Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων

Transcript

1 Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων Εικόνα : αναπαράσταση των πραγμάτων Επεξεργασία : βελτίωση, ανάλυση, αντίληψη Βασικές έννοιες και μεθοδολογίες ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων Θεμελιώδη θέματα για την περιοχή ειδίκευσης Υπολογιστική Όραση και Ρομποτική Ειδικό υπόβαθρο στην επεξεργασία εικόνων για ανάγκες που εκτείνονται από τις τηλεπικοινωνίες έως την επικοινωνία ανθρώπου υπολογιστή Γιώργος Τζιρίτας Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών tziritas@csd.uoc.gr

2 Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων NASA πρώτη εικόνα σελήνης (1964) Gonzalez & Woods, Digital Image Processing 2

3 Εφαρμογές : Ιατρική Ραδιολογία Τομογραφία Υπέρηχοι 3

4 Εφαρμογές : Βιομηχανία Ρομποτική Έλεγχος παραγωγής 4

5 Εφαρμογές : Γήινο περιβάλλον Δορυφορική τηλεπισκόπηση Ορατό φάσμα Μετεωρολογία G Υπέρυθρη ακτινοβολία B R Φθινόπωρο Ζώνες υπερύθρων (LANDSAT) 5

6 Εφαρμογές : Αστικό περιβάλλον Τηλεπισκόπηση με αεροφωτογραφίες 6

7 Ανίχνευση προσώπων 7

8 Ψηφιακές Εικόνες Πίνακα(ε)ς αριθμητικών τιμών Ανάλυση / πυκνότητα (μέγεθος πίνακα) Προσέγγιση τιμών (πλήθος τιμών) Συνιστώσες (χρώμα, φάσμα) Διαστάσεις (τομογραφία) Ακολουθίες (βίντεο) 8

9 Σχηματισμός εικόνων Ακτινοβολία Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα Ακτίνες Γάμμα Ακτίνες Χ Υπεριώδεις ακτίνες Ορατή ακτινοβολία Υπέρυθρες ακτίνες Μικροκύματα Gonzalez & Woods, Digital Image Processing Ραδιοκύματα Ακουστικά κύματα, υπέρηχοι Συνθετικές εικόνες (γραφική) 9

10 Φύση των εικόνων Εικόνες ανάκλασης Εικόνες μαγνητικού συντονισμού ορατού φάσματος, ραντάρ, κ.α. χρώμα, υφή, σχήμα Εικόνες εκπομπής αστρονομία, μαγνητικός συντονισμός, κ.α. δομή των αντικειμένων Εικόνες απορρόφησης ακτινοβολίας Ακτίνες Χ, κ.α. εσωτερική δομή των αντικειμένων Οστά 10

11 Ακτίνες Γάμμα: Πυρηνική Ιατρική, Αστρονομία Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία περίπου ή κάτω από 1 pm Εκπομπή ραδιενεργών ισοτόπων Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων Σπινθηρογράφημα οστών Gonzalez & Woods, Digital Image Processing 11

12 Ακτίνες X Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μεταξύ 0,01 και 10 nm Θώρακας Αορτή Εγκεφαλική τομογραφία 12 Φθινόπωρο 2017 Gonzalez & Woods, Digital Image Processing 12

13 Ορατό φάσμα Ορατό και υπέρυθρο φάσμα : Τηλεπισκόπηση B G R Ζώνες υπερύθρων 13

14 Εικόνες υπερήχων Έμβρυα Θυρεοειδής Στρώματα μυών Φθινόπωρο

15 Εικόνες και υπολογιστές Είσοδος Έξοδος Εικόνα Εικόνα Περιγραφή Γραφική Επεξεργασία Σύνθεση Περιγραφή Ανάλυση Ερμηνεία 15

16 Περιεχόμενο (1/2) Εισαγωγή Αισθητήρες εικόνων Στοιχεία οπτικής αντίληψης Ευκρίνεια και επίπεδα τιμών εικόνων Τύποι και μορφές αρχείων εικόνων Μετασχηματισμοί έντασης Επεξεργασία ιστογράμματος εικόνων Χωρική επεξεργασία εικόνων Χωρικά φίλτρα λείανσης εικόνων Χωρικά φίλτρα τονισμού αντιθέσεων Γεωμετρικοί μετασχηματισμοί 16

17 Μετασχηματισμός έντασης 17

18 Χωρικό φίλτρο λείανσης 18

19 Περιεχόμενο (2/2) Μετασχηματισμός Fourier 2-Δ συνεχών σημάτων Μετασχηματισμός Fourier 2-Δ διακριτών σημάτων Διακριτός μετασχηματισμός Fourier Φιλτράρισμα εικόνων στο πεδίο των συχνοτήτων Γρήγορος μετασχηματισμός Fourier Διακριτός μετασχηματισμός συνημιτόνου Κυματιδιακός μετασχηματισμός εικόνων Μείωση θορύβου Αποκατάσταση εικόνων Επεξεργασία έγχρωμων εικόνων Βασικά θέματα συμπίεσης εικόνων JPEG JPEG

20 Μείωση θορύβου 20

21 Αποκατάσταση εικόνων 21

22 Βιβλιογραφία Σημειώσεις Βιβλία (ελληνικά) Gonzalez and Woods, Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας Παπαμάρκος, Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας Πήτας, Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας Βιβλία (αγγλικά) Gonzalez, Woods and Eddins, Digital image processing using MATLAB Pratt, Introduction to Digital Image Processing Jain, Fundamentals of Digital Image Processing Bovik, The essential guide to Image Processing Petrou, Image Processing: the fundamentals 22

23 Διεξαγωγή μαθήματος Προαπαιτούμενο : Γραμμική Άλγεβρα Συνιστώμενα : Απειροστικός λογισμός Εφαρμοσμένα Μαθηματικά για Μηχανικούς Υπολογιστικές ασκήσεις MATLAB (10 ασκήσεις, 50% βαθμού) Διαδικτυακός τόπος μαθήματος: Λίστα : hy371-list 23