Analiza cech obrazu - uci.agh.edu.pl .Analiza cech obrazu Wsp³‚czynniki kszta‚tu & Momenty geometryczne

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Analiza cech obrazu - uci.agh.edu.pl .Analiza cech obrazu Wsp³‚czynniki kszta‚tu...

2015-06-04

1

Analiza cech obrazu

Wspczynniki ksztatu

&

Momenty geometryczne

Analiza obrazu, ktra moe

by przeprowadzona po

segmentacji przewiduje

w pierwszej kolejnoci rne

pomiary wykonywane na

obiektach wydzielonych

podczas procesu segmentacji

Analiza obrazu powoduje

radykaln redukcj

objtoci informacyjnej

wykorzystywanych danych

Analiza obrazu cech obrazu pozwala ujawni i oceni te ich

waciwoci, ktre we wzrokowo ocenianym obrazie

bezporednio widoczne nie s.

Wydobywanymi i opisywanymi cechami mog by proste

parametry takie jak rozmiar albo kolor obiektu, albo trudniej

wyraalne ilociowo cechy, takie jak ksztat czy tekstura.

W pogbionej analizie bierze si take pod uwag bardziej

zoone cechy na przykad parametry rozkadw.

Siga si te do wspczynnikw uzyskiwanych za pomoc

rnych przeksztace obrazu (na przykad falkowych).

Celem analizy jest tworzenie maksymalnie upakowanej

i zdekorelowanej przestrzeni cech, w ktrej mona mwi

o koncentracji najwaniejszych atrybutw sygnau.

Segmentacja i binaryzacja

szkieletyzacja eliminacja

artefaktw

Standaryzacja (prostowanie)

wygadzanie szkieletu

Analiza obrazu musi by poprzedzona jego wstpnym przetworzeniem

2015-06-04

2

Ocena wzrokowa obrazu bywa bardzo trudna

Na tym obrazie

(obokw) s

wtrcone cztery

elementy, ktre

s nienormalne.

Gdzie one s?

Symptomem

choroby jest to,

co na obrazie

zdrowego

narzdu jest

nienormalne

Te nienormalne

elementy maj

form kek

Na podanym przykadzie

nienormalne fragmenty obrazu

(zmiany patologiczne) trudno

byo wykry, chocia byo

wiadomo, e tam s, ile ich jest

i jak maj form.

Lekarz ogldajc zdjcie rentgenowski

nie wie, czy znamiona patologii tam s

ile ich jest i jak wygldaj!

Bardzo trudno rozpozna obraz, gdy si nie wie,

czego naley szuka.

Co wida na tym obrazie?

Pysk

krowy!

Wzrokowa ocena jest te zawodna przy prbie okrelania

wyraalnych ilociowo cech obrazu

Ktry z odcinkw jest duszy?

Dotyczy to take okrelania wyraalnych jakociowo

cech obrazu

Ktry z wewntrznych kwadratw jest najciemniejszy?

Dlatego wzrokow ocen lekarza

powinna wspomaga

komputerowa analiza

2015-06-04

3

Oglny schemat analizy

Analiza obrazu czasem pozwala ujawni takie

jego cechy, ktre nie s moliwe do

zauwaenia mimo bardzo uwanej obserwacji wzrokowej.

Na pozr te dwa obrazy niczym istotnym si nie rni

Tymczasem

analiza wykazuje,

e rozkady rednic k

s na nich wyranie

rne!

Wyznaczanie wskanika

sercowo pucnego (stosunek

odlegoci (3) do (4) )

oraz wskanika grasicznego

(stosunek odlegoci

(1) do (2) ).

Czasem bardzo uyteczne s parametry, dla wyznaczenia ktrych

wystarczy dokona na obrazie kilku prostych pomiarw Inny przykad pomiar dugoci koci doni

W odniesieniu do obrazw medycznych

analiza moe mie trzy kierunki

Detekcja zmian

w obrazie

Automatyczne

rozumienie obrazu

Wizualizacja cech

diagnostycznych

(poprawa percepcji)

Semantyczne

modelowanie

informacji obrazowej

Przykadowe zestawienie metod analizy i przetwarzania

obrazu medycznego w zastosowaniu do kadrdiologii

2015-06-04

4

Automatyczne rozumienie

bdzie omwione osobno

Detekcja zmian

w obrazie

Automatyczne

rozumienie obrazu

Wizualizacja cech

diagnostycznych

(poprawa percepcji)

Semantyczne

modelowanie

informacji obrazowej

Wizualizacja cech diagnostycznych polega na tworzeniu przetworzonego

obrazu ktry inaczej pokazuje wynik badania.

W tym nowym obrazie wyekstrahowane, uwydatnione s cechy

okrelonej patologii, kosztem oglnych cech morfologicznych i innych

szczegw, widocznych w badaniu klasycznym.

Zwykle mona rwnolegle ocenia obraz oryginalny oraz ten

przetworzony (wyczulony na patologie), ale oceniajcym

znaczenie obydwu obrazw pozostaje lekarz.

Jest to pierwszy krok w komputerowym wspomaganiu zobrazowa

medycznych, ktry zachowujc dominujc rol lekarza pozwala na

uchwycenie czsto zupenie nie-ustandaryzowanych waciwoci patologii

Detekcja zmian

w obrazie

Automatyczne

rozumienie obrazu

Wizualizacja cech

diagnostycznych

(poprawa percepcji)

Semantyczne

modelowanie

informacji obrazowej

Semantyczne modelowanie informacji obrazowej idzie krok dalej;

pozwala pocztkow przestrze numerycznych wskanikw zestawia

z ontologicznie opracowan (zobiektywizowan, evidence-based)

wiedz medyczn oraz z eksperymentaln weryfikacj,

najlepiej kliniczn, efektw.

Poza systemem pozostaje czynnik intuicji, nieformalnego wpywu

dowiadczenia, niepojtych obliczeniowo skojarze etc.

Detekcja zmian

w obrazie

Automatyczne

rozumienie obrazu

Wizualizacja cech

diagnostycznych

(poprawa percepcji)

Semantyczne

modelowanie

informacji obrazowej

Rola i znaczenie pomiarw parametrw

obiektw na obrazach

ANALIZA OBRAZU POMIARY

Generalnie, pomiarom podlega mog dwie kategorie

wielkoci:

parametry lokalne, np.:

- rednia powierzchnia lub rednica obiektu, rednia

krzywizna brzegu, redni moment bezwadnoci;

parametry globalne, np.:

- liczba obiektw na jednostk objtoci lub powierzchni,

- udzia powierzchniowy wybranych elementw obrazu,

- dugo linii na jednostk pola powierzchni obrazu.

Przestrze cech i sposb jej tworzenia

twarz wska - szeroka

oczy

blis

ko -

dale

ko

2015-06-04

5

twarz wska - szeroka

oczy b

lisko -

dale

ko

Obiekt

Punkt w przestrzeni

cech reprezentuje

obiekt

Zbiorowo

rozpoznawanych

obiektw

Obrazy reprezentowane przez

punkty w przestrzeni cech

Przykadowa struktura przestrzeni cech dla

rozpoznawania: przypadek cech ilociowych

Przykadowa struktura przestrzeni cech dla rozpoznawania:

przypadek cech jakociowych binarnych

Przykadowa struktura przestrzeni cech dla rozpoznawania:

przypadek cech jakociowych wielowartociowych

Przykady skupisk wzorcw w przestrzeni cech oraz

sposb klasyfikacji nowego elementu

2015-06-04

6

ANALIZA OBRAZU POMIARY

Liczebno elementw.

W celu liczenia obiektw wyznacza si prostoktny wycinek obrazu, w ktrym

przeprowadzony zostanie pomiar. Ramka stanowi czsto jedynie fragment caoci

i pewne obiekty s przecinane przez brzeg. Obiekty przecite przez brzeg byyby zliczane

dwukrotnie, a czstki znajdujce si w naronikach obrazu - nawet czterokrotnie. Aby

poprawnie zlicza obiekty mona zastosowa jeden z trzech sposobw:

1.Usun wszystkie elementy przecite przez brzeg obrazu i zlicza elementy

wewntrzne.

2. Przyj odpowiedni poprawk, ktra eliminuje wielokrotne zliczanie. I tak

obiekty przecite przez brzeg liczymy z wag 0.5, natomiast obiekty

znajdujce si w naronikach obrazu - z wag 0.25.

3.Wykorzysta ide ramki bezpieczestwa, biorc pod uwag cae obiekty,

a nie ich czci. Na obrazie zaznacza si ramk i do analizy bierze si obiekty

zawarte wewntrz ramki oraz przecite przez dwa jej brzegi, np. prawy i dolny.

Pomiary podstawowych parametrw

A teraz przykady czsto

uywanych cech

Pole powierzchni.

Sprowadza si do zliczenia punktw obrazu nalecych do

interesujcego obszaru.

Dugo krawdzi.

Zliczanie punktw brzegowych,

Zliczanie punktw brzegowych z uwzgldnieniem pooenia,

rednia z dugoci zliczonych po wewn. i zewn. stronie brzegu

figury, Przyblianie figury odpowiednim wieloktem,

Przyblianie dugoci brzegu liniami krzywymi,

ANALIZA OBRAZU POMIARY Pomiary wykonywane na obrazach

ANALIZA OBRAZU

POMIARY Dugoci rzutw

Zasada Cauchyego:

0

)( dDL gdzie: L - obwd, - kt rzutu, D() - dugo rzutu.

gdzie: N0, N90, N45, N135 - rzuty figury

dla wybranych kierunkw rzutowania

a - odlego punktw siatki )](

2)([

413545900 DD

dDDaL

Rzutem D() figury w kierunku bdziemy nazywali dugo odcinka prostopadego do kierunku rzutowania, przecinajcego wszystkie proste o kierunku , ktre trafiaj w

analizowan figur.

D()

Created using UNREGISTERED Top Draw 8/10/96 8:23:38 PM

Figura wypuka

Korzystajca z powyszej zasady formua Croftona do pomiaru dugoci brzegu figury:

ANALIZA OBRAZU POMIARY Dugoci rzutw

Figura wklsa - w rejonie wklsoci proste przecinajce figur maj

wicej ni dwa punkty wsplne z brzegiem figury. Wyznaczamy rzuty

czstkowe D1 i D2.