Filtry
-
Upload
melodie-cantu -
Category
Documents
-
view
56 -
download
4
description
Transcript of Filtry
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Plan wykładu
Przegląd dostępnych filtrów Zastosowanie filtrów na różnych etapach pracy systemu Dalsze badania
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Podział filtrów
Operacje na pojedynczym pikselu Operacje na grupie pikseli
Operacje na histogramie obrazu Obrót / skalowanie obrazu Techniki złożone
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry punktowe
Funkcja liniowa Funkcja potęgowa Funkcja logarytmiczna
Zastosowanie Polepszenie kontrastu Polepszenie ostrości obrazu
)],([),( yxIfyxI inout
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Funkcja liniowa
Skalowanie Umożliwia skalowanie zakresu
dynamicznego w wybranych przedziałach
222255
2255)2(
)2,1(112
12)1(
11
1
),(
rIdlasr
srI
rrIdlasrr
ssrI
rIdlar
sI
yxI
inin
inin
inin
out
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Funkcja potęgowa
Korekcja Gamma Obraz po przekształceniu nie traci
naturalnego wyglądu
45,0),(),( gdzieyxIyxI inout
0
50
100
150
200
250
1 51 101 151 201 251
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Funkcja logarytmiczna
Kompresja poziomów szarości Naturalny wygląd obrazu Zmniejszenie informacji w obrazie
1)(max255
1
)ln(*
)1),(ln(),(
,
Ic
b
cb
yxIayxI
yx
inout
0
50
100
150
200
250
1 51 101 151 201 251
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry punktowe - przykłady
Obraz
Logarytm
Skalowanie
Gamma
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry punktowe - przykłady
Obraz
Logarytm
Skalowanie
Gamma
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry punktowe - przykłady
Obraz
Logarytm
Skalowanie
Gamma
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry punktowe
Zalety:Umożliwiają polepszenie kontrastu obrazu
Zwiększają ostrość
Wady:Przejaskrawienie obrazuTrudny dobór optymalnych parametrów
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry przestrzenne
Filtry dolnoprzepustowe Uśredniający Gauss Mediana
Filtry górnoprzepustowe Roberts Prewitt Sobel
Laplacian
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry dolnoprzepustowe
Usuwanie drobnych szumów Wygładzanie obrazu Rozmazywanie konturów
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtr uśredniający
Filtr liniowy Łagodne wygładzenie obrazu
111
111
111
9
1
group
inout II9
1
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtr Gaussa
Filtr wykorzystujący funkcje potęgową Mocniejsze wygładzenie przy krótszym czasie działania
2
22
222
1),(
yx
eyxG
121
242
121
16
1
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtr Medianowy
Filtr nieliniowy Dobrze usuwa szumy z obrazów jednocześnie nie eliminując ważnych informacji
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry dolnoprzepustowe
Obraz
Gauss
Uśredniający
Mediana
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry górnoprzepustowe
Poprawa ostrości obrazu Wykrywanie konturów W przypadku zaszumionych obrazów niedoskonałości zostaną wyolbrzymione.
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtr Roberts’a
Metoda gradientowa
000
010
100
xR
000
010
001
yR
||||||
|| 22
yx
yx
RRR
RRR
y
I
x
II
,
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtr Prewitt’a
Metoda gradientowa
111
000
111
xP
101
101
101
yP
||||||
|| 22
yx
yx
PPP
PPP
y
I
x
II
,
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtr Sobel’a
Metoda gradientowa
121
000
121
xS
101
202
101
yS
22||
||||||
yx
yx
ssS
SSS
y
I
x
II
,
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtr Laplacian
Metoda wykorzystująca właściwości drugiej pochodnej
111
181
111
2
2
2
2
,),(y
I
x
IyxL
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry górnoprzepustowe
Obraz
Prewitt
Roberts
Sobel
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Operacje na histogramie
Rozciąganie Dopasowanie Wyrównanie
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Rozciąganie histogramu
Zwiększenie zakresu dynamicznego obrazu, które poprawia kontrast oraz ostrość
Nie działa dla obrazów o charakterystycznym histogramie
minmax
min),(*)12(),(
yxI
yxI inBout
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Wyrównanie histogramu
Dąży do równomiernego rozproszenia poziomów szarości w obrazie wyjściowym Polepszenie kontrastu
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Wyrównanie histogramu
pikseliliczbaKgdzieKIhIp /)()(
szarośzapoziomyngdzieipiDn
i
0
)()(
.
)12(1
)(
0
0
0
orginalobrazuwartośaniezerowapierwszaD
D
DIDI
in
B
in
ininout
Algorytm:
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Dopasowanie histogramu
Dąży do takiego przemieszczenia poziomów szarości, aby histogram obrazu wejściowego był jak najbardziej zbliżony do zadanego histogramu. Ujednolicenie jasności obrazów
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Dopasowanie histogramu
Algorytm: Stworzenie histogramu obrazu
wejściowego hIn i wyjściowego hOut
Normalizacja histogramów
Obliczenie funkcji przyrostu
pikseliliczbaKgdzieKIhIp /)()(
szarośzapoziomyngdzieipiDn
i
0
)()(
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Histogram - przykładyObraz
Wyrównanie
Rozciąganie
Dopasowanie
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Histogram
Minimalizacja różnic między obrazami z różnych źródeł Poprawa ostrości i kontrastu
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtry złożone - techniki
Kuwahara Canny Unsharp Masking LogAbout GammaAbout
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtr Kuwahra
Filtr nieliniowy Dobre wygładzanie obrazu Brak zacierania krawędzi Algorytm: Dla każdego regionu: Wynik:
region
insr In
I1
region
srin II 2)(
)()min( rIIr sroutregiony
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Filtr Canny
Optymalizacja wykrywania krawędzi Algorytm: Filtr Gaussa Filtr Sobel Znalezienie kierunku krawędzi jako Określenie kierunku Śledzenie pikseli w kierunku krawędzi i
usuwanie zbędnych pikseli Progowanie
)/(tan 1xy SS
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Unsharp Masking
Wyostrzanie obrazu Eliminacja drobnych szumów Algorytm: I(x,y) = Gauss(Iin(x,y)) Ihp(x,y) = Iin(x,y) – I(x,y) Ihp(x,y) = 0 dla Ihp(x,y) < próg Iout(x,y) = Iin(x,y) + a*Ihp(x,y)
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Metoda LogAbout
Polepszenie wykrywania krawędzi
Filtr górno-przepustowy
Filtrlogarytmiczny
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Metoda HistAbout
Polepszanie wykrywania krawędzi
Rozciąganie histogramu
Gauss
LogAbout
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Metoda GammaAbout
Polepszenie wykrywania krawędzi
Gamma
Gauss
LogAbout
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Gdzie stosować filtry?
Obraz wejściowy Detekcja Normalizacja
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Obraz wejściowy
Problemy: Zakłócenia obrazu
Rozwiązanie: Filtr Gaussa Filtr Medianowy
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Obraz wejściowy/Detekcja
Problem: Ciemny obraz
Rozwiązanie: Rozciąganie histogramu Korekcja Gamma GammaAbout
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Detekcja
Problem: Wykrywanie krawędzi
Rozwiązanie: Filtr Roberts Filtr Prewitt Filtr Sobel Metoda Canny’ego
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Normalizacja kształtu
Problem: Brak unifikacji rozmiarów Rozwiązanie: Skalowanie
Problem Obrócona twarz Rozwiązanie: Obrót
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Normalizacja oświetlenia
Problem: Nierównomierne oświetlenie twarzy
Rozwiązanie: Operacje na histogramie
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Zastosowanie filtrów
Poprawa jakości pobranego obrazu Polepszenie wydajności metod detekcji obiektów Normalizacja obrazu Normalizacja oświetlenia
Rozpoznawanie Twarzy i Systemy Biometryczne
2005/2006
Co dalej ??
Normalizacja oświetlenia nadal pozostaje polem do dalszych badań Rozjaśnianie obrazów ciemnych