DIGITALNA OBRADA SLIKE

Softver za obradu slike

Ognjen Joldžić, 21/04Zlatko Dejanović, 16/04

Daniel Kurtjak, 50/04

2

Zadaci

• kreirati softver za obradu slike (rad sa binarnim slikama)• potrebne funkcije

- isjecanje

- brisanje

- invertovanje

- rotacija (za n*90°, slika u ogledalu)

- detekcija iskošenja i ispravljanje

- uklanjanje šuma• proizvoljna tehnologija za implementaciju

3

Proširenja osnovnog zadatka

• rad sa slikama u boji i sivim slikama

• rad sa histogramima

• morfologija

• dodavanje šuma

• konverzija tipova slika

• “undo” opcija

4

Osnovni koncepti implementacije

• C# (.NET 2.0)

• modularni pristup

• jednostavno unapređivanje

SlikaLib

Geometrijske operacije (Ognjen.dll)

Osnovni interfejs

Morfološke operacije (Zlatko.dll)

Detekcija zakrivljenja (SkewDetection.dll)

Filtriranje (Kurtjak.dll)

5

Podržani tipovi slika

• bmp

• jpeg

• png

• gif

• tiff

• moguća konverzija između svih tipova

6

Osnovni interfejs

Glavni prozor

Prozori za slike

7

SlikaLib

• biblioteka sa osnovnim klasama

• distribucija u vidu .dll datoteke

• objekti u osnovnoj klasi (Slika):- objekat klase Bitmap (.NET)

- width (int)

- height (int)

- ImgType (RGB, Gray, Binary)

- ostale vrijednosti (buffer, maxValue, minValue...)

8

Osnovne operacije

• Crop (isijecanje)

- zadržavanje selektovanog dijela slike

Slika rez = new Slika(sirina, visina, original.ImageType); for (int i = ax, m = 0; i < ax + sirina; i++, m++) for (int j = ay, n = 0; j < ay + visina; j++, n++) if (original.ImageType == imgType.rgb) rez.setPixelRGBAt(m, n, original.getPixelRGBAt(i, j)); else rez.setPixelAt(m, n, original.getPixelAt(i, j)); return rez;

9

Osnovne operacije

• Cut

- funkcija “suprotna” crop

- selektovani dio slike se odbacuje

• Negativ

- kreiranje inverzne slike

- zavisi od tipa (u boji, siva, binarna)

10

Osnovne operacije

• Rotacija za n*90°

- n=±1

- promjena dimenzija slike

• Slika u ogledalu (flip)

- u odnosu na vertikalnu osu

- u odnosu na horizontalnu osu

- dimenzije slike su iste

11

Osnovne operacije

• Konverzija broja boja

- RGB -> Siva -> Binarna

- obrnuta konverzija nije moguća

- neke funkcije moguće samo za određeni tip slike

- jednostavni algoritmi za konverziju

12

Matematička morfologija

• Strukturni element

- opis

- podešavanje

- struktura u memoriji

- primjer osnovnog strukturnog elementa:

(-1,-1), (-1,0), (-1,1), (0,-1), (0,0), (0,1),

(1,-1), (1,0), (1,1)

13

Matematička morfologija

• Dilatacija

- proširivanje slike

- osnovne ideje realizacije

- funkcije getFirst() i hasNext()

- rubni pikseli

- smještanje rezultata

14

Matematička morfologijapublic static Slika dilatacija(Slika slika){ if ((strElement != null) && (strElement.hasElement())) { Slika copy = slika.getImgCopy(); Slika s = new Slika(copy.Width, copy.Height, imgType.binary); for (int i = 0; i < s.Width; i++) for (int j = 0; j < s.Height; j++) s.setPixelAt(i, j, 1); for (int i = 0; i < copy.Width; i++) for (int j = 0; j < copy.Height; j++) if (copy.getPixelAt(i, j) == 0) { element e = strElement.getFirst(); if (!(((e.x + i) < 0) || ((e.x + i) >= copy.Width) || ((e.y + j) < 0) || ((e.y + j) >= copy.Height))) s.setPixelAt((e.x + i), (e.y + j), 0); while (strElement.hasNext()) { e = strElement.getNext(); if (!(((e.x + i) < 0) || ((e.x + i) >= copy.Width) || ((e.y + j) < 0) || ((e.y + j) >= copy.Height))) s.setPixelAt((e.x + i), (e.y + j), 0); } } slika = s; } else { MessageBox.Show("Strukturni element je prazan skup! Postavite strukturni element.", "Greška"); } return slika;}

15

Matematička morfologija

• Erozija

- eliminisanje rubnih piksela slike

- osnovne ideje slične kao kod dilatacije

- uvođenje logičke promjenljive flag koja određuje da li će piksel biti iscrtan

16

Matematička morfologijapublic static Slika erozija(Slika slika){ if ((strElement != null) && (strElement.hasElement())) { Slika copy = slika.getImgCopy(); Slika s = new Slika(copy.Width, copy.Height, imgType.binary); for (int i = 0; i < s.Width; i++) for (int j = 0; j < s.Height; j++) s.setPixelAt(i, j, 1); for (int i = 0; i < copy.Width; i++) for (int j = 0; j < copy.Height; j++) if (copy.getPixelAt(i, j) == 0) { bool flag = true; element e = strElement.getFirst(); if (!(((e.x + i) < 0) || ((e.x + i) >= copy.Width) || ((e.y + j) < 0) || ((e.y + j) >= copy.Height))) if (copy.getPixelAt((e.x + i), (e.y + j)) == 1) flag = false; while (strElement.hasNext()) { e = strElement.getNext(); if (!(((e.x + i) < 0) || ((e.x + i) >= copy.Width) || ((e.y + j) < 0) || ((e.y + j) >= copy.Height))) if (copy.getPixelAt((e.x + i), (e.y + j)) == 1) { flag = false; break; } } if(flag) s.setPixelAt(i, j, 0); } slika = s; } else { MessageBox.Show("Strukturni element je prazan skup! Postavite strukturni element.", "Greška"); } return slika;}

17

Matematička morfologija

• Primjer (original, dilatacija, erozija):

18

Matematička morfologija

• Otvaranje

- erozija + dilatacija istim str.el.

public static Slika otvaranje(Slika s)

{

return dilatacija(erozija(s));

}

19

Matematička morfologija

• Zatvaranje

- dilatacija + erozija istim str.el.

public static Slika zatvaranje(Slika s)

{

return erozija(dilatacija(s));

}

20

Filtriranje

• Filteri

- uniformni

- Gausov

- median

- Laplasov

• Šumovi

- salt & pepper

21

Filtriranje

• osnovne ideje

• obraćanje pažnje na rubne piksele funkcijom getImgBoundary()

• analogija sa Matlab-om u realizaciji funkcija imFilter() i fSpecial()

• podrazumijevani parametri

Filtriranje

22

Salt & Paper Average Gauss Median Laplacian

Filtriranje public static Slika imFilter(Slika slika, float[,] kernel, int sirina, int visina, string ivicniTip)

{

...

for (int i = 0; i < copy.Width; i++)

for (int j = 0; j < copy.Height; j++)

{

float[,] f = getImgBoundary(copy, sirina, visina, i, j, ivicniTip);

float sum = 0;

for (int ii = 0; ii < sirina; ii++)

for (int jj = 0; jj < visina; jj++)

sum += f[ii, jj] * kernel[ii, jj];

}

...

return slika;

}

public static float[,] getImgBoundary(Slika slika, int sirina, int visina, int red, int kolona, string ivicniTip)

{

if (ivicniTip.Equals("zeros"))

{. . .}

else if (ivicniTip.Equals("symmetric"))

{. . .}

else if (ivicniTip.Equals("replicate"))

{. . .}

else if (ivicniTip.Equals("circular"))

{. . .}

return retValue;

}

23

24

Filtriranje

public static float[,] fSpecial(string type, int width, int height, float sigma, float alpha)

{ float[,] f = new float[width, height]; if (type.Equals("average")) {. . .} else if (type.Equals("laplacian")) {. . .} else if (type.Equals("gaussian")) {. . .}

return f;}

25

Filtriranje• Median filtarpublic static Slika medfilt2(Slika slika, int sirina, int visina, string boundaryType) { slika.makeBuffer(); Slika copy = slika.getImgCopy(); for (int i = 0; i < copy.Width; i++) for (int j = 0; j < copy.Height; j++) { float[,] f = getImgBoundary(copy, sirina, visina, i, j, boundaryType); for (int ii = 0; ii < sirina * visina - 1; ii++) for (int jj = ii; jj < sirina * visina; jj++) if (f[ii / sirina, ii % sirina] > f[jj /sirina, jj % sirina]) { float tmp = f[ii / sirina, ii % sirina]; f[ii / sirina, ii % sirina] = f[jj / sirina, jj % sirina]; f[jj / sirina, jj % sirina] = tmp; } slika.setPixelAt(i, j, f[sirina / 2, visina / 2]); } return slika; }

26

Filtriranje• Salt & pepper šum public static Slika imNoise(Slika s, string noiseType, float freq) { if (noiseType.Equals("salt & pepper")) { int f = (int)(freq * 100); Random r = new Random(); for (int i = 0; i < s.Width; i++) for (int j = 0; j < s.Height; j++) { int rdm = r.Next(0, 100); if (rdm < f / 2) s.setPixelAt(i, j, 0); else if (rdm >= (100 - f / 2)) s.setPixelAt(i, j, 1); } return s; } throw new Exception("Nije dobar parametar"); }