İkili (Binary) Görüntü Analizi İkili görüntü analizine giriş Eşikleme (Thresholding) Matematiksel morfoloji Piksel ve komşulukları (neighborhoods) Bağlantılı bileşenler analizi (Connected components analysis) 08 Kasım 2013 Cuma 1
İkili Görüntü Analizi İkili görüntü analizi, bu görüntüler üzerinde uygulanmak üzere bir çok operasyonu içerir. Bu görüntüler genelde 0 ve 1 değerleri ile ifade edilir. 0 arka planı (background), 1 ise objeleri (foreground) gösterir. 00010010001000 00011110001000 00010010001000 08 Kasım 2013 Cuma 2
Uygulama alanları Doküman analizi Endüstri Medikal görüntüleme 08 Kasım 2013 Cuma 3
Operasyonlar Objeleri arka plandan ve birbirinden ayırma. Her objeye ilişkin pikselleri bir araya toplama. Her bir objeye ilişkin özellikleri tespit ve hesaplama. 08 Kasım 2013 Cuma 4
Örnek: Kan hücre görüntüsü Birçok kan hücresi ayrık objelerdir. Birçoğu da birbirine değmektedir. İstenmeyen bir durum Tuz biber (salt and pepper) gürültüsü Bu görüntü nasıl kullanabilir duruma getirilir? 63 ayrık obje Tek bir hücre yaklaşık 50 piksellik alana sahip 08 Kasım 2013 Cuma 5
Eşikleme Binary görüntüler gri düzeyli görüntülerin eşiklenmesi sonucu elde edilebilir. Eşikleme ile ilgili kabuller: İlgilenilen obje bölgesi arka plandan farklı bir yoğunluk dağılımına sahiptir. Objeye ilişkin pikseller muhtemelen ayrık bir değerdedir: intensity > a intensity < b a < intensity < b Özellikle düzgün ve objelerin rahatça ayrılabildiği görüntülerde iyi çalışırken, doğal görüntülerde sağlıklı sonuçlar elde edilemeyebilir. 08 Kasım 2013 Cuma 6
Histogram ile eşikleme Yandaki görüntüde: Arka plan siyah. Sağlıklı kiraz parlak. Çürük kısım kısmen siyah. Histogram kiraza ait iki bölgeyi gösterirken, arka planı yok eder. 08 Kasım 2013 Cuma 7
Otomatik eşikleme Görüntüyü 2 farklı bölgeye ayırabilmek için histogramı nasıl kullanabiliriz? Burada kaç eşikleme değeri var? 2? 3? 08 Kasım 2013 Cuma 8
Otomatik eşikleme: Otsu metodu Kabul: histogram iki modlu. Metot: grup varyansları minimum yapan t eşik değeri bulunması ve gri değer bölgesinin ayrılması. En ideal t değeri ardışık araştırma ile belirlenir. Group 1 Group 2 t Eğer gri değerler görüntüdeki objeler için ayrık bir yapıda ise, otomatik eşikleme kullanılabilir. 08 Kasım 2013 Cuma 9
Otomatik eşikleme Kanser hücre görüntüsü: RGB görüntü (sol) ve gri düzeyli görüntü (sağ). 08 Kasım 2013 Cuma 10
Otomatik eşikleme Histogram (sol-üst), eşikleme grafiği (sol-alt), sonuç görüntü (sağ). 08 Kasım 2013 Cuma 11
Matmatiksel Morfoloji Morfoloji, görüntü biçimi ve yapısı olarak tarif edilebilir (form and structure). Bilgisayarda görmede, morfoloji herhangi bölgenin şekli ile ifade edilir (the shape of a region). Matematiksel morfoloji, görüntü üzerinde objeleri gösteren küme teorisine dayanır. Görüntü işlemede morfoloji, ikili görüntüler üzerinde 2B sayı kümelerinin tespitidir. 08 Kasım 2013 Cuma 12
Matmatiksel Morfoloji Matematiksel morfoloji iki temel operasyonu içerir: dilation erosion ayrıca birkaç komposit ilişkiyi içerir: opening closing conditional dilation 08 Kasım 2013 Cuma 13
Dilation (genleşme/genişleme) Dilation, binary görüntü üzerinde 1 değerli kümeleri genişletir. Dilation; detayları büyütme, boşlukları doldurma, amacıyla kullanılır. 08 Kasım 2013 Cuma 14
Erosion (erozyon/azalma) Erosion, görüntü üzerinde 1 değerli kümeleri küçültür. Erosion; detayları küçültme/azaltma ve küçük bağlantı, parça ve dal niteliğinde yapıları silmek için kullanılır. 08 Kasım 2013 Cuma 15
Küme Teorisi Temel Kavramlar 08 Kasım 2013 Cuma 16
Küme Teorisi Temel Kavramlar 08 Kasım 2013 Cuma 17
Yapısal elemanlar (Structuring elements) Yapısal elemanlar morfolojik operasyonlarda şekil maskesi olarak kullanılan küçük binary görüntülerdir. Farklı şekil ve boyutlarda olabilirler. Yapısal elemanın bir pikseli, onun merkezini ifade eder. Orijindeki piksel daima merkez piksel olarak ele alınır. 08 Kasım 2013 Cuma 18
Yapısal elemanlar (Structuring elements) 08 Kasım 2013 Cuma 19
Dilation 08 Kasım 2013 Cuma 20
Dilation 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Binary image A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Structuring element B 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 Dilation result (1 st definition) 08 Kasım 2013 Cuma 21
Dilation 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Binary image A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Dilation result Structuring element B (2 nd definition) 08 Kasım 2013 Cuma 22
Dilation Structuring Element Pablo Picasso, Pass with the Cape, 1960 08 Kasım 2013 Cuma 23
Dilation 08 Kasım 2013 Cuma 24
Erosion 08 Kasım 2013 Cuma 25
Erosion 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Binary image A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Structuring element B 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Erosion result (1 st definition) 08 Kasım 2013 Cuma 26
Erosion 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Binary image A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Erosion result Structuring element B (2 nd definition) 08 Kasım 2013 Cuma 27
Erosion Structuring Element Pablo Picasso, Pass with the Cape, 1960 08 Kasım 2013 Cuma 28
Erosion 08 Kasım 2013 Cuma 29
Opening (açma) 08 Kasım 2013 Cuma 30
Opening 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Binary image A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Opening result Structuring element B 08 Kasım 2013 Cuma 31
Opening Structuring Element Pablo Picasso, Pass with the Cape, 1960 08 Kasım 2013 Cuma 32
Closing 08 Kasım 2013 Cuma 33
Closing 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Binary image A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Closing result Structuring element B 08 Kasım 2013 Cuma 34
Örnek 1 Original image Eroded once Eroded twice 08 Kasım 2013 Cuma 35
Örnek 2 Original image Opened twice Original image Closed once 08 Kasım 2013 Cuma 36
Örnek 3 08 Kasım 2013 Cuma 37
Sınır çıkarma (boundary extraction) 08 Kasım 2013 Cuma 38
Bölge doldurma (region filling) 08 Kasım 2013 Cuma 39
Region filling 08 Kasım 2013 Cuma 40
Region filling 08 Kasım 2013 Cuma 41
Thinning (inceltme) 08 Kasım 2013 Cuma 42
Thinning 08 Kasım 2013 Cuma 43
Thickening (kalınlaştırma) 08 Kasım 2013 Cuma 44
Thickening 08 Kasım 2013 Cuma 45
Morfolojik operasyonlara örnekler: 1 Detecting runways in satellite airport imagery 08 Kasım 2013 Cuma 46
Örnek 2 Segmenting letters, words and paragraphs 08 Kasım 2013 Cuma 47
Örnek 3 Extracting the lateral ventricle from an MRI image of the brain 08 Kasım 2013 Cuma 48
Örnek 4 Detecting defects in a microelectronic circuit 08 Kasım 2013 Cuma 49
Örnek 5 Decomposing a printed circuit board in its main parts 08 Kasım 2013 Cuma 50
Örnek 6 Grading potato quality by shape and skin spots 08 Kasım 2013 Cuma 51
Örnek 7 Classifying two dimensional pieces 08 Kasım 2013 Cuma 52
Örnek 8 Traffic scene Temporal average Average of differences Lane detection example 08 Kasım 2013 Cuma 53
Örnek 9 Threshold and dilation to detect lane markers White line detection (top hat) Lane detection example Detected lanes 08 Kasım 2013 Cuma 54
Piksel ve komşulukları Bir çok uygulamada, bir pikselin sadece kendi değeri değil aynı zamanda komşu piksellerin değerleri de dikkate alınır. Piksel komşuluğu iki şekilde tanımlanır: 4-neighbors 8-neighbors 08 Kasım 2013 Cuma 55
Piksel ve komşulukları 08 Kasım 2013 Cuma 56
Piksel ve komşulukları 08 Kasım 2013 Cuma 57
Bağlantılı bileşenler analizi Görüntü işlemede binary görüntü kullanılıyorsa, piksellerin bağlantıları tanımlanmalı ve analiz edilmelidir. Connected components analizi görüntü üzerinde uygulandığında, her bir obje ayrık biçimde etiketlenmiş olur. Original image Thresholded image After morphology Connected components 08 Kasım 2013 Cuma 58
Bağlantılı bileşenler analizi Kullanılan metotlar (piksel komşuluğuna göre çalışırlar): Recursive tracking (almost never used) Parallel growing (needs parallel hardware) Row-by-row (most common) Classical algorithm Run-length algorithm 08 Kasım 2013 Cuma 59
Bağlantılı bileşenler analizi 08 Kasım 2013 Cuma 60
Bağlantılı bileşenler analizi 08 Kasım 2013 Cuma 61