DİJİTAL GÖRÜNTÜ İŞLEME Doç. Dr. Oğuz Güngör Karadeniz Teknik Üniversitesi Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Bölümü 61080 Trabzon ogungor@ktu.edu.tr 28.04.2017

Morfolojik İşlemler Nedir? Kaynaklar: 1-DrBrianMacNamee,University of Dublin,Lecture Notes, http://www.ucd.ie/research/people/computerscience/drbrianmacnamee/, 2-Peters, Richard Alan, II, "The Fourier Transform", Lectures on Image Processing, Vanderbilt University, Nashville, TN, April 2008, Available on the web at the Internet Archive, http://www.archive.org/details/Lectures_on_Image_Processing. 3-“Digital Image Processing”, Rafael C. Gonzalez & Richard E. Woods, Addison-Wesley, 2002 4-Matlab help documents 5- http://www.yildiz.edu.tr/~bayram/sgi/Morfoloji2.ppt. 28.04.2017

Dersin İçeriği Morfolojik işlemler görüntülerdeki kusurları gidermek ve görüntünün oluşumu ve yapısı hakkında bilgi elde etmek için kullanılırlar. Bu dersimizde Morfoloji nedir? Basit Morfolojik işlemler Bileşik Morfolojik işlemler anlatılacaktır. 28.04.2017

Morfolojik görüntü işleme (morphology ) görüntü içindeki nesnelerin şekilleri (morfolojisi) ile ilgilenen bir dizi görüntü işleme tekniklerini tarif etmektedir. Komşuluğunun büyüklüğünü ve şeklini seçerek, görüntü üzerindeki belli şekillere daha duyarlı olan bir morfolojik operatör yapabilirsiniz. (Matlab Help) 28.04.2017

Morfolojik operatörler, girdi görüntü üzerine yapısal elementi uygularlar ve aynı boyutta çıktı görüntü elde ederler. Morfolojik işlem sırasında, çıktı görüntünün her bir piksel değeri, girdi görüntünün ilgili pikselinin, onun komşu pikseli ile karşılaştırılmasına bağlıdır. Morfolojik işlemler genelde bölütleme sırasında görüntülerdeki kusurları kaldırmak için uygulanmakta ve daha çok ikili görüntüler üzerinde işlem yapılmaktadır. 28.04.2017

Bu konu sırasında görüntüler ikili görüntülere dönüştürüldükten sonra, 0 ve 1’lerden oluştuğu varsayılarak işlemler yapılmıştır. Burada 0’lar siyahı değil arka planı, 1’ler beyazı değil nesnelerin olduğu yerleri göstermektedir. Aşağıdaki resimde olduğu gibi. 28.04.2017

28.04.2017

Topolojik ve geometrik olarak Büyüklük, şekil, dışbükeylik, içbükeylik, bağımlılık, jeodezik uzaklık gibi devamlılık-boşluk kavramını ilgilendiren konuları karakterize etmede çözümlere ulaşmıştır. Matematiksel morfoloji, aynı zamanda morfolojik görüntü işlemenin de temelini küme teoremine bağlı olarak oluşturmuştur 28.04.2017

Kullanım alanları Görüntü geliştirme Görüntü segmentasyonu Görüntü onarma Kenar yakalama Doku analizi Parçacık Analizi Genelleştirme İskelet belirleme Şekil analizi Görüntü Sıkıştırma Bileşen analizi Eğri keskinleştirme İnceltme Özellik ayırma Gürültü azaltma Boşluk azaltma 28.04.2017

Operatörler (İşlemler) En çok bilinen matematiksel morfolojik operatörleri, Basit operatörler Aşınma (erosion) Genleşme (dilation) Bileşik operatörler; basit operatörleri birlikte kullanarak yapılan işlemler Açınım (opening) Kapanım (closing) Daha karmaşık operatörler bunların hepsi birlikte kullanılarak yapılan işlemleri kapsamaktadır. 28.04.2017

Morfolojik işlemeleri gerçekleştirebilmek için İşlem yapılacak görüntüye Yapılandırma elemanı (structuring element) denilen ve görüntüde dolaşan piksel grubuna ihtiyaç vardır. 28.04.2017

Yapılandırma Elemanları, vurmak (hit),uymak (fit) ve kaçırmak (mis) Görüntü Yapılandırma elemanı (YE) Uymak (fit): YE nın tüm pikselleri görüntü içindeki nesne üzerine denk geliyorsa (A) Vurmak (hit):YE’nin herhangi bir pikseli görüntü içindeki nesne üzerine denk geliyorsa (B) Kaçırmak (miss): YE’nin hiçbir pikseli görüntü içindeki nesne üzerine denk gelmiyorsa (C) YE Nesne 28.04.2017

Yapılandırma Elemanları (YE) İstenilen boyutta ve şekilde olabilir. Ama basit olsun diye burada kare veya disk şeklinde, merkez pikselleri ortada olan YE’ler kullanılacaktır. İki komşuluklu disk Bir komşuluklu disk 28.04.2017

Temel Operatörler Temel olarak morfolojik görüntü işleme konumsal fitrelemeye çok benzemektedir.Çıktı görüntüyü oluşturmak için, yapısal elemanın merkez noktası, girdi görüntünün her bir pikseli üzerinde sıra ile gezdirilir. Yeni pikselin değeri ise kullanılan operatöre bağlıdır. Aşınma (Erosian) ve Genleşme (Dilation) olamk üzere iki temel operatör vardır. 28.04.2017

Aşınma f görüntüsünün s yapısal elemanı ile aşınımı ile gösterilir. s yapısal elementinin merkez noktası (x,y) üzerine yerleştirilirse, yeni pikselin değeri g(x,y) şu şekilde belirlenir. Yani, eğer yapısal eleman tam olarak görüntüye uyduğu anda merkez pikselin üzerinde olduğu noktaya 1 değeri atanır. Uymadığı yerler 0’a dönüşür. 28.04.2017

Aşınma 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 ----f 1 ------ s 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 -------g YE’nin görüntü içerisinde tamamen uyduğu noktalar sadece işleme tutulur. 28.04.2017

Aşınma (Erosian) Operatörün temel etkisi görüntüyü kenarlarından erozyona uğratmaktadır. Sonuçta piksel grupları ve aralarındaki boşluklar küçülür seçilen YE’ye göre gürültülü şekiller düzelir. YE’nin görüntü içerisinde tamamen uyduğu noktalar sadece işleme tutulur (Fit). YE’nin merkez noktası dışında hepsi değiştirilir. Birleşmiş olan nesneleri ayırır, kenarlardaki pürüzleri giderir ancak nesneler sonuçta küçülür. 28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

28.04.2017

5*5 kare YE ile Aşınma işlemi sonucu Orijinal görüntü 3*3 kare YE ile Aşınma işlemi sonucu 28.04.2017

28.04.2017

Genleşme f görüntüsünün s yapısal elemanı ile genleşmesi şeklinde ifade edilmektedir. s yapısal elementinin merkez noktası (x,y) üzerine yerleştirilirse, yeni pikselin değeri g(x,y) şu şekilde belirlenir. Yapısal eleman görüntü üzerinde gezerken görüntü pikselleri ile herhangi bir benzerlik gösterdiği anda (vurmak -hit), merkez pikselin üzerinde olduğu noktaya 1 değeri atanır. Eğer hiç benzerlik yoksa o yerler 0’a dönüşür. 28.04.2017

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0  f 1  s 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 - g YE (s)’nin merkez noktasının görüntü ile aynı değeri alma durumunda tüm YE görüntüye aktarılır. 28.04.2017

Genleşme (Dilation) Operatörün temel etkisi görüntüyü kenarlarından genişletmektir. Sonuçta piksel grupları büyür ve aralarındaki boşluklar küçülür. YE’nin merkez noktasının görüntü ile aynı değeri alma durumunda (Hit), tüm YE görüntüye aktarılır. 28.04.2017

Örnek 28.04.2017

Örnek 28.04.2017

Genleşme Örneği Genleşmeden sonraki Görüntü Orijinal Görüntü 28.04.2017

Genleşme ne için kullanılır? Yazılardaki kırıkları tamir etmek için, girintileri doldurmak için Genleşme nesneleri büyütür. 28.04.2017

Bileşik Operatörler (Açınım - Kapanım) Açınım (opening) Temel olarak Aşınma operatörünü (erosion) takip eden Genleşme operatörü (dilation) işlemidir Kapanım (Closing) Temel olarak Genleşme operatörünü (dilation) takip eden Aşınma operatörü (erosion) işlemidir. 28.04.2017

Bileşik Operatörler (Açınım (opening)) f görüntüsünün s yapısal elemanı ile açınımı şeklinde gösterilir. Kısaca önce aşınma, sonra genleşme yapmaktır. Disk şeklinde YE kullanıldığında; 28.04.2017

28.04.2017

Açınım İşlemi 28.04.2017

Kapanım (Closing) f görüntüsünün s yapısal elemanı ile kapanımı şeklinde gösterilir. Kısaca önce genleşme, sonra aşınma yapmaktır. Disk şeklinde YE kullanıldığında; 28.04.2017

Kapanım örnek 28.04.2017

Kapanım Örnek 28.04.2017

Morfolojik işlemler örnek 28.04.2017

Gri seviyeli görüntülerde Komşulardan en büyük olan orta piksele atanıyor. 28.04.2017

28.04.2017

Diğer operatörler: Sınırları çıkartma, alan doldurma Shrinking (Çekme) Thinning (inceltme) Tricking (kalınlaştırma) Skeletonization (iskeletleştirme) Pruning (budama) Distance transform (uzaklık transformasyonu) 28.04.2017

Matlab Komutları >>image=imread('ornek.png'); >>se = strel(‘disk’, 10); % YE oluşturur >>f1 = imdilate(image, se); >>f2 = imerode(image, se); >>f3 = imopen(image,se); >>f4 = imclose(image,se); 28.04.2017