INF februar 2017 Ukens temaer (Kap 3.3 i DIP)

Like dokumenter
Repetisjon av histogrammer. Repetisjon av histogrammer II. Repetisjon av gråtonetransform. Tommelfingerløsning

Temaer i dag. Repetisjon av histogrammer II. Repetisjon av histogrammer I. INF 2310 Digital bildebehandling FORELESNING 5.

Repetisjon av histogrammer

INF 2310 Digital bildebehandling FORELESNING 5. Fritz Albregtsen. Pensum: Hovedsakelig 3.3 i DIP HISTOGRAM-TRANSFORMASJONER

INF 2310 Digital bildebehandling FORELESNING 5. Fritz Albregtsen. Pensum: Hovedsakelig 3.3 i DIP HISTOGRAM-TRANSFORMASJONER

Hovedsakelig fra kap. 3.3 i DIP

INF 2310 Digital bildebehandling

Temaer i dag. Repetisjon av histogrammer I. Gjennomgang av eksempler. INF2310 Digital bildebehandling. Forelesning 5. Pensum: Hovedsakelig 3.

Gråtonehistogrammer. Histogrammer. Hvordan endre kontrasten i et bilde? INF Hovedsakelig fra kap. 6.3 til 6.6

INF februar 2017 Ukens temaer (Hovedsakelig fra kap. 3.1 og 3.2 i DIP) (Histogrammer omtales i kap. 3.3)

INF Stikkord over pensum til midtveis 2017 Kristine Baluka Hein

Oppsummering, mai 2014: Sampling og kvantisering Geometriske operasjoner Gåt Gråtone- og histogramoperasjoner F4,5. Segmentering ved terskling

Midtveiseksamen Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

DIGITALISERING Et bilde er en reell funksjon av to (eller flere) reelle variable. IN 106, V-2001 BILDE-DANNING. SAMPLING og KVANTISERING

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

INF2310 Digital bildebehandling

INF 2310 Digital bildebehandling

UNIVERSITETET I OSLO

Hensikt: INF Metode: Naboskaps-operasjoner Hvorfor: Hvor:

Histogrammetoder. Lars Aurdal Norsk regnesentral. Histogrammetoder p.1/91

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Midtveiseksamen. INF Digital Bildebehandling

UNIVERSITETET I OSLO

Histogramprosessering

UNIVERSITETET I OSLO

INF januar 2018 Ukens temaer (Kap og i DIP)

INF februar 2017 Ukens temaer (Kap og i DIP)

Histogramprosessering

UNIVERSITETET I OSLO

INF Kap og i DIP

INF 1040 løsningsforslag til kapittel 17

Gråtone-transformasjoner Hovedsakelig fra kap i DIP

INF 2310 Digital bildebehandling

Mer om Histogramprosessering og Convolution/Correlation

INF 1040 høsten 2009: Oppgavesett 12 Digital video og digital bildeanalyse (løsningsforslag) (kapittel 16 og 17) 13. Lagring av video på DVD

Temaer i dag. Geometriske operasjoner. Anvendelser. INF 2310 Digital bildebehandling

Flater, kanter og linjer INF Fritz Albregtsen

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 3. april, 2017

Lokale operasjoner. Omgivelser/naboskap/vindu. Bruksområder - filtrering. INF 2310 Digital bildebehandling FORELESNING 6 FILTRERING I BILDE-DOMÈNET I

Filter-egenskaper INF Fritz Albregtsen

SEGMENTERING IN 106, V-2001 BILDE-SEGMENTERING DEL I 26/ Fritz Albregtsen SEGMENTERING SEGMENTERING

INF januar 2017 Ukens temaer (Kap med drypp fra kap. 4. i DIP)

INF 2310 Digital bildebehandling

UNIVERSITETET I OSLO

Lokale operasjoner. Omgivelser/naboskap/vindu. Bruksområder - filtrering. INF 2310 Digital bildebehandling FILTRERING I BILDE-DOMÈNET I

INF2310 Digital bildebehandling

INF 2310 Digital bildebehandling

Seksjon 1.3 Tetthetskurver og normalfordelingen

UNIVERSITETET I OSLO

Utvalgsfordelinger. Utvalg er en tilfeldig mekanisme. Sannsynlighetsregning dreier seg om tilfeldige mekanismer.

UNIVERSITETET I OSLO. Dette er et løsningsforslag

INF 2310 Digital bildebehandling

UNIVERSITETET I OSLO

Seksjon 1.3 Tetthetskurver og normalfordelingen

UNIVERSITETET I OSLO

Sampling av bilder. Romlig oppløsning, eksempler. INF Ukens temaer. Hovedsakelig fra kap. 2.4 i DIP

TMA4240 Statistikk 2014

INF2310 Digital bildebehandling

STK1000 Uke 36, Studentene forventes å lese Ch 1.4 ( ) i læreboka (MMC). Tetthetskurver. Eksempel: Drivstofforbruk hos 32 biler

PLASS og TID IN 106, V-2001 KOMPRESJON OG KODING 30/ Fritz Albregtsen METODER ANVENDELSER

TMA4240 Statistikk Høst 2015

Filtrering. Konvolusjon. Konvolusjon. INF2310 Digital bildebehandling FORELESNING 6 FILTRERING I BILDEDOMENET I

UNIVERSITETET I OSLO

INF 2310 Digital bildebehandling

UNIVERSITETET I OSLO

Modifisering av Black & Scholes opsjonsprising ved bruk av NIG-fordelingen

Morfologiske operasjoner på binære bilder

Eksamen i IN 106, Mandag 29. mai 2000 Side 2 Vi skal i dette oppgavesettet arbeide med et bilde som i hovedsak består av tekst. Det binære originalbil

10.1 Enkel lineær regresjon Multippel regresjon

Temaer i dag. Mer om romlig oppløsning. Optisk avbildning. INF 2310 Digital bildebehandling

Motivasjon. Litt sett-teori. Eksempel. INF Mesteparten av kap i DIP Morfologiske operasjoner på binære bilder.

INF 2310 Digital bildebehandling

Illustrasjon av regel 5.19 om sentralgrenseteoremet og litt om heltallskorreksjon (som i eksempel 5.20).

STK1100 våren Kontinuerlige stokastiske variabler Forventning og varians Momentgenererende funksjoner

Motivasjon. INF 2310 Morfologi. Eksempel. Gjenkjenning av objekter intro (mer i INF 4300) Problem: gjenkjenn alle tall i bildet automatisk.

TMA4245 Statistikk Eksamen desember 2016

Forelesning 13. mars, 2017

Eksamensoppgave i TMA4240 Statistikk

Matematisk morfologi III

Heuristiske søkemetoder III

Eksamen Løsningsforslag

Obligatorisk oppgave 1

Løsningsforslag til eksamen i TMA4245 Statistikk 7. juni 2007

Et lite notat om og rundt normalfordelingen.

Eksamensoppgave i TMA4240 Statistikk

Eksamensoppgave i ST0103 Brukerkurs i statistikk

Utvalgsfordelinger; utvalg, populasjon, grafiske metoder, X, S 2, t-fordeling, χ 2 -fordeling

Transkript:

15. februar 2017 Ukens temaer (Kap 3.3 i DIP) Kjapp repetisjon av gråtonetransformasjon Histogramtransformasjoner Histogramutjevning Histogramtilpasning/histogramspesifikasjon Standardisering av histogram for billedserier Lokal gråtone-transformasjon 1 / 30

Repetisjon av histogrammer Gråtonehistogram: h(i) = antall piksler i bildet med pikselverdi i, og følgelig er Det normaliserte histogrammet: Det kumulative histogrammet: 2 / 30

Repetisjon av histogrammer II 3 / 30

Repetisjon av gråtonetransform T[i] Forrige uke: T[i] gitt som en parametrisk funksjon. Feks en linje i planet: T[i] = ai + b I dag: Gitt et bilde, finn T[i] ved å spesifisere ønsket histogram. i 4 / 30

Histogramutjevning (histogram equalization) Mål: Maksimere kontrasten og samtidig beholde gråtonerikheten Gjøre histogrammet uniformt (flatt) Kumulative histogrammet en rett linje Middel: Global gråtonetransform; T[i] Altså flytte på (hele) histogramsøyler Tilnærming ved å spre søylene mest mulig utover det støttede intensitetsintervallet 5 / 30

Tommelfingerløsning Vil ha store mellomrom mellom høye histogramsøyler, og lite mellomrom der vi har lave søyler en transform med høyt stigningstall hvor det er mange piksler, og lavt stigningstall hvor det er få piksler Det kumulative histogrammet har akkurat disse egenskapene Histogramutjevnings-transformen, T[i], er (faktisk) gitt ved det skalerte kumulative histogrammet til innbildet Bittelitt mer håndfast utledning på neste side En (riktig så) formell utledning i læreboka 6 / 30

Tommelfingerløsning++ T 1/256=1/G k i Vi får tilnærmet det samme om vi bytter integrasjonen med en summasjon diskret histogramutjevning 7 / 30

Algoritme for histogramutjevning For et n m bilde med G gråtoner: Lag array h, p, c og T av lengde G Finn bildets normaliserte histogram Gå igjennom bildet piksel for piksel. Hvis piksel har intensitet i, la h[i]=h[i]+1 Deretter skalér, p[i] = h[i]/(n*m), i=0,1,,g-1 Lag det kumulative histogrammet c c[0] = p[0] c[i] = c[i-1]+p[i], i=1,2,...,g-1 Sett inn verdier i transformarray T T[i] = round( (G-1)*c[i] ), i=0,1,...,g-1 Alternativt T[i] = ceil( G*c[i] - 1) Gå igjennom bildet piksel for piksel, Hvis bildet har intensitet i, sett intensitet i utbildet til s=t[i] 8 / 30

Histogramutjevning eksempel I Det resulterende histogrammet ser ikke flatt ut, men det kumulative histogrammet er tilnærmet en rett linje Husk at søylene ikke kan splittes for å tilfredstille et flatt histogram ved ren gråtonetransform 9 / 30

Histogramutjevning eksempel II 10 / 30

Histogramutjevning eksempel III Histogramutjevning Stykkevis lineærtransform Histogramutjevning gir ikke nødvendigvis det beste visuelle resultatet! 11 / 30

Histogramtilpasning Histogramutjevning gir (tilnærmet) flatt histogram Kan spesifisere annen form på resultathistogrammet: 1. Gjør histogramutjevning på innbildet, finn s=t(i) 2. Spesifiser ønsket nytt histogram g(z) 3. Finn den transformen Tg som histogramutjevner g(z) og inverstransformen Tg-1 4. Inverstransformer det histogramutjevnede bildet fra punkt 1 ved z=tg-1(s) 12 / 30

(Fra http://fourier.eng.hmc.edu/e161/lectures/contrast_transform/node3.html) 13 / 30

Tilpasning til Gauss-profil Originalbilde Histogram-utjevnet Tilpasset Gauss-form 14 / 30

Tilpasning til vilkårlig kurve Hist.utjevning Tilpass til denne kurven (Bilder hentet fra DIP/NASA) 15 / 30

Histogram matching Histogramtilpasning hvor det ene bildets histogram benyttes som ønsket form 16 / 30

Standardisering av histogram Hensikt: Sørge for at alle bildene i en serie har like histogrammer Metoder: Histogramutjevning Histogramspesifikasjon (f.eks. til oppgitt Gauss-profil eller referansebilde) Hvorfor? Fjerne effekten av Antar altså at fordelingene av gråtonene bør være nogenlunde lik over bildene Døgnvariasjon i belysning Aldringseffekter i lamper og detektorer Akkumulering av støv på linser etc. Hvor: Produkt-inspeksjon i industri Jfr. forrige uke, da vi standardiserte bilder ved å benytte en lineær strekking til å gi bildene samme middelverdi og varians Ansiktsgjenkjenning Medisinsk avbildning... 17 / 30

Når bør du IKKE gjøre dette? Ikke standardisere histogrammet hvis: Hva gjør du? Det kan være reelle variasjoner i middelverdi og varians til bildene i en bildeserie «Formen» på histogrammet kan ha verdi ved videre analyse Behold originalene, og jobb på kopier (selfølgelig..) Gjør lineære gråtonetransformasjoner på bildene Dette vil bevare strukturene i histogrammet, selv om (μ,σ) endres Eksempel: Mikroskopering av kreft-celler (se neste side) 18 / 30

(Fra B. Nielsen et.al) 19 / 30

Lokal gråtonetransform (GTT) I/III Vil standardisere den lokale kontrasten Vil ha samme lyshet og kontrast over hele bildet Transformasjonene vi har sett på kan beregnes ut fra pikselverdiene i en lokal omegn (typisk et kvadratisk vindu) omkring punktet (x,y) Kun pikselen (x,y) bestemmes av transformen basert på dette vinduets piksler Altså egen transform for hver piksel i bildet (adaptiv) 20 / 30

Lokal GTT II/III Utfør lokal GTT som prøver å oppnå samme kontrast over hele bildet Histogramspesifikasjon Beregn det kumulative histogrammet i et vindu sentrert om (x,y) Endre senterpikselen ved den resulterende transformen Lineær standardisering av σ Beregn μ og σ i et vindu sentrert om (x,y) xy xy Transformer f(x,y) til g(x,y) med en lineær transform som gir nytt standardavvik σ0 innenfor vinduet (Husk at vi kom frem til dette uttrykket forrige uke) 21 / 30

Lokal GTT Eksempel I Original Global histogramutjevning Lokal endring av middelverdi og kontrast 22 / 30

Lokal GTT Eksempel II (Fra DIP, Gonzales & Woods) 23 / 30

Lokal GTT Eksempel III (iospress.com / Jiang et al. 2015) 24 / 30

Lokal GTT III/III Vi er ofte nødt til å begrense «endringsviljen» til de lokale kontrastendringstransformene Innføre brukerstyrte parametre Input «Ubegrenset» lokal histogramutjevning «Ubegrenset» lokal lineær strekking 25 / 30

Lokal GTT i praksis lineær strekking I/II Ønsker vi også lokal GTT som også gir en ny middelverdi μ0, så bruker vi transformen Men dette vil ofte gi et flatt bilde Introduserer parameteren β, styrer hvor kraftig vi endrer μ: β = 0 uforandret middelverdi over hele bildet β = 1 lik middelverdi over hele bildet 26 / 30

Lokal GTT i praksis lineær strekking II/II Hva er karakteristisk for homogene områder i et bilde? Her får vi problemer, fordi Innfører parameteren δ: Lokal pikselverdi-mapping gir (betydelig) økt regnearbeid 27 / 30

Lokal GTT i praksis histogramutjevning En mye brukt variant: CLAHE (contrast limited adaptive histogram equalization) Her «begrenser» vi kontrastendringen ved å klippe histogrammet før vi regner ut det kumulative histogrammet. Dette gir en transformasjon med lavere stigningstall, som gir mindre kontrastendring 16.02.2016

Lokal GTT - Implementasjon Lokal konstrastendring er regnekrevende Benytt overlappet mellom vinduene i det man flytter til neste piksel Histogramspesifikasjon: Beregne nytt lokalt kumulativt histogram for hver piksel Lineær transform: Beregne ny μ og σ sigma for hver piksel Løpende oppdatere både histogrammet, μ og σ Eller, gjør en approksimasjon: Beregn kun transform for hvert n-te piksel, og interpoler mellom transformene 29 / 30

Sentrale temaer i dag Histogramtransformasjoner Standardisering av histogram for billedserier Fjerne effekten av variasjoner i avbildningsforhold (døgnvariasjon, lysforhold, sensorbytte, støv etc) Ikke lurt med histogramtilpasning hvis histogram-formen inneholder informasjon som (senere) skal/kan benyttes Alternativ til standardisering av bilder med lineær transform Lokal gråtone-transformasjon Histogramutjevning Histogramtilpasning Samme kontrast og «lyshet» over hele bildet Beregn og benytt transformene på lokalt vindu rundt hver piksel Kontrastbegrensning (både for lineær strekking og histogramutjevning) Regnekrevende 30 / 30