8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

1/39

2/4/2016

1

PRELUCRAREA IMAGINILOR 

BIOMEDICALE 

2015/2016 

Prof. Dr. Ing. Constantin VERTAN 

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Chestiuni administrative

Cursul 

1 

 Aplicatii ale PAI

- nemedicale

-biomedicale

Notiuni fundamentale

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

2/39

2/4/2016

2

Chestiuni administrative

Cod curs: 14.S.08.O.111 - 4 puncte credit 

Curs: 2 ore/ saptamana 

Laborator: 2 ore/ saptamana, cu subgrupa 

Punctare: 40 puncte lucrare verificare 12 aprilie 

40 puncte lucrare verificare 17 mai 

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

 puncte co ocv u e a orator ( 20 test laborator 

0 puncte prezenta laborator  ) 

Chestiuni administrative

Laborator ( B138  ): 

S.l. Dr. Ing. Marta ZAMFIR 

Birou ( B139 

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

http://alpha.imag.pub.ro/cursuri 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

3/39

2/4/2016

3

Chestiuni administrative:

Bibliografie

tiparit :C. Vertan, M. Ciuc:“Tehnici fundamentale dePrelucrarea si Analiza Imaginilor”,

Ed. MatrixROM, Bucuresti, 2007.

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

on-line: 

http://alpha.imag.pub.ro/cursuri 

 Aplicatii ale PAI

Ima ini de “consum”

Imagistica satelitara

Supraveghere

 Aplicatii industriale

Protectia proprietatii intelectuale

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

  …

Domeniul bio-medical

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

4/39

2/4/2016

4

 Aplicatii ale PAI:

imagini “de consum”

orec a mag n or n apara u o o:

ochi rosii

iluminare

puncte defecte si praf 

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Gestiunea colectiilor de imagini

Corectia iluminarii

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

5/39

2/4/2016

5

Corectia automata a

efectului de ochi rosii

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Infrumusetare

automata

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

6/39

2/4/2016

6

Infrumusetare automata

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Detectia automata a

continutului “sensibil”:

“family filter”

Renoir :

“Nud”

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

7/39

2/4/2016

7

Gestiunea colectiilor de imagini

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Rezultatul cautarii de imagini

Examplu: nufar galben

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

8/39

2/4/2016

8

 Aplicatii ale PAI:

imagini satelitare

n erpre area au oma a a mag n

Compresie

Gestiunea continutului

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

9/39

2/4/2016

9

IKONOS

QuickBird

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

10/39

2/4/2016

10

Imagistica satelitara

SPOT (1: 1986, … 5: 2002) : 2.5m panchromatic

10m multispectral

60Km x 60 Km

IKONOS (1999) : 1m pan/ 4m multispectral

EROS (2001) : 0.67m hyperesantionat panchromatic

9Km x 9 Km

QuickBird (2001) : 0.61m pan/ 2.4m multispectral

16.5Km x 16.5 Km

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

 Aplicatii ale PAI:

supraveghere

Securitatea incintelor

Prevenirea furtului la statiile de benzina

Prevenirea copierii la examene ?

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Biometrie

Protectia persoanei

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

11/39

2/4/2016

11

Identificarea persoanelor

Iris Amprenta digitalaFata

01110010111…..

Recunoastere ?

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Eye tracking and

measurement

eye surgery

driver fatigue detection

media and publicity

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

12/39

2/4/2016

12

 Aplicatii ale PAI:

sky is the limit....

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

 Aplicatii ale PAI:

imagistica medicala

ar e a mo u u e o nere a mag n ;

diferite modalitati imagistice

Interpretarea automata a imaginii

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

13/39

2/4/2016

13

Raze X

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

14/39

2/4/2016

14

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

PACS

Osteoporosis screening

ROI 0 

Calcaneal X-ray

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

15/39

2/4/2016

15

Mamografii standard din baza MIAS.

normal mase chistice maligne

Radiological characterization of

breast masses (BI-RADS) (Univ. of Calgary)

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

16/39

2/4/2016

16

Content-based retrieval and analysis:

benign mass example

Content-based retrieval and analysis:

malignant tumor example

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

17/39

2/4/2016

17

X-ray CT

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

18/39

2/4/2016

18

NMR tomograhy Rezonanta magnetica

nucleara RMN

RMN

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

19/39

2/4/2016

19

Ultrasunete

1 - 18 MHz

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

 

300 – 16 m (lungime de unda)

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

20/39

2/4/2016

20

Spectru

 vizibil

350nm 750nm

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Timpan

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

21/39

2/4/2016

21

Melanoame de piele

Descrierea automata: criteriul ABCD A - asimetrie

B - bordura

C - culoarea

D - diametrul

Problema : stabilitatea achizitieiculorii

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Retina

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

22/39

2/4/2016

22

Iris

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

23/39

2/4/2016

23

Limba

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Histologie

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

24/39

2/4/2016

24

Radiatie

termica

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Imagini termografice

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

25/39

2/4/2016

25

FLIR One

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR 

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

26/39

2/4/2016

26

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR 

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

27/39

2/4/2016

27

Notiuni fundamentaleCursul 

1 

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

28/39

2/4/2016

28

 Tentative de definire

Ima e rocessin holds the ossibilit of   

developing the ultimate machine that could 

 perform the visual functions of all living beings.

(Anil K. Jain, 1989)

Prelucrarea si analiza imaginilor reprezinta un 

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

ansamblu de metode de transformare si interpretare a informatiei vizuale, reprezentate 

in forma digitala.

Vizualizare Grafica pec z e Calculator 

Prelucrarea Imaginilor 

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Multimedia

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

29/39

2/4/2016

29

Notiuni fundamentale

 

Pixelul

Clasificari

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Sistemul tipic de PAI

Com unere la nivel fizic :

- senzor (traductor)

- esantionare si cuantizare

- sistem de calcul

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

30/39

2/4/2016

30

Sistemul tipic de PAI

Compunere la nivel logic

(in sistemul de calcul):

Compresie

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Compresie

Compresia:

Reducerea cantitatii de informatie (date) necesara

stocarii/ transmiterii imaginii.

Compresie JPEG;Raport compr.=50

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

31/39

2/4/2016

31

 AnalizaImbunatatire Restaurare Segmentare

Imbunatatirea:

 

ale imaginii

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

 AnalizaImbunatatire Restaurare Segmentare

Restaurarea:

Reducerea degradarilor

deterministe ale imaginii:

- focalizare

--

- defecte de optica ….

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

32/39

2/4/2016

32

 AnalizaImbunatatire Restaurare Segmentare

Segmentare:

imaginii (scenei)

in partile sale

constituente.

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

 AnalizaImbunatatire Restaurare Segmentare

 Analiza:

 

relatiilor dintre ele; decizii/ clasificari …

De la obiecte la numere (functii, schite, ...):

  ….

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

33/39

2/4/2016

33

Cursul 1 

Definitii si Clasificari

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Ce este imaginea ?

Imaginea este un ansamblu de valori plasate

dupa o forma spatiala de dimensiune supra-unitara

 p an, vo um, ... ar nu o reap a .

Simplist, imaginea poate fi interpretata ca untablou sau matrice.

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

34/39

2/4/2016

34

Elementul de baza al unei imagini

 picture element = pixel

O mica analogie :

Imagine = mozaic sau puzzle

Pixel = pietricica din care se construieste mozaicul

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Caracteristicile pixelului

 pozitie : linie, coloana

dimensiune

imagine

valoare

forma

legatura cu realitatea fizica

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

35/39

2/4/2016

35

Dimensiunea pixelului

Ce dimensiune are in scena reala obiectul care

 

Dimensiune pixel = 1/ Rezolutie

Ex: un document scanat

300 dpi 1 pixel = 1/ 300’’

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Forma pixelului

Esantionare

Problema acoperirii planului.

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

36/39

2/4/2016

36

Ce fel de valori sunt in imagine ?

Valori digitale: numere reprezentate cu un numar 

finit de biti, dupa un format standard pentru un

calculator [digital].

Digital Numeric

Rezultatul oricarui calcul este numeric, dar nuorice numar este digital.

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Clasificarea imaginilor dupa tipul valorilor

Imagini scalare

Orice valoare e un scalar:

 

imagini alb-negru (cu nivele de gri)

Imagini vectoriale

 

este un “sandwich” de imagini scalare.

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

37/39

2/4/2016

37

Imagini vectoriale

Imagini color: vectori de 3 componente

(R, G, B) - reprezentare tipica, dar nu unica

Imagini satelitare: vectori de 3 - 200 componente

Imagini termografice: vectori de 2 - 5 componente

in banda de infrarosu

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Clasificarea imaginilor dupa semnificatia valorilor

Imagini de intensitate

Valorile sunt direct proportionale cu marimea

z ca masurata n scena.

Imagini indexateValorile NU proportionale cu marimea fizica

masurata in scena.

Valorile sunt indici (adrese) intr-un tabel asociat

imaginii, in care se gaseste informatia de intensitate.

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

38/39

2/4/2016

38

LUT - Look Up Table (mecanismul de indexare)

k 

0

1 …

imagine

tabel asociat

…

k 

…

vk1, vk2 … vkN

numar e n e(adresa/ index)

valori deintensitate

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

Imagini color indexate

k …

0

1

…

imagine

R k , Gk , Bk 

tabel de culoare

k 

…

Imagine tabela de culoare Afisare

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN 

8/17/2019 Introducere in prelucrare de imagini

39/39

2/4/2016

Valoarea pixelului vs. conventii de afisare

Imaginea ce se vede pe un ecran nu este neaparat informatia realaachizitionata din scena investigata.

In general, imaginilor li se adauga si conventiile de afisare a valorilor,

ce sunt stabilite de utilizator.

Aceste conventii sunt deci subiective si independente de continutul

imaginii.

Actiunea este de modificare a perceptiei vizuale a imaginii, si nu

a continutului imaginii.

LABORATORUL DE ANALIZA ŞI PRELUCRAREA IMAGINILOR - LAPI

C. VERTAN