45
7/23/2019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja http://slidepdf.com/reader/full/poos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1/45  P  REPOZNAVANJE  OBLIKA  OBRADA SLIKE  (P  ATTERN   RECOGNITION   AND IMAGE   PROCESSING  ,  RIO POOS 4755 ) Doc. dr. Samir Omanović, dipl.ing.el.  PREDAVANJE 5A Šk.god. 2015/2016

POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

  • Upload
    faris

  • View
    220

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 145

P REPOZNAVANJE OBLIKA

I OBRADA SLIKE (P ATTERN RECOGNITION AND IMAGE PROCESSING RIO POOS 4755 )

Doc dr Samir Omanović diplingel

PREDAVANJE 5A

Škgod 20152016

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 245

TRANSFORMACIJE INTENZITETA I

FILTRIRANJA P r e p oz

n a v an j e o b l i k ai o b r a d a

s l i k e

š k g o d

2 0 1 5 2 0 1 6

2

Neke osnovne funkcije

Linearna (negativna i identična)

Logaritamska i inverzna logaritamska

Stepena i inverzna stepena (n-ti stepen i n-ti korijen)

Funkcija u vidu izlomljene linije

Razvlačenje kontrasta

Sječenje intenziteta

Histogram

Ujednačavanje histograma

Specificiranje histograma

Lokalni histogram

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Imaju oblik s=T (r )

Tri tipa koja se najčešće koriste u poboljšavanjima slike linearna (negativna i identična) logaritamska i inverzna logaritamska

stepena i inverzna stepena (n-ti stepen i n-ti korijen)

Negativna transformacija se najčešće koristi pri isticanju bijelih isvijetlo-sivih regiona okruženih tamnim regionima Ima oblik s =L -1-r gdje je r [0L -1]

Logaritamska transformacija se koristi da se smanji broj nijansisvijetlog a poveća tamnog Obrnuto je kod inverzne logaritamske

transformacije Ima obliks =

c log(1+

r ) gdje je

c konstanta a

r 0

Stepena transformacija se koristi slično kao i logaritamska s timda ona smanjuje broj nijansi tamnog i povećava svijetlogInverzna stepena ima obrnut efekat

Ima oblik s = c r ili s = c (r + ) gdje su c i pozitivnekonstante

3

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 445

I z

l a z n i n i v o i n t e n z i t e

t a ( s )

Ulazni nivo intenziteta (r)

Negativn

a

Log

n-ti

korije

n

m-ti

stepen

Identite

t

Inverzni

log

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

4

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

I z

l a z n i n i v o i n t e n z i t e

t a ( s )

Ulazni nivo intenziteta (r)

Negativna

Log

n-ti

korijen

m-ti

stepen

IdentitetInverzni

log

oblik s=T (r)

s = L-1-r

s = clog(1+r )

s = c(r + )

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

5

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalni digitalni

mamogram

Slika nakon primjene

negativne transformacije

s = L-1-r

Rezultat jepoboljšanaslika koja je

puno višeprilagođenanašem vidu

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

6

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Fourierov spektarSlika nakon primjene log

transformacije sa c=1

s = clog(1+r )

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 745

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

7

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati negativ

moon1 = 255-moon

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 845

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Dosta uređaja za akviziciju printanje i prikaz slike zbog svojih

unutrašnjih transformacija izazivaju greške na slikama koje se

mogu korigovati upotrebom stepene transformacije Ovo se

najčešće naziva gama korekcija zbog parametra gama koji se

koristi u stepenoj transformaciji

Npr katodna cijev (CRT) ima ovaj efekat pri čemu se gama

nalazi u rasponu 18 ndash 25 To u praksi znači da prikazuju slike

koje su tamnije nego u stvarnosti

8

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

9

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l

a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

Crteži krive s =

cr za različitevrijednosti pri

čemu je c=1

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

10

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati gama transform i primijetiti saturaciju na slici kada je

gt 1

moon2 =cast(round(cast(moondouble)^(08))uint8)

moon3 =

cast(round(cast(moondouble)^(11))uint8)

imshow(moon2) imshow(moon3)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

11 08

moon moon2 moon3

Saturacija

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 2: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 245

TRANSFORMACIJE INTENZITETA I

FILTRIRANJA P r e p oz

n a v an j e o b l i k ai o b r a d a

s l i k e

š k g o d

2 0 1 5 2 0 1 6

2

Neke osnovne funkcije

Linearna (negativna i identična)

Logaritamska i inverzna logaritamska

Stepena i inverzna stepena (n-ti stepen i n-ti korijen)

Funkcija u vidu izlomljene linije

Razvlačenje kontrasta

Sječenje intenziteta

Histogram

Ujednačavanje histograma

Specificiranje histograma

Lokalni histogram

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Imaju oblik s=T (r )

Tri tipa koja se najčešće koriste u poboljšavanjima slike linearna (negativna i identična) logaritamska i inverzna logaritamska

stepena i inverzna stepena (n-ti stepen i n-ti korijen)

Negativna transformacija se najčešće koristi pri isticanju bijelih isvijetlo-sivih regiona okruženih tamnim regionima Ima oblik s =L -1-r gdje je r [0L -1]

Logaritamska transformacija se koristi da se smanji broj nijansisvijetlog a poveća tamnog Obrnuto je kod inverzne logaritamske

transformacije Ima obliks =

c log(1+

r ) gdje je

c konstanta a

r 0

Stepena transformacija se koristi slično kao i logaritamska s timda ona smanjuje broj nijansi tamnog i povećava svijetlogInverzna stepena ima obrnut efekat

Ima oblik s = c r ili s = c (r + ) gdje su c i pozitivnekonstante

3

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 445

I z

l a z n i n i v o i n t e n z i t e

t a ( s )

Ulazni nivo intenziteta (r)

Negativn

a

Log

n-ti

korije

n

m-ti

stepen

Identite

t

Inverzni

log

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

4

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

I z

l a z n i n i v o i n t e n z i t e

t a ( s )

Ulazni nivo intenziteta (r)

Negativna

Log

n-ti

korijen

m-ti

stepen

IdentitetInverzni

log

oblik s=T (r)

s = L-1-r

s = clog(1+r )

s = c(r + )

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

5

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalni digitalni

mamogram

Slika nakon primjene

negativne transformacije

s = L-1-r

Rezultat jepoboljšanaslika koja je

puno višeprilagođenanašem vidu

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

6

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Fourierov spektarSlika nakon primjene log

transformacije sa c=1

s = clog(1+r )

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 745

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

7

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati negativ

moon1 = 255-moon

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 845

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Dosta uređaja za akviziciju printanje i prikaz slike zbog svojih

unutrašnjih transformacija izazivaju greške na slikama koje se

mogu korigovati upotrebom stepene transformacije Ovo se

najčešće naziva gama korekcija zbog parametra gama koji se

koristi u stepenoj transformaciji

Npr katodna cijev (CRT) ima ovaj efekat pri čemu se gama

nalazi u rasponu 18 ndash 25 To u praksi znači da prikazuju slike

koje su tamnije nego u stvarnosti

8

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

9

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l

a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

Crteži krive s =

cr za različitevrijednosti pri

čemu je c=1

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

10

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati gama transform i primijetiti saturaciju na slici kada je

gt 1

moon2 =cast(round(cast(moondouble)^(08))uint8)

moon3 =

cast(round(cast(moondouble)^(11))uint8)

imshow(moon2) imshow(moon3)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

11 08

moon moon2 moon3

Saturacija

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 3: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Imaju oblik s=T (r )

Tri tipa koja se najčešće koriste u poboljšavanjima slike linearna (negativna i identična) logaritamska i inverzna logaritamska

stepena i inverzna stepena (n-ti stepen i n-ti korijen)

Negativna transformacija se najčešće koristi pri isticanju bijelih isvijetlo-sivih regiona okruženih tamnim regionima Ima oblik s =L -1-r gdje je r [0L -1]

Logaritamska transformacija se koristi da se smanji broj nijansisvijetlog a poveća tamnog Obrnuto je kod inverzne logaritamske

transformacije Ima obliks =

c log(1+

r ) gdje je

c konstanta a

r 0

Stepena transformacija se koristi slično kao i logaritamska s timda ona smanjuje broj nijansi tamnog i povećava svijetlogInverzna stepena ima obrnut efekat

Ima oblik s = c r ili s = c (r + ) gdje su c i pozitivnekonstante

3

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 445

I z

l a z n i n i v o i n t e n z i t e

t a ( s )

Ulazni nivo intenziteta (r)

Negativn

a

Log

n-ti

korije

n

m-ti

stepen

Identite

t

Inverzni

log

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

4

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

I z

l a z n i n i v o i n t e n z i t e

t a ( s )

Ulazni nivo intenziteta (r)

Negativna

Log

n-ti

korijen

m-ti

stepen

IdentitetInverzni

log

oblik s=T (r)

s = L-1-r

s = clog(1+r )

s = c(r + )

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

5

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalni digitalni

mamogram

Slika nakon primjene

negativne transformacije

s = L-1-r

Rezultat jepoboljšanaslika koja je

puno višeprilagođenanašem vidu

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

6

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Fourierov spektarSlika nakon primjene log

transformacije sa c=1

s = clog(1+r )

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 745

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

7

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati negativ

moon1 = 255-moon

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 845

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Dosta uređaja za akviziciju printanje i prikaz slike zbog svojih

unutrašnjih transformacija izazivaju greške na slikama koje se

mogu korigovati upotrebom stepene transformacije Ovo se

najčešće naziva gama korekcija zbog parametra gama koji se

koristi u stepenoj transformaciji

Npr katodna cijev (CRT) ima ovaj efekat pri čemu se gama

nalazi u rasponu 18 ndash 25 To u praksi znači da prikazuju slike

koje su tamnije nego u stvarnosti

8

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

9

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l

a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

Crteži krive s =

cr za različitevrijednosti pri

čemu je c=1

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

10

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati gama transform i primijetiti saturaciju na slici kada je

gt 1

moon2 =cast(round(cast(moondouble)^(08))uint8)

moon3 =

cast(round(cast(moondouble)^(11))uint8)

imshow(moon2) imshow(moon3)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

11 08

moon moon2 moon3

Saturacija

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 4: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 445

I z

l a z n i n i v o i n t e n z i t e

t a ( s )

Ulazni nivo intenziteta (r)

Negativn

a

Log

n-ti

korije

n

m-ti

stepen

Identite

t

Inverzni

log

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

4

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

I z

l a z n i n i v o i n t e n z i t e

t a ( s )

Ulazni nivo intenziteta (r)

Negativna

Log

n-ti

korijen

m-ti

stepen

IdentitetInverzni

log

oblik s=T (r)

s = L-1-r

s = clog(1+r )

s = c(r + )

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

5

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalni digitalni

mamogram

Slika nakon primjene

negativne transformacije

s = L-1-r

Rezultat jepoboljšanaslika koja je

puno višeprilagođenanašem vidu

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

6

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Fourierov spektarSlika nakon primjene log

transformacije sa c=1

s = clog(1+r )

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 745

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

7

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati negativ

moon1 = 255-moon

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 845

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Dosta uređaja za akviziciju printanje i prikaz slike zbog svojih

unutrašnjih transformacija izazivaju greške na slikama koje se

mogu korigovati upotrebom stepene transformacije Ovo se

najčešće naziva gama korekcija zbog parametra gama koji se

koristi u stepenoj transformaciji

Npr katodna cijev (CRT) ima ovaj efekat pri čemu se gama

nalazi u rasponu 18 ndash 25 To u praksi znači da prikazuju slike

koje su tamnije nego u stvarnosti

8

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

9

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l

a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

Crteži krive s =

cr za različitevrijednosti pri

čemu je c=1

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

10

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati gama transform i primijetiti saturaciju na slici kada je

gt 1

moon2 =cast(round(cast(moondouble)^(08))uint8)

moon3 =

cast(round(cast(moondouble)^(11))uint8)

imshow(moon2) imshow(moon3)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

11 08

moon moon2 moon3

Saturacija

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 5: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

5

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalni digitalni

mamogram

Slika nakon primjene

negativne transformacije

s = L-1-r

Rezultat jepoboljšanaslika koja je

puno višeprilagođenanašem vidu

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

6

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Fourierov spektarSlika nakon primjene log

transformacije sa c=1

s = clog(1+r )

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 745

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

7

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati negativ

moon1 = 255-moon

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 845

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Dosta uređaja za akviziciju printanje i prikaz slike zbog svojih

unutrašnjih transformacija izazivaju greške na slikama koje se

mogu korigovati upotrebom stepene transformacije Ovo se

najčešće naziva gama korekcija zbog parametra gama koji se

koristi u stepenoj transformaciji

Npr katodna cijev (CRT) ima ovaj efekat pri čemu se gama

nalazi u rasponu 18 ndash 25 To u praksi znači da prikazuju slike

koje su tamnije nego u stvarnosti

8

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

9

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l

a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

Crteži krive s =

cr za različitevrijednosti pri

čemu je c=1

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

10

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati gama transform i primijetiti saturaciju na slici kada je

gt 1

moon2 =cast(round(cast(moondouble)^(08))uint8)

moon3 =

cast(round(cast(moondouble)^(11))uint8)

imshow(moon2) imshow(moon3)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

11 08

moon moon2 moon3

Saturacija

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 6: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

6

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Fourierov spektarSlika nakon primjene log

transformacije sa c=1

s = clog(1+r )

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 745

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

7

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati negativ

moon1 = 255-moon

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 845

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Dosta uređaja za akviziciju printanje i prikaz slike zbog svojih

unutrašnjih transformacija izazivaju greške na slikama koje se

mogu korigovati upotrebom stepene transformacije Ovo se

najčešće naziva gama korekcija zbog parametra gama koji se

koristi u stepenoj transformaciji

Npr katodna cijev (CRT) ima ovaj efekat pri čemu se gama

nalazi u rasponu 18 ndash 25 To u praksi znači da prikazuju slike

koje su tamnije nego u stvarnosti

8

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

9

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l

a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

Crteži krive s =

cr za različitevrijednosti pri

čemu je c=1

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

10

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati gama transform i primijetiti saturaciju na slici kada je

gt 1

moon2 =cast(round(cast(moondouble)^(08))uint8)

moon3 =

cast(round(cast(moondouble)^(11))uint8)

imshow(moon2) imshow(moon3)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

11 08

moon moon2 moon3

Saturacija

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 7: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 745

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

7

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati negativ

moon1 = 255-moon

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 845

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Dosta uređaja za akviziciju printanje i prikaz slike zbog svojih

unutrašnjih transformacija izazivaju greške na slikama koje se

mogu korigovati upotrebom stepene transformacije Ovo se

najčešće naziva gama korekcija zbog parametra gama koji se

koristi u stepenoj transformaciji

Npr katodna cijev (CRT) ima ovaj efekat pri čemu se gama

nalazi u rasponu 18 ndash 25 To u praksi znači da prikazuju slike

koje su tamnije nego u stvarnosti

8

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

9

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l

a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

Crteži krive s =

cr za različitevrijednosti pri

čemu je c=1

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

10

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati gama transform i primijetiti saturaciju na slici kada je

gt 1

moon2 =cast(round(cast(moondouble)^(08))uint8)

moon3 =

cast(round(cast(moondouble)^(11))uint8)

imshow(moon2) imshow(moon3)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

11 08

moon moon2 moon3

Saturacija

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 8: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 845

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Dosta uređaja za akviziciju printanje i prikaz slike zbog svojih

unutrašnjih transformacija izazivaju greške na slikama koje se

mogu korigovati upotrebom stepene transformacije Ovo se

najčešće naziva gama korekcija zbog parametra gama koji se

koristi u stepenoj transformaciji

Npr katodna cijev (CRT) ima ovaj efekat pri čemu se gama

nalazi u rasponu 18 ndash 25 To u praksi znači da prikazuju slike

koje su tamnije nego u stvarnosti

8

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

9

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l

a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

Crteži krive s =

cr za različitevrijednosti pri

čemu je c=1

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

10

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati gama transform i primijetiti saturaciju na slici kada je

gt 1

moon2 =cast(round(cast(moondouble)^(08))uint8)

moon3 =

cast(round(cast(moondouble)^(11))uint8)

imshow(moon2) imshow(moon3)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

11 08

moon moon2 moon3

Saturacija

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 9: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

9

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l

a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

Crteži krive s =

cr za različitevrijednosti pri

čemu je c=1

Sve krive su

preskalirane da bi se

uklopile u domen

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

10

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati gama transform i primijetiti saturaciju na slici kada je

gt 1

moon2 =cast(round(cast(moondouble)^(08))uint8)

moon3 =

cast(round(cast(moondouble)^(11))uint8)

imshow(moon2) imshow(moon3)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

11 08

moon moon2 moon3

Saturacija

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 10: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

10

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Kreirati gama transform i primijetiti saturaciju na slici kada je

gt 1

moon2 =cast(round(cast(moondouble)^(08))uint8)

moon3 =

cast(round(cast(moondouble)^(11))uint8)

imshow(moon2) imshow(moon3)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

11 08

moon moon2 moon3

Saturacija

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 11: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1145

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

11

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Originalna

slika

Gama

korekcija

Slika nakon

gama korekcije

Originalna slika

prikazana na monitoru

Gama korigovana slika

prikazana na monitoru

=25

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 12: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1245

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

12

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika magnetne

rezonance loma kičme

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =06

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =04

Rezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =03

Originalna slika je tamna pa

su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista posvijetlila

Rezultat stepene

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 13: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1345

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

13

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Slika iz avionaRezultat stepene

transformacije

sa c=1 i =30

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =40

Rezultat stepene transformacijesa c=1 i =50

Originalna slika je svijetla

pa su zbog toga odabrane

transformacije kojima bi se

ista potamnila

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 14: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1445

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

14

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer gama korekcije Učitati sliku

[Xmap] = imread(foresttif)

imshow(Xmap)

Konvertovati u gray-scale

I = ind2gray(Xmap)

Kreirati gama transformaciju ( =05) i primijeniti jeJ = imadjust(I[][]05)

figure imshow(I) figure imshow(J)

Grayscale Original Nakon gama

korekcije

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

00

50

00

50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 15: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1545

Indexed image ndash objašnjenje Indexed image se sastoji od mreže pikselai matrice sa mapom boja (colormap matrix) U prethodnom primjera ato je i konvencija X predstavlja mrežu piksela a map matricu sa

mapom boja (odvojeno za tri komponentne boje R G i B u rasponu

[01])

U primjeru desnobroj 5 u mreži piksela

znači da se uzme 5-ta

boja u mapi boja

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

15

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 16: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1645

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Osim pomenutih tipova transformacija postoje itransformacije u kojima je funkcija u vidu izlomljenelinije ( piecewise-linear transformation function)Prednost upotrebe ovakvih funkcija za transformaciju suveće mogućnosti ali je mana teža specifikacija istih

Razvlačenje kontrasta (contrast stretching ) je jednaod situacija gdje se ovakve funkcije upotrebljavaju Radise razvlačenje raspona intenziteta slike tako da seupotrijebi puni raspon intenziteta medija na koji se slikasnima ili uređaja na kome se slika prikazuje

16

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a ( s )

IZLOMLJENA

LINIJA

O igi l lik l b g

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 17: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1745

NEKE OSNOVNE

FUNKCIJE ZA

TRANSFORMACIJU

INTENZITETA

17

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i

k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Transformaciona

funkcija

Originalna slika slabog

kontrasta (polen snimljen

elektronskim mikroskopom

sa uvećanjem od oko 700x)

Rezultat razvlačenjakontrasta

Rezultat primjene

funkcije praga

Ulazni nivo intenziteta (r)

I z l a z n i n i v o i n t e n z i t e t a

( s )

Na slici je prikazana

funkcija u vidu izlomljene

linije pri čemu je za r1=s1

i r2=s2 ona linearna i

nema nikakav efekat na

intenzitet sivog Za r1=r2 s1=0 i s2=L-1 se ona

pretvara u funkciju praga

(threshold function) štosliku pretvori u crno-

bijelu Za sve ostale

međuvrijednosti se

dobivaju slike sarazličitim kontrastima

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 18: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 184550 100 150 200

50

100

150

200

250

50 100 150 200

50

100

150

200

250

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

18

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Matlab primjer za contrast stretch Učitati grayscale sliku

I = imread(pouttif)

Funkcijom stretchlim se odredi donja i gornja granica

intenziteta koju ova funkcija vrati kao vektor LOW_HIGH sa

dvije vrijednosti

L = stretchlim(I)

J = imadjust(IL[])

imshow(I) figure imshow(J) Poslije Prije

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 19: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 1945

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje intenziteta (intensity-level slicing ) je isticanje

specifičnih raspona intenziteta

Primjenjuje se dosta kod poboljšavanja satelitskih i

rendgenskih snimaka

Jedan pristup je generisanje crno-bijele slike a drugipristup je da se samo interesantno područje intenziteta

postavi na neku boju a ostalo ostavi kakvo jeste

19

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1

5 2 0 1 6

Naglašava se rasponintenziteta [ A B] a

ostali se očuvava u

B A

Naglašava se raspon intenziteta[ A B] a ostali se reduciraju na

nisku vri ednost

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 20: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2045

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

20

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Angiogram aorte

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a reduciraju se

ostali A

Rezultat primjene sječenjaintenziteta ndash naglašava se jedan

raspon intenziteta a očuvavaju seostali

B

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 21: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2145

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

Sječenje na nivou bita (bit-plane slicing ) Intenzitet jepredstavljen nizom bita pa je moguće mijenjati uticaj bitana pojedinim pozicijama

Pojedine pozicije bita ne moraju imati veliki značaj za slikupa se ovakve analize koriste kada se razmatra kompresija

slike npr ili restauracija slike iz poznatih bita U ovakvim operacijama manje značajni biti imaju manji

uticaj jer niz bita predstavlja broj koji određuje intenzitetboje a manje značajni biti imaju manji uticaj na broj

Na slikama koje slijede vidimo dekompoziciju slike koja je u 8 nijansi sivog i restauraciju slike Sa slika

dekompozicije se vidi da je najviše informacije očuvano sapozicijom najznačajnijeg bita Sa slika integracije se vidi daupotrebom više nivoa se dobiva bolja slika Upotrebomsamo slojeva 8 i 7 se slika formira na način da se intenzitetračuna kao bit8x128+bit7x64 21

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 22: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2245

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

22

P r e p ozn a v

an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Jedan bajt (8

bita) Ploha bita 8

(najznačajnija)

Ploha bita 1

(najmanje

značajna)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 23: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2345

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

23

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1 2

3 4 5

6 7 8

8-bitna siva slika veličine 500x1192 piksela i površine pojedinih bita (od 1 do 8)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 24: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2445

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

24

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6 Rekonstrukcija slike

-koristeći površine 8 i 7 bita

-koristeći površine 8 7 i 6 bita

-koristeći površine 8 7 6 i 5 bita

Da li se primijete

razlike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 25: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2545

NEKE OSNOVNE FUNKCIJE

ZA TRANSFORMACIJU INTENZITETA

25

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Matlab primjer transformacije Učitati grayscale sliku

moon = imread(moontif)

imshow(moon)

Uzeti neki od bita kao sloj koji želimo prikazati

moon1 = bitand(moonbin2dec(lsquo01000000))

imshow(moon1)

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50 100 150 200 250 300 350

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 26: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2645

HISTOGRAM

Histogram digitalne slike čiji su intenziteti u rasponu

[0L-1] je diskretna funkcija h(rk) = nk gdje je rk k-ti

intenzitet a nk je broj piksela na slici koji imaju

intenzitet rk

Uobičajena je praksa da se koristi normalizovani

histogram koji glasi p(rk) = rkMN Na taj način

formirani p(rk) predstavlja vjerovatnoću pojave

intenziteta rk na slici

Histogram je osnova za razne obrade slike Jednostavno

se računa pa se često koristi u sistemima u realnom

vremenu

26

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 27: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2745

HISTOGRAM

27

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

4 osnovne vrste slika

-tamna

-svijetla

-slab kontrast

-visok kontrasti njihovi odgovarajućihistogrami

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 28: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2845

HISTOGRAM

Ujednačavanje histograma (histogram equalization)Različite nivoe intenziteta na slici možemo posmatrati kaoslučajne varijable u rasponu [0L-1] Osnovni način opisaslučajnih varijabli je preko funkcije raspodjelevjerovatnoće ( probability density function)

Neka imamo pr(r) i ps(s) funkcije raspodjela vjerovatnoće za

slučajne varijable r i s Iz teorije vjerovatnoće imamo daako nam je poznato pr(r) i T (r) pri čemu je T (r) kontinualnai diferencijabilna u rasponu vrijednosti koji posmatramoonda se raspodjela vjerovatniće transformisane varijable s može dobiti kao ps(s) = pr(r)|drds|

Posebno je značajna sljedeća transformacija

gdje je desni dio kumulativ funkcije raspodjelevjerovatnoće 28

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

r

r dww p Lr T s0

)()1()(

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 29: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 2945

HISTOGRAM

Dalje možemo dobiti

odakle se vidi da je ps(s) u obliku uniformne raspodjelevjerovatnoće bez obzira na T (r) i pr(r) 29

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

101

1

)()1(

1)()()(

)()1(

)()1()(

0

L s L

r p Lr p

ds

dr r p s p

r p L

dww pdr

d L

dr

r dT

dr

ds

r

r r s

r

r

r

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 30: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3045

HISTOGRAM

30

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

Prethodna

formua

Proizvoljna funkcija

raspodjele vjerovatnoće

Rezultat transformacije na sve nivoe

intenziteta r Rezultujući intenziteti ndash s imaju

uniformnu funkciju raspodjele

vjerovatnoće bez obzira na oblik funkcije

raspodjele vjerovatnoće r-ova

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 31: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3145

HISTOGRAM

U slučaju diskretnih vrijednosti se umjesto integralakoristi suma pa je formula u obliku

Dakle transformacijom je ulazna slika pretvorena

u izlaznu mapiranjem svakog ulaznog piksela saintenzitetom r k u izlazni piksel sa intenzitetom sk

Navedena transformacija T (rk) se nazivaujednačavanje histograma (histogram equalizationhistogram linearization) 31

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5 2 0 1 6

1210)1(

)()1()(

0

0

Lk n MN

L

r p Lr T s

k

j

j

k

j

jr k k

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 32: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3245

HISTOGRAM

32

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Raspodjela intenziteta i

vrijednosti histograma

za 3-bitnu sliku (64x64)

Originalni

histogram

Transformaciona

funkcija

Ujednačeni

histogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 33: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3345

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250

HISTOGRAM

33

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

J = histeq(I)

imshow(I)

figure imshow(J)

figure imhist(I64)

figure imhist(J64)

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 34: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3445

HISTOGRAM

34

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Na prethodno opisani način seujednačavaju intenziteti piksela

Inverzna transformacija iz s u r je

rk = T -1(sk) gdje je k=012L-1

U primjeru na slici vidimo

konkretnu primjenu (lijeva kolona ndash polazne slike srednja kolona ndash slike

dobivene ujednačavanjem

histograma i desna kolona ndash histogrami slika u srednjoj koloni)

s tim da je uočljivo da primjena na

sliku koja već ima intenzitete ucijelom rasponu nema značajnog

efekta

Primjetno je da slike imaju različite

konačne histograme iako vizuelno

izgledaju vrlo slično

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 35: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3545

HISTOGRAM

Specificiranje histograma (histogram matching

histogram specification) Mada je ujednačavanje

histograma vrlo korisna transformacija za poboljšavanje

slike koja se jednostavno realizuje ponekad je potrebno

eksplicitno specificirati histogram

Na prvom primjeru koji slijedi vidimo način

izračunavanja prema specificiranoj raspodjeli a na

drugom primjeru vidimo jednu konkretnu primjenu

35

P r e p ozn a v an j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 36: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3645

HISTOGRAM

36

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1051)170000000000(7

)()18()(

0000

0000

0000)()18()(

3

0

33

2

1

0

0

00

j

j z

j

j z

z p z G s

s

s

z p z G s

Specificirani i

stvarni histogram

Histogram

3-bitne

slike

Specificirani

histogram

Transformaciona

funkcija dobivena

iz specificiranoghistograma

Rezultujućihistogram

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 37: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3745

HISTOGRAM

37

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Slika Marsovog

mjeseca Phobos

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 38: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3845

HISTOGRAM

38

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6 Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n

t e n z i t e t

Intenzitet

B r o j p i k s e l

a ( x 1 0 4 )

Funkcijatransformacije

Histogram

rezultujuće

slike Rezultujuća slika dobivenaujednačavanjem histograma

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 39: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 3945

HISTOGRAM

39

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0

4 )

Intenzitet

B r o j p i k s e l a ( x 1 0 4 )

Ulazni intenzitet

I z l a z n i i n t e n z i t e t

Specificirani

histogram

TransformacijePoboljšana slikadobivena koristećimapiranje preko

krive (2) ndash isprekidana linija

Histogram

poboljšaneslike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 40: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4045

HISTOGRAM

40

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

50 100 150 200

50

100

150

200

50 100 150 200

50

100

150

200

Matlab primjer transformacije

I = imread(tiretif)

Zadani hist

hi1 = [zeros(101) max(hi(10size(hi1))-2500)]

J = histeq(I hi1)

imshow(I)

figure imshow(J)

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 41: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4145

HISTOGRAM

Lokalni histogram Prethodno opisane primjenehistograma su globalne i pogodne su za sveukupnopoboljšavanje slike Ponekad je potrebno poboljšati detaljena manjim područjima slike

Upotreba statistika histograma za poboljšavanje slike Prosječan intenzitet i varijansa se na jednostavan

način mogu izračunati direktno iz slike

Postoje dvije primjene statistika Na globalnom nivou sekoriste globalni prosjek i globalna varijansa a nalokalnom nivou se koristi lokalni prosjek i lokalnavarijansa

41

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

1

0

1

0

22

1

0

1

0

)(

1

)(1

M

x

N

y

M

x

N

y

m y x f MN

y x f MN

m

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 42: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4245

HISTOGRAM

42

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika Globalno ujednačavanje histograma Lokalno ujednačavanje histograma

Uočiti na zadnjoj slici simbole u malim kvadratimakoji na prethodne dvije slike nisu uočljivi

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 43: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4345

HISTOGRAM

43

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Originalna slika

(tungestenska žarna nit elektronski mikroskop 130x)

Globalno ujednačavanje histograma Poboljšanje na bazi statistika

lokalnog histograma

Uočiti na zadnjoj slici više detalja uodnosu na prethodne dvije slike

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 44: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4445

PITANJA ZA PONAVALJANJE GRADIVA I

PRIPREMU ISPITA

1 Šta su stepene transformacije i čemu služe

2 Šta je histogram i čemu služi

3 Šta je specificiranje histograma i čemu služi

4 Šta je lokalni histogram i čemu služi

5 Pojasniti kako se vrši ujednačavanje intenziteta preko histograma

44

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6

Page 45: POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

7232019 POOS P05a Transformacije Intenziteta i Filtriranja

httpslidepdfcomreaderfullpoos-p05a-transformacije-intenziteta-i-filtriranja 4545

KORIŠTENO U PRIPREMI OVE PREZENTACIJE

1 Gonzales R Woods R Digital Image Processing 3rd Edition Prentice-

Hall New-Jersey USA 2008

2 MATLAB 2009a Help

45

P r e p ozn a v a

n j e o b l i k ai o b r a d a s l i k

e

š k g o d 2 0 1 5

2 0 1 6