Bildanalys. Segmentering. Föreläsning 7. Split and Merge. Region Growing

Relevanta dokument
Signaler, information & bilder, föreläsning 15

Histogramberäkning på en liten bild

Signaler, information & bilder, föreläsning 15

8 Binär bildbehandling

Ansiktsigenkänning med MATLAB

TNM030 Tentasammanfattning (frågor) Nathalie Ek, Sammanfattning. TNM030 - Bildbehandling och bildanalys

Ett enkelt OCR-system

Signal- och bildbehandling TSBB03, TSBB14

Projekt i bildanalys Trafikövervakning

Objektorienterad programmering Föreläsning 8. Copyright Mahmud Al Hakim Agenda (halvdag)

Signal- och bildbehandling TSEA70

Facit till Signal- och bildbehandling TSBB

6 OPERATIONER PÅ BINÄRA BILDER

Tentamen Bildanalys (TDBC30) 5p

Optimering, exempel. Funktionens enda stationära punkt är alltså origo. Den ligger också i det inre av mängden.

Repetitionsfrågor i Flervariabelanalys, Ht 2009

Linjär Algebra, Föreläsning 9

5 GRÅSKALEOPERATIONER

TANA81: Föreläsning 10

.I Minkowskis gitterpunktssats

Att skapa en bakgrundsbild och använda den i HIPP

SF1626 Flervariabelanalys

TNM030 -Sammanfattning Nathalie Ek, Sammanfattning. TNM030 - Bildbehandling och bildanalys

7 SIGNALER I TRE DIMENSIONER

Föreläsning 9: NP-fullständighet

Histogramberäkning på en liten bild. Signal- och Bildbehandling FÖRELÄSNING 9 Histogram och. Olika histogram

TANA17 Matematiska beräkningar med MATLAB för M, DPU. Fredrik Berntsson, Linköpings Universitet. 9 november 2015 Sida 1 / 28

SF1901: SANNOLIKHETSTEORI OCH FLERDIMENSIONELLA STOKASTISKA STATISTIK VARIABLER. Tatjana Pavlenko. 8 september 2017

Bildanalys för vägbeläggningstillämplingar

Patrick Hjelm Andersson

Signal- och bildbehandling TSEA70

Kap Globala extremvärden, extremproblem med bivillkor.

TNA004 Analys II Tentamen Lösningsskisser

1 Föreläsning I, Mängdlära och elementär sannolikhetsteori,

Signal- och bildbehandling TSEA70

1 Duala problem vid linjär optimering

Signal- och bildbehandling TSBB03

DD1350 Logik för dataloger. Fö 7 Predikatlogikens semantik

Övningar. c) Om någon vektor i R n kan skrivas som linjär kombination av v 1,..., v m på precis ett sätt så. m = n.

Signal- och bildbehandling TSEA70

Övningar. Nanovetenskapliga tankeverktyg.

Laboration 4: Digitala bilder

Algoritmer, datastrukturer och komplexitet

Lösningsförslag till tentamen Torsdag augusti 16, 2018 DEL A

Övning 1 Sannolikhetsteorins grunder

Tentamensskrivning i Diskret Matematik för CINTE och CMETE, SF1610, onsdagen den 20 augusti 2014, kl

Föreläsning 12+13: Approximationsalgoritmer

Föreläsning 7: Punktskattningar

klassificering moln molnskugga skog öppen mark

Tentamen, Programmeringsteknik för BME, F och N

Prov i matematik Civilingenjörsprogrammen EL, IT, K, X, ES, F, Q, W, Enstaka kurs LINJÄR ALGEBRA

Metriska rum, R och p-adiska tal

TANA17 Matematiska beräkningar med Matlab

Analys på en torus. MatematikCentrum LTH

Grundläggande bildteori. EXTG01 Medicinska bildgivande system Michael Ljungberg

729G43 Artificiell intelligens (2016) Maskininlärning 3. Marco Kuhlmann Institutionen för datavetenskap

Lektion 2. Funktioner av två eller flera variabler variabler

Bildförbättring i spatial domänen (kap. 3) Bildförbättring (enhancement) Spatial domän. Operatorer. Tröskling (threshold) Gråskale-transformationer

Karta över Jorden - viktigt exempel. Sfär i (x, y, z) koordinater Funktionen som beskriver detta ser ut till att vara

FMSF55: Matematisk statistik för C och M OH-bilder på föreläsning 5, a 2 e x2 /a 2, x > 0 där a antas vara 0.6.

Kapitel 0. Introduktion

Matematisk statistik 9hp Föreläsning 5: Summor och väntevärden

Föreläsning 5, FMSF45 Summor och väntevärden

FULLSTäNDIGHETSAXIOMET, SATSEN OM MELLANLIGGANDE VäRDE OCH SATSEN OM STöRSTA OCH MINSTA VäRDE

Projektarbete i Bildanalys vid Institutionen för Matematik Lunds Tekniska Högskola. Segmentering. Av: Karin Kolmert och Julia Stojanov

Medicinsk Informatik VT 2004

Bildregistrering Geometrisk anpassning av bilder

Föreläsning 6. Slumptal Testa slumptal Slumptal för olika fördelningar Grafer Datastrukturen graf

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

Signal- och bildbehandling TSBB03

Flerdimensionell analys i bildbehandling

Transformer i sannolikhetsteori

Föreläsning 5, Matematisk statistik Π + E

Föreläsning 2: Simplexmetoden. 1. Repetition av geometriska simplexmetoden. 2. Linjärprogrammeringsproblem på standardform.

Algoritmer, datastrukturer och komplexitet

TAMS79: Föreläsning 4 Flerdimensionella stokastiska variabler

Vågrörelselära och optik

Föreläsning 3: Dekomposition. Dekomposition

Abstract Vi betraktar ringen R = Z 2 [x 1,...,x n ]/(x 2 1 x 1,...,x 2 n x n ). Vi visar att det finns en naturlig 1-1-motsvarighet mellan elementen

Statistikens grunder HT, dagtid Statistiska institutionen

Medicinsk Informatik IT VT2002

Läsanvisningar till Analys B, HT 15 Del 1

SF1901: Sannolikhetslära och statistik

Banach-Tarskis paradox

Bildtillämpningar av flervariabelanalys

Funktionella beroenden - teori

SF1901: Sannolikhetslära och statistik. Flera stokastiska variabler.

Matematisk statistik 9 hp Föreläsning 3: Transformation och simulering

Tentamen TEN1 HI

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

Föreläsning 8 i kursen Ma III, #IX1305, HT 07. (Fjärde föreläsningen av Bo Åhlander)

avbildning En avbildning är i matematiskt språk i regel detsamma som en funktion.

Föreläsning 7: Punktskattningar

Digitala bilder. Matris, pixel, pixeldjup, signal, brus, kontrast

Linjär Algebra, Föreläsning 2

= ( 1) ( 1) = 4 0.

Faktorisering med hjälp av kvantberäkningar. Lars Engebretsen

Lösning till fråga 5 kappa-06

Tentamen MVE301 Sannolikhet, statistik och risk

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförsag till modelltentamen

Transkript:

Föreläsning 7 1 Föreläsning 7 2 Bildanalys Rikard Berthilsson Kalle Åström Matematikcentrum Lund 27 september 2005 Segmentering Mål: Dela upp bilden i segment, d.v.s. områden som hör till samma objekt eller har samma egenskaper. Föreläsning 7 Segmentering Region growing Split and Merge Morfologi Erosion, dilatation Öppning, slutning Avståndstransform (Euklidisk, manhattan, chess-boart, Chamfer-3-4) Skelett Tröskling Maskin-inlärning Föreläsning 7 3 Föreläsning 7 4 Region Growing Sätt upp ett kriterium för vad som kan anses vara en region. Börja med en pixel (ett frö). Lägg till pixlar till mängde så länge som kriteriet är uppfyllt. Split and Merge Mål: Dela upp bilden R i n regioner R 1,R 2,...,R n. Använd ett kriterium på vad som är en region: P R i = R R i sammanhängande R i R j = /0, i j (R i disjunkta) P(R i )=TRUE, i = 1,...,n P(R i R j )=FALSE, i j. Exempel 7.1. (Pixelaggregering) P(R i )=TRUE om skillnaden i intensitet är 3 grånivåer. Starta med några punkter och lägg till efter hand.

Föreläsning 7 5 Föreläsning 7 6 Split and Merge (forts.) Idé: Slå ihop områden som är lika och dela upp områden som är olika. P bestämmer vad som är lika och olika. Algoritm 7.1. (Split and Merge) Givet en bild R och en egenskap P. 1. Starta med uppdelningen R = {R 1 } 2. Om P(R i ) =FALSE: Dela upp R i i fyra mindre regioner (SPLIT) 3. Om P(R i R j )=TRUE för två intilliggande regioner R i och R j : Slå ihop R i och R j till en region (MERGE) 4. Fortsätt med steg 2 och 3 tills det inte går att göra något mer Morfologi Operationer på binära bilder. A = {(x,y) Z 2 f(x,y) = 1} betraktas som en delmängd av bilden. Definition 7.1. Låt A och B Z 2. Translationen av A med x = (x 1,x 2 ) Z 2 definieras (A) x = {c c = a+x, a A}. Reflektionen av A definieras  = {c c = a, a A}. Komplementet till A definieras A c = {c c / A}. Differensen av A och B definieras A B = {c c A, c / B} = A B c. Föreläsning 7 7 Föreläsning 7 8 Erosion och dilatation Låt B Z 2 vara en strukturmängd. (Ofta väljs B= cirkel med cntrum i origo.) Definition 7.2. Dilatationen av A med B definieras Kan också skrivas A B = {x ( ˆB) x A /0}. A B = {x (( ˆB) x A) A}. Dilatationen av A med B kan sägas utvidga A med B. Definition 7.3. Erosionen av A med B definieras A B = {x ( ˆB) x A}. Erosionen av A med B kan sägas minska (erodera) A med B. Öppning och slutning Definition 7.4. Öppningen av A med B definieras A B = (A B) B. Öppning = först erosion, sedan dilatation. Ger jämnare kontur. Tar bort trånga passager. Eliminerar tunna delar. Definition 7.5. Slutningen av A med B definieras A B = (A B) B. Slutning = först dilatation, sedan erosion. Ger också jämnare kontur. Fyller ihop smala delar. Fyller i hål.

Föreläsning 7 9 Föreläsning 7 10 Gråskalemorfologi antag att f : R R och b : D b R är funktioner av en variabel Definiera dilatationen som Jämför med faltning ( f b)(s) = max x D b ( f(s x)+b(x)) Erosion definieras som Z ( f b)(s) = ( f(s x)b(x))dx x ( f b)(s) = min x D b ( f(s+x) b(x)) Fysikaliskt är detta precis vad som händer vid svepelektronmikroskåp. Man drar en prob med formen b över ett prov med ytstrukturen f. Resultatet av mätningen blir f b. Gråskalemorfologi Precis som innan definierar vi öppning och slutning som f b = ( f b) b. f b = ( f b) b. Morfologi har visat sig extremt användbart för segmentering Exempel ur boken. Exempel på segmentering. Exempel på top hat transform h = f (f b) Top hat transformen gör detaljerna tydligare. Bilden ( f b) är i någon mening är utjämnad, (bakgrund). Genom att dra bort den får vi fram detaljerna. Föreläsning 7 11 Föreläsning 7 12 Avståndstransform Utgå från en binär bild A Z 2 och en metrik d(x,y) som beskriver avståndet mellan x och y och uppfyller d(x,y) 0 med likhet då och endast då x = y. d(x,y) = d(y,x). d(x,z) d(x,y)+d(y,z) (triangelolikheten) Försök att för varje pixel beräkna det kortaste avståndet till A. Olika metriker ger olika avstånd d E (x,y) = x 2 + y 2 d 4 (x,y) = x + y (Euklidiskt avstånd) (Manhattan) d ch = Chamfer 3-4 ges av masken 4 3 4 3 0 3 4 3 4 Kan beräknas Forward propagation eller Backward propagation Man låter en mask propagera bilden radvis från övre vänstra hörnet och en annan mask radvis från nedre högra hörnet. Detta upprapas tills bilden inte ändrar sig. d 8 (x,y) = max( x, y ) (Chess-board) d oct = kompromiss mellan d 4 och d 8 (Oktagonal)

Föreläsning 7 13 Föreläsning 7 14 Skelett Skelettet till en binär bild, A, definieras För varje punkt, x, i A leta upp den närmaste randpunkten. Om det finns mer en en närmast grannpunkt så tillhör x skelettet till A. Skelettet beror på vilket avstånd (metrik) som valts. Givet skelettet och det aktuella avståndet till randen för varje punkt på skelettet, så kan den binära bilden A återskapas. Beräkningsmetoder: Tröskling Bilda binär bild g från f 1, f(x,y) > T g(x,y) = 0, f(x,y) T T kallas tröskel. Global tröskling Lokal tröskling Optimal tröskling (Lineär diskriminantanalys) Tröskling av kant-bild Med hjälp av avståndskarta (till omgivningen) Med morfologiska operationer (tunning). Föreläsning 7 15 Föreläsning 7 16 Maskin-inlärning Lära en algoritm att hitta intressanta områden (urklipp) i bilder. Två klasser - A (ointressanta urklipp) och B (intressanta urklipp). Tränar algoritmen på många exempel från klasserna A och B. Skapa exempel från klasserna Gråskalebild (x,y) φ(x,y) R. Svep över bilden och klipp ut småbilder Välj features Välj mängd av funktioner Ω (x,y) ψ j (x,y), Tex Haar wavelet bas på Ω. j = 1,...m. Som features kan vi ta RR Ω f k (φ) = φ(x,y)ψ k(x,y)dxdy RRΩ φ(x,y)dxdy, k = 1,...m. Oberoende av intensitet i den urklippta bilden φ. Detta ger värdena f k (a j ) och f k (b j ), j = 1,...n, k = 1,...m. φ j,k (x,y) = φ(σ j (x a k ),σ j (y b k )), (x,y) Ω på olika skalor σ j :s och translationer (a k,b k ). Generera flera sådana urklipp för två klasser A och klass B. Kalla bilderna i klass A för a j, j = 1,...,n och bilderna i klass B för b j, j = 1,...,n.

Föreläsning 7 17 Föreläsning 7 18 Välj nu p fetures f j1,..., f jp. p trösklar σ 1,...,σ p. p+1 vikter c 0,...c p så att funktionen F(φ) = sign(c 0 + p k=1 c j sign( f jk (φ) σ j )). uppfyller F(a j ) = 1 och F(b j ) = 1 för de flesta exempel ur klass A och B. Formulera som optimeringsproblem och lös! Intressanta områden. Intressanta områden. Föreläsning 7 19 Repetition Föreläsning 7 Region growing Split and Merge Morfologi Erosion, dilatation Öppning, slutning Avståndstransform (Euklidisk, manhattan, chess-boart, Chamfer-3-4) Skelett Tröskling Maskin-inlärning