Számítógépes képelemzés ANYAGMÉRNÖKI MESTERKÉPZÉS (MSc) Anyag- és szerkezetdiagnosztikai Anyaginformatikai Anyagvizsgálati kiegészítő szakirány TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR ANYAGTUDOMÁNYI INTÉZET Miskolc, 2008.
1. Tantárgyleírás Számítógépes képelemzés kommunikációs dosszié A tantárgy/kurzus címe: A tantárgy/kurzus adatai: Félév: Számítógépes képelemzés Anyagmérnök MSc 1 Kurzus típusa: Óraszám/hét: Kreditek száma: Előadás 2+1 3 Tárgyfelelős és előadó: Dr. Gácsi Zoltán egyetemi tanár. Intézet/Tanszék: Műszaki Anyagtudományi Kar, Anyagtudományi Intézet. A kurzus státusza a tanulmányi programon belül: Az anyagmérnök mester (MSc) hallgató számára (Anyag- és szerkezetdiagnosztikai, Anyaginformatikai, Anyagvizsgálati kiegészítő szakirányon) kötelező tantárgy. A kurzus célja: Az anyagok szövetszerkezetének jellemzésére szolgáló számítógépes képelemző és képfeldolgozó módszerek megismertetése. A kurzus leírása: Az emberi látás alapjai és sajátosságai a számítógépes képfeldolgozás szempontjából. A színek matematikai jellemzésének lehetőségei. A képelemzés történeti fejlődése: az analóg berendezésektől az intelligens rendszerekig. A képelemzés és a képfeldolgozás eszközei. A szürkeképek átalakítása. Konvolúciós és morfológiai transzformációk. A szürkeképek Fourier spektruma. Műveletek bináris képekkel. Az erózió és a dilatáció értelmezése. Mérés a látótér átlag adatai alapján. Az elemzendő objektumok egyedi paramétereinek meghatározása. Hibalehetőségek, a mérési eredmények értékelése. Transzmissziós és scanning elektronmikroszkópos képek elemzése. Töretfelületek vizsgálata. Képelemzés használata a gyakorlatban. 2. Tantárgytematika Számítógépes képelemzés 2002/2003 tanév I. félév Dátum Időpont Előadás/ Téma 09.12 08-10 Előadás Tárgy ismertetése, követelmények. A képelemző laboratórium általános bemutatása. 09.11 09.13 09.13 A képelemző laboratórium berendezéseinek bemutatása. Tanszéki hálózat, Web-oldal ismertetése. Optikai alapok, mikroszkópok működése, megvilágítás. Makrofényképezés, analóg és digitális készülékek. Objektívek beállítása és sajátosságai. 09.19 08-10 Előadás A képelemzés lépései. 2
09.18 09.20 09.20 09.26 08-10 Előadás 09.25 09.27 09.27 A képelemzés kialakulása, fejlődése. A képelemzés és képfeldolgozás eszközei. SEM-lépalkotás sajátosságai, üzemmódok, egyenletek. Quantimet felépítése, működése, beüzemelése. Képbeviteli lehetőségek, scannelés. A képek tömörítése, gyakran használt képformátumok. Színtan, színkeverés, színmérés, színes metallográfia, színes képek elemzése. Qwin program általános bemutatása. Beszámoló egyeztetés, anyagok, feladatok. 10.03 08-10 Előadás Az emberi látás alapjai, a látás sajátosságai. 10.02 10.04 Quantimet, Qwin használata. 10.04 10.10 08-10 Előadás Sztereológiai alapok. (jelölések, térfogathányadra, fajlagos felületre, átlagos térbeli átmérőre vonatkozó összefüggések, alaktényezők konstrukciója) 10.09 10.11 10.11 10.17 08-10 Előadás 10.16 10.18 10.18 10.31 08-10 Előadás 10.30 Konzultáció. 11.07 08-10 Előadás 11.06 11.08 11.08 A képelemzés célja és feladatai. Sztereológiai összefüggések. Sztereológiai paraméterek és a paraméterek helye a Qwin programban. Szürkeképek átalakításai (LUT, aritmetikai- és mátrixműveletek). Háttérkorrekció, mint LUT. Szegmentálás, mint LUT. Hisztogramtranszformációk. Szürkeképátalakítások (LUT, szegmentálás, háttérkorrekció). Fourier-transzformációk. Hisztogramtranszformációk. Morfológiai átalakítások szürkeképeken. Szürkeképek átalakításai Quantimettel. Mérés szürkeképen. Morfológiai képátalakítások. Elkülönítés szürkeségi szint alapján. Textúra, szín szerint. Bináris (morfológiai) műveletek értelmezése. Szürkeképek morfológiai átalakításai Quantimettel. Programozási feladatok szürkeképeken. Field és feature paraméterek. 11.14 08-10 Előadás Mérés bináris képen. Morfológiai átalakítások programozása. 11.13 Bináris átalakítások. 11.15 Bináris morfológia. 11.15 Bináris műveletek Quantimettel. 11.21 08-10 Előadás Mérés bináris képen. 3
11.20 11.22 11.22 11.28 08-10 Előadás 11.27 11.29 11.29 Makroprogramok értelme, haszna. Bináris képek elemzése Quantimettel (átalakítások, mérés). Mérési körülmények, lehetőségek és paraméterek. i problémák és megoldásaik. Ipari alkalmazások, példák. Quantimet: makroprogramok készítése. 12.05 08-10 Előadás Beszámoló dolgozat (ZH). 12.04 12.06 12.06 12.12 08-10 Előadás 12.11 12.13 12.13 Mérés, mérési körülmények. Paraméterek megválasztása. Mintavétel (látómező kiválasztása), hibaforrások. Alaktényezők és kiválasztásuk. Térbeli alakzatok megjelenítése. Sztereopárok. Töretfelületek szemléltetése és jellemzése. Alakjellemzés, színtan, színkeverésérzékcsalódások, színmérés, színes metallográfia, maratás, színes képek elemzése, alak- és mintafelismerés, videotömörítés, mozgóképek elemzése, mozgó alakzatok felismerése, követése. Követelmények 1) Aláírás feltétele: minden gyakorlat időben való elvégzése; a jegyzőkönyvek (6 db) elégséges szintű teljesítése, s határidőre történő leadása. 2) A beszámoló dolgozat (ZH) legalább közepes vagy négyes érdemjegyre történő teljesítése írásbeli vizsgajegynek számít! 3) A vizsgajegy = [a jegyzőkönyvek átlaga + az írásbeli vizsga (vagy a beszámoló dolgozat) érdemjegye + a szóbeli vizsga]/3. Ajánlott irodalom: 1. Gácsi Zoltán, Sárközi Gábor, Réti Tamás, Kovács Jenő, Csepeli Zsolt, Mertinger Valéria: Sztereológia és Képelemzés. WellPRess-PHARE. Miskolc, 2001. 2. Álló Géza: Bevezetés a számítógépes képfeldolgozásba, Budapest, BME Mérnöki Továbbképző Intézet, 1985. 3. Berke József - Hegedűs Gy. Csaba - Kelemen József - Szabó József: Digitális képfeldolgozás és alkalmazásai, Pannon Agrártudományi Egyetem, Budapest, 1996. 4
4. Underwood E. E.: Quantitative Stereology. Menlo Park, California. Addison-Wesley Publishing Company, 1974. 5. DeHoff R. T., Rhines F. N.: Quantitative Metallography. New York. McGraw-Hill, 1968. Miskolc, 2008. február. 21. Dr. Gácsi Zoltán tantárgyfelelős Dr. Roósz András intézet igazgató 5
3. Minta zárthelyi Beszámoló dolgozat Számítógépes képelemzés tárgyból 2005. december 12. Név:.tankör... 1. Írja fel a kétdimenziós inverz Fourier-transzformációt definiáló egyenletet! Értelmezze a jelöléseket! 4 pont 2. Mit jelentenek a kép frekvenciaspektrumában az alacsony és magas frekvenciájú tagok? 4 pont 3. Hogyan javítható egy kép Fourier-transzformáció segítségével? 4 pont 4. Rajzoljon fel és értelmezzen egy (tetszőleges) szürkeségi hisztogramot! 2 pont 5. Mutassa be az objektumok egyedi adatainak meghatározási elvét! 4 pont 6. Hogyan hajtható végre és mit jelent a berendezés kalibrálása? 2 pont 7. Mutassa be az i) kerület, ii) vízszintes metszésszám, iii) anizotrópia, iv) átlagos húrméret fieldparamétereket! 4 pont 8. Mutassa be és rajzzal vagy egyenlettel is értelmezze a i) körszerűség, ii) ívhosszúság, iii) kitöltöttség, iv) orientáció feature paramétereket! Adja meg az angol elnevezéseket is! 4 pont 9. Mit jelent a Feret-átmérő elnevezés? 2 pont Értékelés: 0-10... 1 10-15... 2 15-20... 3 20-25... 4 25-30... 5 6