İMGE İŞLEME Ders-2. İmge Dosya Tipleri ve Temel İşlemler. Dersin web sayfası: http://mf.kou.edu.tr/elohab/kemalg/imge_web/odev.htm



Benzer belgeler
İMGE İŞLEME Ders-2. İmge Dosya Tipleri ve Temel İşlemler. (Yrd. Doç. Dr. M. Kemal GÜLLÜ)

İLERİ GÖRÜNTÜ İŞLEME Ders-1

İMGE İŞLEME Ders-2. İmgeler, Dosya Tipleri ve Temel İşlemler. (Prof. Dr. Sarp ERTÜRK)

Frekans Spektrumu. frekans. dalga boyu

BLG325.1 SINYAL ISLEME DERSİ BİLGİ PAKETİ. Haftalık Ders Planı

Bilgisayarla Görüye Giriş

Hafta 5 Uzamsal Filtreleme

Uzaysal Görüntü İyileştirme/Filtreleme. Doç. Dr. Fevzi Karslı

Bölüm 4 Yoğunluk Dönüşümleri ve Histogram İşleme

Bilgisayarla Görüye Giriş

Görüntü İşleme Dersi Ders-8 Notları

İMGE İŞLEME Ders-9. İmge Sıkıştırma. Dersin web sayfası: (Yrd. Doç. Dr. M.

MOD419 Görüntü İşleme

İMGE İŞLEME Ders-7. Morfolojik İmge İşleme. Dersin web sayfası: (Yrd. Doç. Dr. M.

Gama ışını görüntüleme: X ışını görüntüleme:

Görüntü İşleme Ders-7 AND, NAND. % bir görüntüde küçük bir alanın kesilip çıkartılması. >> y=imread('headquarters-2and.jpg');

Digital Görüntü Temelleri Görüntü Oluşumu

Digital Görüntü Temelleri Görüntü Oluşumu

AKÜ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Bölüm 3 Görüntü İşleme ile İlgili Temel Kavramlar

Görüntü İşleme. Dijital Görüntü Tanımları. Dijital görüntü ise sayısal değerlerden oluşur.

AKÜ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Görüntü İşleme. K.Sinan YILDIRIM Cenk İNCE Tahir Emre KALAYCI. Ege Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü 2003

MATLAB. Temel işlemler, Vektörler, Matrisler DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

GÖRÜNTÜ İŞLEME HAFTA 4 DÖNÜŞÜMLER UZAYSAL FİLTRELEME

MMT 106 Teknik Fotoğrafçılık 3 Digital Görüntüleme

BİLGİSAYAR PROGRAMLAMA DERSİ

Bölüm 7 Renkli Görüntü İşleme

Dersin Sorumlusu: Yrd. Doç. Dr. Birol SOYSAL. Sunumları Hazırlayan: Doç. Dr. Bülent ÇAKMAK

Algoritmalar ve Programlama. DERS - 4 Yrd. Doç. Dr. Ahmet SERBES

Bilgisayarla Görüye Giriş

Yrd. Doç. Dr. Caner ÖZCAN

Uzaktan Algılama Teknolojileri

UYDU GÖRÜNTÜLERİ VE SAYISAL UZAKTAN ALGILAMA

TÜRKİYE CUMHURİYETİ DEVLETİNİN temellerinin atıldığı Çanakkale zaferinin 100. yılı kutlu olsun.

İmage segmentasyon (Görüntü Bölütleme)

GÖRÜNTÜ İŞLEME HAFTA 1 1.GİRİŞ

GÖRÜNTÜ İŞLEME - (7.Hafta) KENAR BELİRLEME ALGORİTMALARI

1. RESİM DÜZENLEME. Bir resmin piksel yoğunluğu yani PPI (Pixel Per Inches) 1 inç karede (1 inç = 2.54 cm) bulunan piksel sayısıdır.

Uzaktan Algılama Teknolojileri

Bilgisayar ne elde eder (görüntüden)? Dijital Görüntü İşleme Fevzi Karslı, KTÜ. 08 Ekim 2013 Salı 51

Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bilgisayar Mühendisliği Bölümü. Bilgisayarla Görme. Final

Hafta 2 Görüntünün Alınması ve Sayısallaştırılması

Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bilgisayar Mühendisliği Bölümü. Bilgisayarla Görme. Vize. İris Segmentation. Selçuk BAŞAK

Hafta 4 Yoğunluk Dönüşümleri ve Histogram İşleme

BİLGİSAYAR PROGRAMLAMA

Ders Adı Kodu Yarıyılı T+U Saati Ulusal Kredisi AKTS

Gri Seviye Dönüşümleri ve Uzaysal Filtreleme. BMÜ-357 Sayısal Görüntü İşleme Yrd. Doç. Dr. İlhan AYDIN

BÖLÜM 5 MERKEZİ EĞİLİM ÖLÇÜLERİ

ÖNDER BİLGİSAYAR KURSU. Microsoft Office Kursu Eğitim İçeriği

Matlab da Dizi ve Matrisler. Mustafa Coşar

BİLGİSAYAR UYGULAMALARI Şırnak Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Güz Dönemi Arş.Gör. Eren DEMİR ve Arş.Gör. Veysel KIŞ (

Hızlı Düzey Küme Yöntemine Bağlı Retinal Damar Bölütlemesi. Bekir DİZDAROĞLU. KTÜ Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Temel Bilgi Teknolojileri - II Ayrıntılı Ders İçerikleri

AKÜ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

GÖRÜNTÜ İŞLEME - (6.Hafta) GÖRÜNTÜ NETLEŞTİRME ALGORİTMALARI

GÖRÜNTÜ İŞLEME UYGULAMALARI. Arş. Gör. Dr. Nergis TURAL POLAT

2015/2016 Bahar Yarıyılı Bitirme Çalışması Konuları. (Doç.Dr. M. Kemal GÜLLÜ)

NEIGHBOURHOOD PROCESSING (KOMŞULUK İLİŞKİLİ İŞLEMLERİ- BÖLGESEL İŞLEMLER-UZAYSAL FİLTRELEME) BMÜ-357 Sayısal Görüntü İşleme Yrd. Doç. Dr.

MATLAB Semineri. EM 314 Kontrol Sistemleri 1 GÜMMF Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. 30 Nisan / 1 Mayıs 2007


RASGELE SÜREÇLER İ.Ü. ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ İLETİŞİM LABORATUVARI ARALIK, 2007

Görüntü Segmentasyonu (Bölütleme)

Bilgisayar Grafikleri

GÖRÜNTÜ İŞLEME HAFTA 2 SAYISAL GÖRÜNTÜ TEMELLERİ

Bölüm 6 Görüntü Onarma ve Geriçatma

3.2. Raster Veriler. Satırlar. Sütunlar. Piksel/hücre büyüklüğü

BLM-112 PROGRAMLAMA DİLLERİ II. Ders-8 Dosya İşlemleri-1. Yrd. Doç. Dr. Ümit ATİLA

Uzaktan Algılama Teknolojileri

2 Ders Kodu: GSR Ders Türü: Seçmeli 4 Ders Seviyesi Lisans

2.3. MATRİSLER Matris Tanımlama

Yrd. Doç. Dr. Saygın ABDİKAN Öğretim Yılı Bahar Dönemi

7. BÖLÜM İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI .= Genel: Vektörler bölümünde vektörel iç çarpım;

8.04 Kuantum Fiziği Ders IV. Kırınım olayı olarak Heisenberg belirsizlik ilkesi. ise, parçacığın dalga fonksiyonu,

Nesne Yönelimli Programlama

GÖRÜNTÜ İŞLEME - (5.Hafta)

Bilgisayarla Görüye Giriş

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI-2 -Markov Zincirleri-

Giriş MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. Elektronik Öncesi Kuşak. Bilgisayar Tarihi. Elektronik Kuşak. Elektronik Kuşak. Bilgisayar teknolojisindeki gelişme

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Fen ve Mühendislik Uygulamalarında MATLAB

PHP, nesne-yönelimli (object-oriented) bir dil olduğu için, nesne oluşturma imkânına ve bunların kullanılmasını sağlayan metodlara da sahiptir.

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Görüntü Restorasyonu. BMÜ-357 Sayısal Görüntü İşeme Yrd. Doç. Dr. İlhan AYDIN

TIBBİ ENSTRUMANTASYON TASARIM VE UYGULAMALARI SAYISAL FİLTRELER

MAPINFO PROFESSIONAL TEMEL VE İLERİ SEVİYE KURS İÇERİĞİ

Görme Destekli Kartezyen Robot İçin Kenar Resmi Vektorizasyon Uygulaması

Bilgisayarla Görüye Giriş

VERİ MADENCİLİĞİ (Veri Ön İşleme-2) Yrd.Doç.Dr. Kadriye ERGÜN

Adı soyadı :... Öğrenci no :... İmza :... Tarih, Süre : dak.

UZAKTAN EĞİTİM MERKEZİ

BM202 SAYISAL ÇÖZÜMLEME

CCD KAMERA KULLANARAK SAYISAL GÖRÜNTÜ İŞLEME YOLUYLA GERÇEK ZAMANLI GÜVENLİK UYGULAMASI

EEM HABERLEŞME TEORİSİ NİĞDE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Görüntü İyileştirme Teknikleri. Hafta-6

Yrd. Doç. Dr. Caner ÖZCAN

1. GİRİŞ 1.1. GENEL BAKIŞ 1.2. KULLANICI ARAYÜZÜ

EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİ VE YAZILIM DERSİ 6. SINIF 2. DÖNEM 2. SINAV ÇALIŞMA NOTLARI

Photoshop ta Web Sayfaları Oluşturma

Kan Damarı Genişliği Değişiminin Ölçülmesinde Medikal Görüntü İşlemenin Uygulanması

Transkript:

İMGE İŞLEME Ders-2 İmge Dosya Tipleri ve Temel İşlemler (Yrd. Doç. Dr. M. Kemal GÜLLÜ) Dersin web sayfası: http://mf.kou.edu.tr/elohab/kemalg/imge_web/odev.htm Hazırlayan: M. Kemal GÜLLÜ

MATLAB temel bilgiler 16 Mart 2012 2

16 Mart 2012 3

İmge Dosya Tipleri Sayısal imgeler genellikle bmp, jpg, tiff, raw gibi formatlarda saklanmaktadır. Gri tonlu, 8bit/piksel bit derinliğinde, 1000x1000 piksel boyutlu bir imgenin bellekte kaplayacağı alan nedir? Yanıt: 1000000 bayt = 977 kbayt Eğer yukarıdaki imge renkli olsaydı, bu imgenin bellekte kaplayacağı alan: 977 kbayt x 3 = 2931 kbayt = 2.86 Mbayt 16 Mart 2012 4

İmge Dosya Tipleri (raw) Yalnızca piksel ışıklılık değerlerini barındıran dosya tipidir. İmgenin piksel boyutunu gösteren herhangi bir başlık bilgisi içermez. İmgeyi açmal için piksel boyutunu bilmek gerekir. Bu tip dosyaları Matlab ya da C gibi programlama dillerini kullanarak açmak için bilinen dosya açma işlemlerini yapmak gerekmektedir. w=256; h=256; % imgenin yatay boyutu % imgenin düşey boyutu f=fopen('c:\documents\lena.raw','r'); % açılacak dosyanın konumu ve adı f dosya değişkenine yüklendi I=fread(f); I=reshape(I,w,h); status=fclose(f); % imge I değişkenine dizi olarak alındı % 2-boyutlu matrise dönüştürüldü % dosya kapandı figure; imshow(uint8(i')); % Ekranda imge görüntülendi 16 Mart 2012 5

İmge Dosya Tipleri (yuv) Renk bileşenleri sıkıştırılmıştır. Raw dosya tipine benzer şekilde, bu dosya tipinde de imgenin piksel boyutu dosya içerisinde yoktur. Bu nedenle imgenin boyutlarının önceden bilinmesi gerekmektedir. 16 Mart 2012 6

İmge Dosya Tipleri (bmp) Sıkça kullanılan bir imge dosya tipidir. Sıkıştırılmamış ve sıkıştırılmış dosya yapısı mevcuttur. Sıkıştırılmamış dosya yapısında, raw dosya tipine ek olarak imgenin piksel boyutu, bit derinliği gibi bilgileri turan başlık kısmı vardır. Matlab ile.bmp uzatılı bir imgeyi okumak için I=imread('C:\Documents\lena.bmp'); Kodunu yazmak yeterlidir. C ve diğer programlama dillerinde ise mevcut kütüphanelerden faydalanılarak bu dosya tipi okunabilmektedir. 16 Mart 2012 7

İmge Dosya Tipleri (diğer) Tiff, jpeg, png, gif, pbm, pgm, hdf, pcx... gibi imge dosya tipleri de vardır. Tiff genellikle bmp benzeri bir dosya tipi olmakta birlikte kayıplı sıkıştırma modu da vardır. Bunun yanında 10 bit/piksel, 16 bit/piksel gibi bit derinliklerinde kayıt olanagına sahiptir. Matlab imread komutu ile okunmaktadır. Jpeg kayıplı bir imge dosya tipidir. Bu sıkıştırma kullanılarak imge yüksek verimlilikle sıkıştırılabilmektedir. Bu dosya tipi de Matlab imread komutu ile okunmaktadır. 16 Mart 2012 8

İmge standart boyutları CIF: Common Intermediate Format VGA: Video Graphics Array SIF: Source Intermediate Format SQCIF 128 96 QCIF 176 144 CIF 352 288 4CIF 704 576 16CIF VGA QVGA SCIF 1408 1152 640 480 320 240 352 240 16 Mart 2012 9

devirme B= A B( ji, ) = Ai (, j) ( i = 0,..., N 1, j = 0,..., M 1) 16 Mart 2012 10

düşeyde çevirme B( im, j 1 ) = Ai (, j) ( i = 0,..., N 1, j = 0,..., M 1) 16 Mart 2012 11

döndürme 90, 180, 270 gibi açılarda döndürme işlemlerini kolayca gerçekleştirebiliriz. Bu açıların dışındaki değerlerde ise açısal döndürme işlemlerinin (Sin x, Cos x değerlerini kullanarak) yapılması gerekmektedir. Bunun yerine, Matlab hazır işlevlerinden imrotate kullanılabilir. Ir=imrotate(I,açı,yöntem); Örn; açı: saat yönünün tersi dönülecek açı değeri. yöntem: döndürme işlemi sonrasında yeni piksel değerlerinin hesaplanacağı aradeğerleme yöntemi. nearest, bilinear, bicubic, Ir=imrotate(I,45, bilinear ); 16 Mart 2012 12

kırpma B( i, j) = An ( 1+ in, 2 + j) ( i = 0,..., m1 1, j = 0,..., m2 1) ( n1, n2) şlangıç ba noktası ( m, m ) pencere boyutlar ı 1 2 16 Mart 2012 13

öteleme ( ) 1 2 ( i = n1,..., N, j = n2,..., M) ( n, n ) şlangıç ba noktası B i, j = Ai ( n+ 1, j n + 1) 1 2 16 Mart 2012 14

öteleme Öteleme işlemi yapan bir Matlab işlevi yazalım: function [B]=my_otele(A,n1,n2) [w,h]=size(a); B=zeros(w,h); for i=n1:w for j=n2:h end end B(i,j)=A(i-n1+1,j-n2+1); Burada for döngüleri yerine tek bir satır yazarak aynı işlem yapılabilir.? 16 Mart 2012 15

boyut değiştirme-yakınlaştırma Yakınlaştırma, düşük piksel boyutlu bir imgenin piksel boyutunun yazılımsal olarak arttırılmasıdır. Sayısal yakınlaştırma (digital zoom). 16 Mart 2012 16

boyut değiştirme-yakınlaştırma Boyut büyültmede daha yumuşak geçişler için: 16 Mart 2012 17

boyut değiştirme-yakınlaştırma Hangisi daha görünür? 16 Mart 2012 18

boyut değiştirme-uzaklaştırma Birden fazla pikselin değeri çeşitli matematiksel işlemlerden geçirilerek bir piksele atanır. 16 Mart 2012 19

boyut değiştirme Matlab ile boyut değiştirme için imresize adındaki işlev kullanılabilmektedir. Is=imresize(I,oran,yöntem); oran : giriş imgesinin boyutunun değişme oranını verir. oran>1 (büyütme), oran<1 (küçültme). yöntem : boyut değiştirmede kullanılacak aradeğerleme yöntemi. Örn; Is=imresize(I,0.97, bicubic ); 16 Mart 2012 20

İmge oluşturma 256 256 16 Mart 2012 21

İmge oluşturma (128,128) merkezli, yarıçapı 80 piksel beyaz bir daire 16 Mart 2012 22

İmge oluşturma??? A B C = X / 255 16 Mart 2012 23

Ortalama ve Değişinti Bir imgenin örnek ortalaması (sample mean): Örnek değişintisi (sample variance): Örnek standart sapması (örnek st. sapma): 16 Mart 2012 24

İMGE İŞLEME Ders-3 İmge Pekiştirme (Nokta İşlemleri) (Yrd. Doç. Dr. M. Kemal GÜLLÜ) Dersin web sayfası: http://mf.kou.edu.tr/elohab/kemalg/imge_web/odev.htm Hazırlayan: M. Kemal GÜLLÜ

Nokta İşlemleri Piksellerden oluşan imge uzayına uzamsal düzlem (spatial domain) denir. Uzamsal düzlem işlemleri aşağıdaki gösterimle ifade edilmektedir. (, ) (, ) g xy = T f xy işlev Buradaki T işlevi, doğrudan (x,y) pikselini işleyebileceği gibi, (x,y) pikselinin komşuluklarını da hesaba katabilir. 16 Mart 2012 2

Nokta İşlemleri Eğer komşuluk boyutu 1x1 ise (yalnızca (x,y) pikseli alınıyor), bu durumda T gri-seviye dönüşüm işlevi (grayscale-level transformation function) olarak adlandırılır. Bu tür işlemlere de nokta işlemleri (point operations) adı verilir. Bu işlem kısaca aşağıdaki şekilde yazılabilir. ( ) s = T r 16 Mart 2012 3

Parlaklık Ayarı (, ) (, ) = (, ) + g xy = T f xy f xy b b>0 ise parlaklık artar b<0 ise parlaklık azalır s = r+ b orjinal b = -50 b = +50 16 Mart 2012 4

Karşıtlık (Kontrast) Ayarı (, ) (, ) = af ( x, y) g xy = T f xy a>1 ise karşıtlık artar a<1 ise karşıtlık azalır s = ar orjinal a = 0.5 a = 2 16 Mart 2012 5

Parlaklık+Karşıtlık Ayarı g (, ) (, ) = (, ) + g xy = T f xy af x y b 255 s = r s = ar + b b 255 f 16 Mart 2012 6

Parlaklık+Karşıtlık Ayarı g 255 (, ) (, ) g xy = T f xy s = r MATLAB imadjust işlevi b 255 f 16 Mart 2012 7

Parlaklık+Karşıtlık Ayarı Kısmi-doğrusal dönüşüm 16 Mart 2012 8

Eşikleme g 255 s = r Sonuçta ikili (binary) imge oluşuyor. T 255 f 16 Mart 2012 9

Olumsuzlama g 255 s = r s = L r ( L = 255) 255 f 16 Mart 2012 10

Histogram Her bir gri ton seviyesinin ([0,255]) imgedeki bulunma sıklığını (frekansını) gösterir. Yani imgedeki piksellerin dağılımı hakkında bilgi verir. İmge pekiştirmede sıkça kullanılmaktadır. ( ) h r rk n k k = n k : k. gri seviye : k. gri seviyedeki toplam piksel sayısı Histogram normalize edildiğinde ise gri seviyelerin imge içerisindeki bulunma olasılıklarını verir. imgedeki toplam piksel sayısı İlgili seviyenini olasılık değeri ( ) = / p r n n k k = 0,1,..., L 1 k 16 Mart 2012 11

Histogram gri ton seviyesi MATLAB imhist işlevi 16 Mart 2012 12

Histogram Piksel konum bilgisi bulunmaz! 16 Mart 2012 13

Histogram Karanlık imge Parlak imge 16 Mart 2012 14

Histogram Karşıtlığı düşük imge Karşıtlığı yüksek imge 16 Mart 2012 15

Sürekli Genlik Rastlantı Değişkenleri 16 Mart 2012 16

Sürekli Genlik Rastlantı Değişkenleri 16 Mart 2012 17

Ortalama ve Değişinti 16 Mart 2012 18

Ayrık Genlik Rastlantı Değişkenleri 16 Mart 2012 19

Ayrık Genlik Rastlantı Değişkenleri 16 Mart 2012 20

Olasılık Yoğun Fonk. Olarak Histogram 16 Mart 2012 21

Histogram Eşitleme Amaç: İmgedeki düşük görünürlüğü iyileştirmek. Olasılık dağılımına bağlı olarak doğrusal olmayan dönüşüm gerçekleştirilir. Bu sayede, bulunma olasılığı yüksek pikseller arası fazlaca açılırken, düşük olasılıklı seviyeler birbirine daha yakın hale gelir. cdf ( v) cdf ( v) ( M N ) cdf min = round 1 cdf min ( L ) 16 Mart 2012 22

Histogram Eşitleme cdf ( v) cdf ( v) ( M N ) cdfmin = round 1 cdfmin ( L ) blok cdf ( v) ( v) cdf 1 = round 255 64 1 cdf 46 1 63 ( 78 ) = round 255 = 182 histogram cdf 64 1 63 ( 154 ) = round 255 = 255 cdf 16 Mart 2012 23

Histogram Eşitleme İmgenin olasılık dağılım fonksiyonu doğrusallaştırılmaktadır. Doğrusallaştırılmış cdf 16 Mart 2012 24

Histogram Eşitleme 16 Mart 2012 25

Histogram Eşitleme 16 Mart 2012 26

Histogram Eşitleme 16 Mart 2012 27

Histogram Eşitleme 16 Mart 2012 28

İMGE İŞLEME Ders-4 Piksel Komşuluk İşlemleri (Yrd. Doç. Dr. M. Kemal GÜLLÜ) Dersin web sayfası: http://mf.kou.edu.tr/elohab/kemalg/imge_web/odev.htm Hazırlayan: M. Kemal GÜLLÜ

İmgenin Ortalama ve Değişintisi Bir imgenin ortalaması (mean): µ 1 N i =Ε ( ) = = X x x N i= 1 Bir imgenin değişintisi (variance): Var X ( 2 ) ( ) ( X ) 2 σ = =Ε µ 1 N i i= 1 ( x x) = N MATLAB da 2-boyutlu matrisin ortalamasını almak için mean2 işlevi kullanılaktadır. Değişinti hesabı için std2 standart sapma bulma işlevi kullanılmaktadır. Daha sonra standart sapmanın karesi alınarak değişinti bulunabilmektedir. 16 Mart 2012 2 2

İmgenin Ortalama ve Değişintisi MATLAB da 8 bitlik bir I imgesi açıp, imgenin her bir pikseline erişerek etrafından nxn boyutlu bir blok alın ve bloğun standart sapmasını hesaplayın. I ile aynı boyutta oluşturacağınız I2 imgesinin ilgili pikseline bulunan standart sapma değerini yazınız. Bu işlemi imgedeki bütün pikseller için yapınız. 16 Mart 2012 3

Piksel Komşuluk İşlemleri Her bir piksel için yeni bir değer hesaplanmaktadır. İlgili pikselin yeni değeri, komşu piksellerin değerleri de dikkate alınarak bulunur. Kullanılacak piksellerin ağırlıkları, yapılacak işleme bağlı olarak değişmektedir. Kenar bulma, gürültü giderme, imge keskinleştirme, yumuşatma gibi işlemlerde kullanılmaktadır. Hesapsal yükü, nokta işlemlerine göre oldukça fazla olabilmektedir. 16 Mart 2012 4

Evrişim (Convolution) İki fonksiyonun etkileşimi olarak ifade edilebilir. ( ) ( ) f * g = f τ g t τ dτ İmge işlemede sıkça kullanılmaktadır. Sistemin, giriş işaretine etkisini vermektedir. 16 Mart 2012 5

Evrişim (Convolution) Evrişimin ayrık zamanlı 2-boyutlu ifadesi: ( ) g xy, = k* f ( xy) ( m+ n+ ) m n i= mj= n (, ) (, ) = kij f x iy j k, evrişim çekirdeği (convolution kernel) f, giriş imgesi g, çıkış imgesi,, ilgili piksel konumu 2 1, 2 1, ğin çekirde yatay ve düşey uzunluğ Evrişim çekirdeği (kernel) genelde, evrişim maskesi (convolution mask), evrişim penceresi (convolution window) olarak da adlandırılabilmektedir. 16 Mart 2012 6 u

Evrişim (Convolution) ( ) g xy, = k* f m n i= mj= n (, ) (, ) = kij f x iy j (, ) = (, ) ( +, + ) + k( m+ 1, n+ 1) f ( x+ m 1, y+ n 1) g xy k m n f x my n +... (, ) (, ) + k mn f x my n (, ) = ( 1, 1) ( + 1, + 1) + k( 1, 0) f ( x+ 1, y) g xy k f x y +... ( 1,1) ( 1, 1) + k f x y 16 Mart 2012 7

Evrişim (Convolution) ( ) g xy, = k* f m n i= mj= n (, ) (, ) = kij f x iy j 16 Mart 2012 8

Evrişim (Convolution) 1 * 2 1 0 0 0 1 2 1 Giriş imgesi Evrişim çekirdeği Çıkış imgesi MATLAB da 2-boyutlu evrişim conv2 işlevi ile yapılabilmektedir. Bunun yanında imge süzgeçlerken genellikle imfilter işlevi kullanılmaktadır. 16 Mart 2012 9

Evrişim (Convolution) Evrişim işleminde kenar bölgelerindeki taşma durumunda olası işlemler: Kenar bölgelerini işlememe, Kenar bölgelerini kesme, Kenar bölgelerinde evrişim çekirdeğini kırpma, Kenar bölgelerini aynen kopyalama (imge boyutları büyür), Kenar bölgelerini aynalayarak kopyalama (imge boyutları büyür)... Hesapsal yük: ( ) mn, boyutlu bir evrişim çekirdeği kullanıldığında bir piksel için çıkış değerinin hesaplanmasında gerekli işlem sayısı: ( m n)[ çarpma] + ( m n 1)[ toplama] 16 Mart 2012 10

Evrişim (Convolution) 0 0 0 0 1 0 0 0 0 Delta fonksiyonu 0 0 0 0 1 0 0 0 1 Kaydır ve çıkart 16 Mart 2012 11

Evrişim (Convolution) 1/8 1/8 1/8 1/8 1 1/8 1/8 1/8 1/8 Kenar bulma k/8 k/8 k/8 k/8 k 1 k/8 + k/8 k/8 k/8 Kenar pekiştirme 16 Mart 2012 12

Uzamsal Frekans Kavramı İmgede pikseller arasındaki yumuşak geçişler uzamsal düşük frekanslara karşılık gelir. Sert geçişler (kenarlar, nesne sınırları...) uzamsal yüksek frekanslara karşılık gelir. 16 Mart 2012 13

Evrişim (Convolution)-Yumuşatma En temel evrişim çekirdeğidir. İmgedeki gürültü etkilerini azaltır. Kenarları yumuşatır. 1 1 1 1/9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1/ 25 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16 Mart 2012 14

Evrişim (Convolution)-Yumuşatma Çekirdek boyutunun yumuşatmaya etkisi: Orjinal imge 3x3 5x5 9x9 15x15 35x35 16 Mart 2012 15

Evrişim (Convolution)-Yumuşatma Ağırlıklı ortalama alma işlemi de yapılabilmektedir. (, ) g xy = m n i= mj= n (, ) (, ) wij f x iy j m n i= mj= n (, ) wij 1 2 1 1/15 2 3 2 1 2 1 Kenar bölgelerindeki yumuşamayı azaltmak için kontrollü ortalama alma yapılabilir. (, ) g xy 1 1 f ( x i, y j), f ( x, y) f ( x i, y j) < T ws ws ws ws = i j i j f ( xy),, ğer di MATLAB da uygulayınız 16 Mart 2012 16

İMGE İŞLEME Ders-5 Piksel Komşuluk İşlemleri-2 (Yrd. Doç. Dr. M. Kemal GÜLLÜ) Dersin web sayfası: http://mf.kou.edu.tr/elohab/kemalg/imge_web/odev.htm Hazırlayan: M. Kemal GÜLLÜ

Ortanca (Median) Süzgeç Süzgeçleme işlemi, pencere içerisindeki piksellerin sıralanması temelinde yapmaktadır. Doğrusal olmayan bir süzgeçlemedir. Dürtü ve tuz-biber gürültülerinin giderilmesinde etkin başarım sağlamaktadır. İmgenin kenar bölgelerini bozmaktadır. 25, 28, 29, 34, 38, 41, 45, 46, 56 Yeni piksel değeri MATLAB da imgeye gürültü eklemek için imnoise işlevi kullanılmaktadır. 16 Mart 2012 2

Ortanca (Median) Süzgeç Tuz ve biber gürültüsünün (salt and pepper noise) ortanca süzgeç ile giderilmesi Gürültü eklenmiş imge 3x3 ortalama süzgeç ile gürültü giderme 3x3 ortanca süzgeç ile gürültü giderme MATLAB da ortanca süzgeçleme için medfilt2 işlevi kullanılmaktadır. 16 Mart 2012 3

Evrişim (Convolution)-Keskinleştirme Kenar: İmgedeki keskin ışıklılık değişimleridir. Keskinleştirme işlemindeki temel hedef detayları daha görünür hale getirmek ve bulanık bölgelerden detay çıkartmaya çalışmaktır. Keskinleştirme işlemi, çıktı kalitesini arttırma, tıbbi görüntüleme, endüstriyel denetim, kendi kendine dolaşan robot gibi uygulamalarda kullanılmaktadır. 16 Mart 2012 4

Evrişim (Convolution)-Kenar Bulma Kenar bulma imge içerisindeki anlamlı kenarların bulunması olarak ifade edilmektedir. Bölütlemede nesne sınırlarının bulunması, tanımada örüntü çıkartma, hareket analizinde bölgeleri takip etme gibi uygulamalarda kenar bulma kullanılmaktadır. 16 Mart 2012 5

Evrişim (Convolution)-Keskinleştirme Keskinleştirme işlemi, sayısal türevleme kullanılarak farklı yollarla yapılabilmektedir. Temelde, türev alma işleminin yanıtı, imge operatörün uygulandığı noktadaki süreksizlik ile orantılıdır. Tek boyutlu bir fonksiyon için 1. dereceden türev: 2. dereceden türev: f = f x + f x x ( 1) ( ) 2 f = f x+ 1 + f x 1 2f x 2 x ( ) ( ) ( ) 16 Mart 2012 6

Evrişim (Convolution)-Keskinleştirme gürültü 1. ve 2. dereceden türev değerlerini karşılaştırınız 16 Mart 2012 7

Evrişim (Convolution)-Keskinleştirme 1. dereceden türev kalın kenarlar üretmektedir. 2. dereceden türev, detay bölgelerinde daha fazla tepki vermektedir (örn; dikey ince çizgi ve gürültü bölgeleri). 2. dereceden türev, kenar bölgelerinde ve nokta değişimlerinde daha fazla tepki vermesinden dolayı, keskinleştirmede daha fazla tercih edilmektedir. 2. Dereceden Türev Kullanımı - Laplacian Filtresi: ayrık şekilde: f x f y 2 2 2 f = + 2 2 2 f = f x+ 1, y + f x 1, y 2 f x, y 2 2 x ( ) ( ) ( ) 2 f = f xy, + 1 + f xy, 1 2 f xy, 2 2 y ( ) ( ) ( ) 16 Mart 2012 8

Evrişim (Convolution)-Keskinleştirme Tek bir ifade ile 2-B Laplacian: ( 1, ) ( 1, ) (, 1 ) (, 1) 4 (, ) 2 = + + + + + f f x y f x y f x y f x y f x y 0 1 0 1 4 1 0 1 0 1 1 1 1 8 1 1 1 1 0 1 0 1 4 1 0 1 0 1 1 1 1 8 1 1 1 1 16 Mart 2012 9

Evrişim (Convolution)-Keskinleştirme 2-B Laplacian çekirdeği kullanılarak süzgeçlenen imge ile orjinal imge kullanılarak keskinleştirilmiş imge aşağıdaki şekilde elde edilir: (, ) g xy = ( 2 ) ( ) ( 2 ) + ( ) f xy, ğer fçekirdeğin xy,, emerkez değeri neg f xy, ğer fçekirdeğin xy,, emerkez değeri poz atif ise itif ise Orjinal imge Laplacian filtrelenmiş imge Sonuç imgesi 16 Mart 2012 10

Evrişim (Convolution)-Kenar Bulma 1. Dereceden Türev Kullanımı Eğim (Gradyan-The Gradient): 2-B sütun vektörü olarak gradyan: f G x x f = = G f y y Bu vektörün genliği: 2 1/2 2 2 f f f = mag ( f ) = Gx + G y = + x y 2 1/2 Gradyeni bulurken kare ve karekök alma işlemlerinin hesapsal yükünü azaltmak için pratikte mutlak toplam kullanılmaktadır: f G + G x y 16 Mart 2012 11

Evrişim (Convolution)-Kenar Bulma z z z z z z z z z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Robert cross gradient operator: G = z z x y 8 5 G = z z 6 5 G = z z x y 9 5 G = z z 8 6 f G + G x z z + z z y 8 5 6 5 f G + G x z z + z z y 9 5 8 6 1 0 0 1 0 1 1 0 Sobel Operatörleri Boyutu çift sayılardan (2x2) oluşan maske yerine 3x3 maske oluşturursak: ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) f z + z + z z + z + z + z + z + z z + z + z 7 8 9 1 2 3 3 6 9 1 4 7 1 2 1 0 0 0 1 2 1 1 0 1 2 0 2 1 0 1 16 Mart 2012 12

Evrişim (Convolution)-Kenar Bulma Prewitt Operatörü: h yatay 1 1 1 = 0 0 0 1 1 1 h düşey 1 0 1 = 1 0 1 1 0 1 Not: Çekirdekler kullanılarak elde edilen imgenin eşiklenmesi ile ikili kenar imgesi oluşmaktadır. 16 Mart 2012 13

Evrişim (Convolution)-Kenar Bulma Kirsch Operatörü: Örüntü tanımada şablon eşleştirmede kullanılmaktadır. Kenar yönlerine çok duyarlıdır. h 1 3 3 3 = 3 0 3 5 5 5 h 2 3 3 3 = 5 0 3 5 5 3 h 3 5 3 3 = 5 0 3 5 3 3 16 Mart 2012 14

Uygulama a- Orjinal imge b- Laplacian c- Orjinal + Laplacian d- Sobel 16 Mart 2012 15

Uygulama-devam 16 Mart 2012 17

İlinti (Correlation) İki işaret ya da imge arasındaki ilişkinin bulunması, Bir imgenin içerisinde imge parçası arama gibi işlemlerde kullanılmaktadır. (, ) r xy : imge ortalaması ( xy) ( (, ) ) (, ) ( ) m n 2 m n 2, : ilgili piksel konumu m n i= mj= n hij h f x+ iy+ j f ( (, ) ) (, ) ( ) hij h f x+ iy+ j f i= mj= n i= mj= n h : aracak blok f : aramanın yapılacağı imge h : blok ortalaması f = 16 Mart 2012 18

İlinti (Correlation) 16 Mart 2012 19