Автоматиизированный анализ изображений с приемением LABVIEW

Копия исходного изображения создается с помощью IMAQ Copy. Для отображения обработанного изображения в новом окне применятся IMAQ WindDraw.

Рис. 3. Задание 1. Пример блок-диаграммы

3. Переключение между программным и пользовательским ядрами фильтров. Для переключения между программным и пользовательским ядрами фильтров используется Case Structure. Каждое из двух условий определяется способ задания ядра: с помощью IMAQ GetKernel или определенное управляющим элементом RealMatrix.ctl размером 3 × 3. Menu Ring используется для переключения между случаями на Front panel.

Приме блок-диаграммы Block Diagram представлен на Рис. 3.

11

2. ГИСТОГРАММЫ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Цель работы: to learn how to create and analyze the image histogram and line profile, to study the performance of simple image processing based on the histogram analysis that is the image thresholding or histogram changing that is the histogram equalization.

Введение. Гистограмма изображения отражает количественное распределение пикселей по значениям (уровням, градациям) яркости. Она обеспечивает описание общего вида изображения и помогает идентифицировать различные компоненты изображения, такие, как фон, объекты и шумы.

Гистограмма изображения – это функция H, определенная на шкале уровней яркости таким образом, что количество пикселей, соответствующее значению яркости k, составляет H (k) nk , где k – уровень яркости, nk – количество пикселей в изображении с уровнем яркости k; n nk – полное число пикселей изображения (Рис. 5). В случае полутонового изображения, имеющего 256 градаций яркости (яркостное разрешение 8 бит), шкала уровней яркости k задается от 0 до 255.

Гистограмма отображает, какие уровни яркости встречаются на изображении чаще, а какие реже.

nk

k

Рис. 5. Гистограмма изображения

Линейный профиль представляет изменение яркости на изображении вдоль некоторой линии. Он может быть полезен при обнаружении границ компонентов изображения, подсчете уровня изменения яркости и обнаружении повторяющихся участков на изображении (Рис. 6).

13

Максимум

яркости

Минимум

яркости

Рис. 6. Линейный профиль

Пики и впадины соответствуют увеличению и уменьшению яркости вдоль выбранной линии. Ширина и высота пропорциональны размеру и яркости соответствующих участков. Например, светлый объект с постоянной яркостью отображается на графике в виде плато. Повышение контраста между объектом и окружающим фоном – крутые края плато. Зашумленные пиксели отображаются в виде серии узких пиков.

IMAQ Vision provides two simple tools for histogram distribution; they do almost the same thing: The histogram gives the numeric (quantitative) information about the distribution of the number of pixels per gray-level value. The histograph displays the histogram information in a waveform graph.

Задание 2: Создайте VI, который отображает гистограмму, ее описание и линейный профиль для выбранного медицинского изображения.

Постройте LabVIEW VI, который позволяет отображать и анализировать гистограммы медицинских изображений различных типов и позволяет отображать значения яркости пикселей вдоль заданной линии на изображении (линейный профиль).

Последовательность выполнения задания

Построение Front Panel. Следующие элементы должны быть добавлены на Front Panel:

Два Waveform Graphs для гистограммы и для линейного профиля соответственно.

Modern» Graph

14

Два Clusters для отчета по гистограмме (Histogram Report) и для информации о линии (Line Information) соответственно.

Modern» Array, Matrix and Cluster

Пример передней панели (Front panel) приведен на Рис. 7.

Построение Block Diagram. Следующие функции и структуры должны быть добавлены на Block Diagram:

IMAQ Create. Выделяет память под изображение.

Vision and Motion» Vision Utilities» Image

Management

Рис. 7. Задание 2. Пример передней панели

15

IMAQ Load Image Dialog. Вызывает диалоговое окно, в котором можно указать путь к файлу изображения и предварительный просмотр выбранного изображения.

Vision and Motion»

Vision Utilities» Files

IMAQ ReadFile. Считывает файл изображения.

Vision and Motion»

Vision Utilities» Files

IMAQ WindDraw. Отображает изображение в отдельном окне. Окно автоматически появляется при выполнении VI.

Vision and Motion» Vision Utilities»

External Display

IMAQ Histogram. Рассчитывает гистограмму изображения.

Vision and Motion»

Image Processing»

Analysis

16

IMAQ Histograph. Рассчитывает гистограмму изображения. Возвращает тип данных (cluster), совместимый с графиком LabVIEW.

Vision and Motion»

Image Processing»

Analysis

IMAQ Line Profile. Рассчитывает профиль вдоль линии пикселей. Возвращает тип данных (cluster), совместимый с графиком LabVIEW. Информация о профиле содержится в соответствующем векторе (линии).

Vision and Motion»

Image Processing»

Analysis

IMAQ SelectLine. Позволяет пользователю определить положение линии на изображении. Отображает изображение в специальном окне и предоставляет инструмент для задания линии.

Vision and Motion» Machine Vision» Select

Region of Interest

Cluster To Array. Переводит кластер однотипных элементов (cluster of elements of the same data type) в одномерный массив элементов того же типа

(1-D array of elements of the same data type).

Programming» Cluster, Class and Variant

Выполните следующие шаги:

1. Загрузка изображения. Считайте файл изображения с помощью

IMAQ ReadFile. Путь к файлу задается через IMAQ Load Image Dialog,

отображающую соответствующее диалоговое окно. Чтобы загрузить изображение необходимо выделить для него память с помощью IMAQ Create. Изображение будет отображаться на экране, если задать окно с помощью IMAQ WindDraw.

17

2.Создание гистограммы изображения. Используйте функции IMAQ Histograph и IMAQ Histogram для создания гистограммы и ее описания.

3.Создание линейного профиля изображения. Функция IMAQ Line Profile визуализирует значения яркости пикселей вдоль линии, заданной координатами, вручную выбранными на изображении. Используйте IMAQ Select Line для рисования линии прямо на изображении. Функция Cluster To Array переводит информацию о линии из кластера IMAQ Select Line в массив, пригодный для IMAQ Line Profile.

Пример блок-диаграммы (Block Diagram) приведен на Рис. 8.

Рис. 8. Задание 2. Пример блок-диаграммы

Запуск VI. Пример выполнения VI представлен на Рис. 9.

Создайте и проанализируйте гистограммы и линейные профили различных медицинских изображений. Оцените разницу в результатах. Изучите взаимосвязь между видом изображения и видом его гистограммы (и ее описанием).

18

Рис. 9. Задание 2. Пример выполнения VI: Гистограмма и линейный профиль изображения

19

Задание 3: Создайте VI, отображающий гистограмму медицинского изображения и выполняющий его пороговую обработку. За основу возьмите V Iиз Задания 2.

Постройте LabVIEW VI, позволяющий отображать и анализировать гистограммы медицинских изображений и производить пороговую обработку изображения с заданным пороговым интервалом. Должна быть возможность сравнить исходное изображение и обработанное (бинарное), полученное при задании разных пороговых интервалов.

Гистограмма изображения

Рис. 10. Пороговое разделение изображения

Пороговое разделение. Операция порогового разделения заключается в том, что яркость изображения B(x, y) полагается равной нулю в точках, где она больше некоторого порогового значения («фон»), и единице, где она не превосходит его («объект»), или наоборот. Эта операция может также использоваться для выделения областей, соответствующих определенным структурам на изображении, и дальнейшего анализа этих областей.

20