BİÇİMSEL (MORFOLOJİK) GÖRÜNTÜ İŞLEME

Genel Bakış Binary görüntü biçimi Genişletme ve Aşındırma (Dilation and erosion) Açma ve Kapama (Opening and closing)

Morfoloji Morfoloji, canlıların yapıları ve şekilleri ile ilgilenen bir bilim dalıdır. Matematiksel Morfoloji, görüntü işlemede sıkça kullanılan, temel küme işlemlerine dayanan tekniklerdir.

Biçimsel görüntü işleme Morfolojik görüntü işleme çoğunlukla binary görüntüler için kullanılır. Bu teknikler sayısız görüntü işleme problemlerine güçlü ve bütünleşik yaklaşımlar getirir. Uygulama alanları: -Görüntülerin ön işlenmesinde yada son işlenmesi adımlarında, -Sınır gibi, kenar gibi görüntü bileşenlerinin ayrıştırılmasında.

Binary görüntüler Binary görüntülerde her bir pikselin (x,y) değeri 0 veya 1 olabilir. Binary görüntü genellikle siyah ve beyaz olarak görülür.

Binary görüntüler Binary görüntü 1 değerlikli piksellerden oluşmaktadır. Tümleşik, kesişme ve fark işlemleri binary görüntülere uygulanabilir.

Yapısal elemanlar Uzamsal filtrelemede de olduğu gibi, bir binary görüntü başka bir binary görüntü ile işlenebilir. Bu ikinci binary görüntüye yapısal eleman denir. Tipik bir yapısal elemanda birkaç ‘1’ değerlikli piksel olur ve bunların birisi merkezdedir. Uzamsal lineer filtreleme ile morfolojik görüntü işleme arasındaki benzerlik; Yapısal eleman aynı maske gibidir. Merkez noktası maskenin merkezi gibidir.

Yukarıda 3 tipik yapısal eleman görülmektedir. Yapısal elemanlar Genellikle yapısal elemanın sadece 1 değerlikli pikselleri gösterilir. Yukarıda 3 tipik yapısal eleman görülmektedir.

Genişleme (Dilation) Genişleme, binary görüntülerdeki nesneleri büyütmek için veya belirginleştirmek için kullanılan morfolojik bir işlemdir. Aşağıdaki formülle ifade edilir, Genişletme işlemi yapısal elemana göre belirlenir.

Genişleme (Dilation) A binary görüntüsü, B ise yapısal eleman olsun; A görüntüsünün B elemanıyla genişletilmesi; B yapısal elemanı A görüntüsünün üzerine yerleştirildiği zaman B nin merkezi A görüntüsündeki herhangi bir piksele denk geliyorsa, B yapısal elemanının bütün elemanları A görüntüsüne yerleştirilir. Genişleme işleminin tekniği uzamsal lineer filtreme ile benzerdir. B bütün muhtemel pozisyonlara dönüştürülür, eğer A ile örtüşen elemanlar olursa bu konumun merkezi genişlemeye aittir.

Genişleme (Dilation) Matlab komutu: imdilate(A,B)

Örnek 1 0 0 0 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 0 Sağda verilen yapısal elemanı kullanarak soldaki görüntüye genişleme işlemi uygulanırsa.

Örnek 1 0 0 0 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 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 Yanda kırmızı ile gösterilen genişleme işlemiyle gelen pikseller orijinal görüntüye ait değildir.

Örnek 1 0 0 0 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 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 Genişleme işlemi sonlandığında yeni görüntü yandaki gibi olur.

Örnek 2 Sağda verilen yapısal elemana göre genişleme işlemini yapalım. 0 0 0 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 0 Sağda verilen yapısal elemana göre genişleme işlemini yapalım.

Örnek 2 0 0 0 0 0 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 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 Kırmızı ile gösterilen genişleme işlemiyle gelen pikseller orijinal görüntüye ait değildir.

Örnek 2 0 0 0 0 0 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 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 Yapısal elemanın belirlediği yönde genişleme gerçekleştirilmiş yeni görüntü yandaki gibi olur.

Örnek 3 Şekil 1 Şekil 2 Şekil 1’de görülen orijinal resim yukarda verilen yapısal eleman kullanılarak genişletildiğinde Şekil 2’deki görüntü elde edilir.

Aşındırma (Erosion) Genişlemede olduğu gibi; A görüntüsü yine bir B yapısal elemanıyla aşındırmaya tabi tutulur. A görüntüsünün B elemanıyla aşındırılması işleminde; B yapısal elemanı A görüntüsü üzerine yerleştirilir. B elemanı A görüntüsünün üzerine tam yerleştiğinde, yani hiçbir elemanı A görüntüsünün dışında kalmadığı takdirde, B elemanının merkezine denk gelen A görüntüsünün pikseli değiştirilmez. Eğer B yapısal elemanına ait herhangi bir eleman A görüntüsünün dışında kalıyorsa, B yapısal elemanının merkezine denk gelen A görüntüsündeki piksel silinir.

Aşındırma (Erosion) Matlab komutu: imerode(A,B)

Örnek 4 0 0 0 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 0 Sağda verilen yapısal elemana göre soldaki görüntüye aşındırma uygulansın.

Örnek 4 Kırmızı ile gösterilen pikseller aşındırmaya ait değildir. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 Kırmızı ile gösterilen pikseller aşındırmaya ait değildir.

Örnek 4 Aşındırılmış görüntü. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 Aşındırılmış görüntü.

Örnek 5 0 0 0 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 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 Yukarıdaki görüntünün yanda verilen yapısal elemanla aşındırılması işlemini gerçekleştirelim.

Örnek 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Kırmızı pikseller orijinal görüntüden aşındırılmış piksellerdir.

Örnek 5 Aşındırılmış görüntü yanda verildiği gibidir. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Aşındırılmış görüntü yanda verildiği gibidir.

Örnek 6 yapisal_eleman = strel('disk',20); imerode(A,yapisal_eleman); Orijinal görüntü 5 yarıçaplı diskle aşındırma 10 yarıçaplı diskle aşındırma 20 yarıçaplı diskle aşındırma yapisal_eleman = strel('disk',20); imerode(A,yapisal_eleman);

Açma (Opening) Uygulamalarda genişletme ve aşındırma çok çeşitli kombinasyonlarda kullanılır. B yapısal elemanı ile aşındırılmış A görüntüsünün genişletilmesi işlemine açma denir. Yani A görüntüsü önce aşındırmaya sonra genişletmeye tabi tutulur. Aşındırma Genişletme

Dönüştürülmüş B elemanı, A görüntüsüne tamamen yerleşmiş durumda Açma (Opening) A binary görüntü B yapısal eleman Dönüştürülmüş B elemanı, A görüntüsüne tamamen yerleşmiş durumda B yapısal elemanı ile açma işlemi yapılmış A görüntüsü gölgeli olarak görülmekte Açma işlemi B nin kapladığı alanı boyayabileceğimiz bir alandır. A görüntüsünün dışındaki alanı boyamak için yetkimiz yoktur.

Açma (Opening) Matlab komutu: imopen(A,B) Yarıçap 5 Yarıçap 20 Matlab komutu: imopen(A,B) yapisal_eleman = strel('disk',5); imopen(A,yapisal_eleman);

Kapama (Closing) B yapısal elemanı ile genişletilmiş A görüntüsünün aşındırılması işlemine kapama denir. Açma işlemi küçük nesneleri görüntüden kaldırırken, kapama işlemi küçük boşlukları görüntüden kaldırır. Aşındırma Genişletme

Dönüştürülmüş B elemanı, A görüntüsünün dışında Kapama (Closing) A binary görüntü B yapısal eleman Dönüştürülmüş B elemanı, A görüntüsünün dışında B yapısal elemanı ile kapama işlemi yapılmış, A görüntüsü gölgeli olarak görülmekte Kapama işlemi B nin kapladığı alanı boyayamayacağımız bir alandır. A görüntüsünün içini boyamak için de yetkimiz yoktur.

Kapama (Closing) Matlab komutu: imclose(A,B) yapisal_eleman = strel('disk‘,10); imopen(A,yapisal_eleman);

Açma / Kapama Açma işlemi, bir görüntü içinde ön plandaki küçük nesneleri kaldırarak (genellikle koyu pikseller) arka plana yerleştirir. Kapama işlemi ise, görüntü içinde ön plandaki küçük boşlukları kaldırarak arka plandaki küçük tepecikleri ön plana çıkartır.

Uygulamalar Disk şeklindeki bir yapısal elemanla bir görüntüye açma işlemi uygulandığında; şekiller yumuşatılır, şekilleri birbirine bağlayan küçük parçalar silinir, küçük adacıklar/tepecikler silinir. Disk şeklindeki bir yapısal elemanla bir görüntüye kapama işlemi uygulandığında, şekiller yumuşatılır, dar kırılma noktaları ve uzun ince boşluklar kaynaştırılır, küçük boşluklar kaldırılır.

Kapama işlemi ve sonrasında açma işlemi Örnek 1 Orijinal görüntü Açma Kapama Kapama işlemi ve sonrasında açma işlemi Bu örneklerde 20x20 kare yapısal eleman kullanılmıştır.

Kapama işlemi ve sonrasında açma işlemi Örnek 2 Orijinal görüntü Açma Kapama işlemi ve sonrasında açma işlemi Burada 3x3 kare yapısal eleman kullanılmıştır.