Bilgisayarla Görüye Giriş Ders 5 Görüntü Süzgeçleme ve Gürültü Giderimi Alp Ertürk alp.erturk@kocaeli.edu.tr
Motivasyon: Gürültü Giderimi Bir kamera ve sabit bir sahne için gürültüyü nasıl azaltabiliriz? Çok sayıda görüntü alıp ortalama almak?
Hareketli Ortalama Her pikseli komşuluğundaki piksellerin ağırlıklandırılmış ortalaması ile değiştirmek Ağırlık matrisine süzgeç çekirdeği (filter kernel) adı verilir. Örnek süzgeç çekirdeği:
Evrişim (convolution) I görüntü, g süzgeç çekirdeği olmak üzere, bu çekirdeğin görüntüye uygulanma işlemini denklemi şu şekildedir: ( I g)[ m, n] I[ m k, n l] g[ k, l] k, l I
Evrişim (convolution) g Çıktının boyutu? MATLAB için: conv2(i, g, shape) shape = full : Çıktı boyutu I ve g boyutlarının toplamı shape = same : Çıktı boyutu I ile aynıdır shape = valid : Çıktı boyutu I ve g boyutlarının farkı full same valid g g g g g I I I g g g g g g
Evrişim (convolution) Görüntü kenarlarında? Sıfır dolgulama Sarmal yapı (tüm görüntü) Kopyalama Yansıma
Doğrusal Süzgeç Testleri? Orijinal
Doğrusal Süzgeç Testleri Orijinal Süzgeçlenmiş (Değişim yok) Source: D. Lowe
Doğrusal Süzgeç Testleri? Orijinal
Doğrusal Süzgeç Testleri Orijinal Süzgeçlenmiş (Bir piksel sola kaymış)
Doğrusal Süzgeç Testleri? Orijinal
Doğrusal Süzgeç Testleri Orijinal Süzgeçlenmiş (Bulanık)
Doğrusal Süzgeç Testleri 2 -? Orijinal
Doğrusal Süzgeç Testleri 2 - Orijinal Süzgeçlenmiş (Keskinleştirilmiş)
Doğrusal Süzgeç Testleri Orijinal Süzgeçlenmiş (Keskinleştirilmiş)
Renk Bileşenleri Üzerinden Süzgeçleme R G Orijinal B
Renk Bileşenleri Üzerinden Süzgeçleme R G Orijinal Süzgeçlenmiş B
Renk Bileşenleri Üzerinden Süzgeçleme R G Orijinal Süzgeçlenmiş B
Renk Bileşenleri Üzerinden Süzgeçleme R G Orijinal Süzgeçlenmiş B
Lab Renk Uzayı Üzerinden Süzgeçleme L (luminance) a (red-green) Orijinal b (blue-yellow)
Lab Renk Uzayı Üzerinden Süzgeçleme L a Orijinal Süzgeçlenmiş b
Lab Renk Uzayı Üzerinden Süzgeçleme L a Orijinal Süzgeçlenmiş b
Lab Renk Uzayı Üzerinden Süzgeçleme L a Orijinal Süzgeçlenmiş b
Kare süzgeç ile yumuşatma
Kare süzgeç ile yumuşatma Odaklanmamış lens ile aynı etki değildir! Odaklanmamış lens sonucunda, tek ışık noktası bulanık bir daire gibi görünür, ama bu işlemde kare elde edilir. Kare süzgeç yerine daha iyi bir fikir: Kenar etkilerini giderecek Piksellerin ağırlığını merkeze yakınlıklarına göre belirleyecek
Gauss Çekirdeği / Süzgeci.3.3.22.3.3.3.59.97.59.3.22.97.59.97.22.3.59.97.59.3.3.3.22.3.3 5 x 5, = Yüksek frekans bileşenlerini bastırır (alçak geçiren süzgeç)
Çekirdek Genişliği Seçimi?
Çekirdek Genişliği Seçimi? Genel bir kural olmamakla beraber, yarı-genişliğin 3σ değerinde alınması önerilir.
Gauss Çekirdeği ile Yumuşatma
Gauss Çekirdeği vs. Ortalama Çekirdek
Gauss Çekirdeği ile Yumuşatma Orijinal 2 2.8 4
Gauss Çekirdeği ile Yumuşatma
Gauss Çekirdeği ile Yumuşatma
Ortanca Süzgeç (Median Filter) Kayan pencere mantığı ile çalışır ve piksele, çekirdek altında kalan piksellerin ortanca değerini atar Doğrusal mı?
Ortanca Süzgeç (Median Filter) 5 piksel boyutlu bir ortanca süzgeç için: Girdi: Çıktı: Ani gürültüler kaldırıldı 5-pixel neighborhood Girdi: Çıktı: Monotonik kenarlar değiştirilmedi
Ortanca Süzgeç (Median Filter) Özellikle tuz biber tipi gürültüler için kullanım bulmaktadır
Tuz Biber Gürültüsü Gauss Dağılımlı Gürültü 3x3 5x5 7x7
Fourier Dönüşümü Ayrık (discrete) uzayda, M N boyutlu f görüntüsü için: F u, v f m, n m n Ters Fourier Dönüşümü: M N e mu nv i2 M N f MN k, l Fu, v M N u v e ku lv i2 M N
Fourier Dönüşümü Fourier Dönüşümü Genliği
Fourier Dönüşümü Fourier Dönüşümü Genliği
Evrişim (convolution) ve Fourier Dönüşümü f(x,y) F(s x,s y ) * h(x,y) H(s x,s y ) g(x,y) G(s x,s y )
Alçak Geçiren Süzgeç ve Fourier Dönüşümü Orijinal Görüntü Süzgeçlenmiş Görüntü Fourier Dönüşümü Genliği Alçak Geçiren Süzgeç Süzgeçlenmiş Görüntünün Fourier Dönüşümü Genliği
Yüksek Geçiren Süzgeç ve Fourier Dönüşümü Orijinal Görüntü Süzgeçlenmiş Görüntü Fourier Dönüşümü Genliği Yüksek Geçiren Süzgeç Süzgeçlenmiş Görüntünün Fourier Dönüşümü Genliği
Yüksek Frekans Güçlendirme Orijinal Görüntü Süzgeçlenmiş Görüntü Fourier Dönüşümü Genliği Yüksek Frekans Güçlendiren Süzgeç Süzgeçlenmiş Görüntünün Fourier Dönüşümü Genliği
Bilginin çoğu düşük frekanslardadır
Korelasyon Görüntüde taslağı nasıl buluruz? En küçükle: m n j n i m t m n f j i E 2,,, m n j n i m t m n f j n i m t m n f 2 2 2,, 2,, En büyükle: m n tf n m f j n i m t j i R,,, Çapraz Korelasyon
Normalize Edilmiş Çapraz-Korelasyon Enerji farklılıklarını dikkate alır N tf i, j m n t 2 m n t m i, n j f m, n 2 2 m i, n i f m, n m n 2