Bartlane cable picture transmission system

1
ISTORIJAT
Bartlane cable picture transmission system
Prenos slike izmedu Londona i New Yorka Slaba
kvaliteta slike Rane dvadesete godine prošlog
vijeka Pet sivih nivoa (kasnije 15)
2
UVOD
Kalsifikacija slika
3
UVOD (...)
Digitalnu sliku definišemo kao odmjerenu,
kvantovanu funkciju dvije varijable koja je
generisana optickim sredstvima, odmjerena u
jednako razmaknutim tackama i kvantovana jednakim
intervalima amplitude.

• Obrada slike ulaz slika, izlaz slika

• Analiza slike ulaz slika, izlaz rezultat
  mjerenja (parametri)

• Razumijevanje slike ulaz parametri slike, izlaz
  visoki nivo deskripcije

4
PRIMJENA
Medicinske primjene engl. Computer Assisted
Radiology/Surgery Poboljšanje kontrasta slika
Pseudokoloriranje slika za bolju vidljivost
Rekonstrukcija slika iz projekcija (CT) Analiza
slika Registracija slika (CT, MR, itd.)
Komunikacije Prenos slike Televizija, fax,
multimedia Kompresija slike Arhiviranje
slike Baze slika
5
PRIMJENA()
Daljinska snimanja engl. remote sensing Slike
iz velike udaljenosti (sateliti, avioni)
Geologija (nalazišta nafte i minerala)
Poljoprivreda (bolesti, prinosi, vegetacija)
Meteorologija (oblaci, atmosfera) Ekologija
(zagadenja, oceani, ledenjaci) Šumarstvo
Vojne i policijske primjene
Astronomija Poboljšanje slika zvijezda
dobivenih teleskopima uklanjanje optickih
izoblicenja uklanjanje atmosferskih izoblicenja
6
PRIMJENA()
Industrijske primjene Nadzor i mjerenja
proizvodnih procesa Industrijska kontrola
kvalitete Upravljanje proizvodnih procesa
Robotika autonomna vozila Robotika
inteligenti strojevi
Ostale primjene obrade slike Nuklearna fizika
Biologija Mikroskopija (histologija) Radar,
sonar (poboljšanje slika) Vojne primjene
(navodenje, pracenje letjelica) Policijske
primjene (otisci prstiju, slike osoba)
7
PRIMJER UKLANJANJA SMETNJI
Slika površine Marsa sa smetnjama u prenosu
8
PRIMJER POBOLJŠANJA SLIKE
Poboljšanje kontrasta i isticanje rubova na
slici grudnog koša
9
PRIMJER RESTAURACIJE SLIKE
Uklanjanje zamucenosti usljed jednolikog
pomicanja kamere tokom snimanja
10
PRIMJERI AUTOMATSKE INTERPRETACIJE SLIKE
Prepoznavanje slova (automatic character
recognition) Industrijske aplikacije (roboti za
sastavljanje i inspekciju proizvoda)
Prepoznavanje objekata u vojnim primjenama
Automatska obrada otisaka prstiju
Interpretacija medicinskih slika
11
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE
Dvodimenzionalna slika se može posmatrati kao
funkcija dvije realne varijable, npr., a(x,y),
gdje je a amplituda (što odgovara svjetlini)
slike na poziciji datoj realnim koordinatama
(x,y).
Digitalna slika am,n u 2D diskretnom prostoru
se izvodi iz analogne slike a(x,y) iz 2D
kontinualnog prostora procesom odmjeravanja koji
se naziva digitalizacija.
12
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE (...)
Korespondencija izmedu fizicke i digitalne slike
13
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE (...)
Rijec skeniranje (scanning) koristimo da oznacimo
selektivno adresiranje specificnih lokacija
unutar slike. Svaki od malih podregiona slike u
procesu skeniranja se naziva element slike ili
piksel (pixel). Pravougaona matrica za skeniranje
je poznata pod imenom raster.
U slucaju trtodimenzionalnih slika svaki od malih
podregiona slike u prostoru se naziva voksel
(voxel).
Odmjeravanje (sampling) oznacava mjerenje
svjetline na mjestu svakog piksela. Odmjeravanje
se obicno izvodi sa uredajima koji su osjetljivi
na svjetlost i koji proizvode napon
proporcionalan intenzitetu svjetlosti u svakom
pikselu slike.
Gustina odmjeravanja (sampling density) digitalne
slike je broj odmjerenih tacaka po jedinici mjere
(npr., piksela po milimetru) u domenu slike.
Reciprocna vrijednost gustine odmjeravanja je
razmak piksela.
14
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE (...)
Kvantizacija (quantization) je metod
predstavljanja izmjerenih vrijednosti cijelim
brojevima. Senzori slike su uobicajeno praceni
analogno/digitalnim konvertorima koji generišu
broj proporcionalan naponu.
Rezolucija u nivou sivila (gray scale resolution)
je broj nivoa sivila po jedinici mjere amplitude
slike (jacine osvjetljenosti slike). Smještajuci
digitalnu sliku sa 8-bitnim bajtovima, npr., vodi
skali od 256 nivoa sivila.
15
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE (...)
Proces digitalizacije slike
16
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE (...)
Ilustracija gustine odmjeravanja
17
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE (...)
Ilustracija rezolucije u nivou sivila
18
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE (...)
Uvecanje (magnification) se odnosi na odnosa
velicina objekta na slici i objekta na sceni koji
slika prikazuje.
Apslutna sjajnost nekog objekta je od manjeg
znacaja od relativne sjajnosti (kontrast). Dva
objekta iste objektivne sjajnosti (luminance)
mogu izazvati razlicit subjektivni osjecaj
sjajnosti (brightness). Takode, subjektivni
osjecaj velicine predmeta može da zavisi od
njegove osvjetljenosti.
Kontrast je razlika u sjajnosti dvije susjedne
površine.
19
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE (...)
Racunarska grafika (computer graphics)
predstavlja obradu i prikaz slika stvari koje
postoje samo kao zamisli ili kao matematicki
opis, a ne kao stvani objekti. Racunarska grafika
ukljucuje i computer art, korištenje sistema za
digitalnu obradu slike kao medija za umjetnicki
izraz.
Computer vision (vizuelna inspekcija pomocu
racunara) se bavi razvojem sistema koji su u
mogucnosti da inerpretiraju sadržaj prirodnih
scena.
20
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE (...)
Jedna od klasifikacija dijeli digitalne slike na
binarne, gray-scale i multispektralne slike. Kod
binarnih slika vrijednost svjetline u svakoj
tacki (pikselu) se kvantuje sa 0 (crno) ili 1
(bijelo). Gray-scale slike imaju više nivoa
sivila, što znaci da je svjetlini u svakoj tacki
pridružena jedna brojcana vrijednost iz konacnog
skupa (cesto 0-255, 0-crno, 255-bijelo). Multispek
tralne slike cine podskup fizickih slika koje
imaju više od jedne lokalne osobine definisane u
svakoj tacki. Primjer su tri-spektralne (red,
green, blue) slike
21
SISTEMI ZA DIGITALNU OBRADU SLIKE
22
SISTEMI ZA DIGITALNU OBRADU SLIKE
Digitalna obrada slike izuzetno je složena i
numericki zahtijevna Upotreba racunara opšte
namjene (off line) Specijalizovani sklopovi za
rad u realnom vremenu Digitalni signal
procesori Specijalizovane arhitekture za obradu
slike Multiprocesorski i distribuirani sustavi
23
OSNOVNE OBLASTI DIGITALNE OBRADE SLIKE
Reprezentacija i modeliranje slike
(representation and modeling) Poboljšanje slike
(image enhancement) Obnavljanje slike (image
restoration) Analiza slike (image analysis)
Rekonstrukcija slike iz projekcija (image
reconstruction from projections) Kompresija
slike (image compression)
24
OSNOVNE OBLASTI DIGITALNE OBRADE SLIKE (...)
Reprezentacija slike Sistemi ortogonalnih
funkcija dvije varijable Transformacije slike
(Fourier i dr.) Predstavljanje slike pomocu
komponenti u drugoj domeni Linearni sistemi
za obradu slike (FIR, IIR) Nelinearni sistemi
za obradu slike
25
OSNOVNE OBLASTI DIGITALNE OBRADE SLIKE (...)
Poboljšanje slike poboljšanje kontrasta i
rubova (contrast and edge enhancement)
pseudokoloriranje (pseudocoloring) uklanjanje
šuma izoštravanje Algoritmi su interaktivni i
aplikacijski ovisni
26
OSNOVNE OBLASTI DIGITALNE OBRADE SLIKE (...)
Obnavljanje slike Obnavljanje ili restauracija
slike Iz zamucene i šumne slike se pronalazi
ocjena (estimate) originalne slike
Uklanjanje ili smanjivanje degradacija unesenih
od strane senzora ili okoline Uklanjanje
zamucenosti (loš fokus), geometrijskih
izoblicenja ili nelinearnosti Uklanjanje
smetnji
27
OSNOVNE OBLASTI DIGITALNE OBRADE SLIKE (...)
Analiza slike Mjerenje (ekstrakcija)
informacije iz slike sa svrhom dobivanja opisa
Primjeri klasifikacija objekata sa proizvodne
linije mjerenje velicine i orijentacije krvnih
zrnaca upravljanje robota upravljanje aviona
na osnovu slika prikupljenih tokom leta
28
OSNOVNE OBLASTI DIGITALNE OBRADE SLIKE (...)
Rekonstrukcija slike iz projekcija Posebna
klasa problema obnavljanja slike 2D ili 3D
objekt se rekonstruira iz nekoliko 1D
projekcija Svaka projekcija se dobije na osnovu
paralelnih rentgenskih zraka koje prolaze kroz
objekt Upotreba medicina (CT, MR),
astronomija, radar, geologija, nedestruktivno
testiranje objekata
29
OSNOVNE OBLASTI DIGITALNE OBRADE SLIKE (...)
Kompresija slike Slike su memorijski
intenzivne Tehnike kompresije pokušavaju
smanjiti broj bitova potrebnih za spremanje
slike bez ili sa gubitkom informacije Primjene
arhiviranje slika i dokumenata, prenos slike,
komunikacije, tele-conferencije, multimedia