsi 0 p 1 a képtartománytól függő erősítés a képtartománytól függő háttér Kívánt szórás, hogy a képfüggő erősítés A max és A min között legyen D max D(j,k) maximuma

Éljavítás, élkiemelés Eredeti átlag 0-0,98 szórás 0,01-0,26 háttér 0,09-0,88 Képfüggő erősítés 0,75 2,35 Wallis eredménye Paraméterek: