Автоматиизированный анализ изображений с приемением LABVIEW

Последовательность выполнения задания

Построение Front Panel. Следующие элементы нужно добавить на Front Panel из Задания 2:

Cluster для задания порогового интервала.

Modern» Array, Matrix and Cluster

Пример передней панели (Front Panel) представлен на Рис. 11.

Рис. 11. Задание 3. Пример передней панели

Построение Block Diagram. Следующие функции и структуры должны быть добавлены на Block Diagram из Задания 2:

IMAQ Threshold. Производит пороговую обработку изображения.

Vision and Motion»

Image Processing»

Processing

21

IMAQ GetPalette. Определяет палитру изображения. Доступны пять предопределенных палитр. Чтобы задать палитру выберите код Palette Number и соедините выход Color Palette со входом Color Palette окна IMAQ WindDraw.

Vision and Motion» Vision Utilities»

External Display

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

Vision and Motion» Vision Utilities»

External Display

Fig. 12. Задание 3. Пример блок-диаграммы

22

Задание 4: Добавьте к VI из Задания 2 часть, которая выполнят эквализацию гистограммы для медицинского изображения.

Постройте LabVIEW VI, который отображает результаты эквализации гистограммы медицинских изображений различных типов. Должна быть возможность сравнить исходное и обработанное изображения и соответствующие гистограммы.

Методы гистограммных преобразований используются для повышения качества (за счет повышения контраста) изображений, гистограмма распределения яркостей которых имеет ярко выраженный подъем в сторону малых уровней яркости, – мелкие детали на темных участках различимы плохо, сами изображения являются малоконтрастными.

Суть этих методов состоит в преобразовании яркостей исходного изображения таким образом, чтобы гистограмма распределения яркостей изображения приобрела желательную форму.

Оптимальным с точки зрения зрительного восприятия человеком является изображение, элементы которого имеют равномерное распределение яркостей. Преобразование гистограммы для ее приведения к равномерному виду может производиться в соответствии со следующим алгоритмом. Сначала вычисляется гистограмма распределения яркостей элементов изображения H(k). Затем строится нормированная кумулятивная

приводят к получению изображений с заранее заданным вероятностным распределением яркостей. Эти методы могут быть глобальными, т. е. использовать информацию обо всем изображении, и скользящими, когда для преобразования используются локальные области изображения.

24

Последовательность выполнения задания

Построение Front Panel. Следующие элементы нужно добавить на

Front Panel из Задания 2:

Waveform Graph для гистограммы изображения после эквализации.

Modern» Graph

Построение Block Diagram. Следующие функции и структуры должны быть добавлены на Block Diagram из Задания 2:

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

Vision and Motion»

Image Processing»

Analysis

IMAQ Equalize. Производит эквализацию гистограммы изображения. Перераспределяет пиксели изображения для линеаризации кумулятивной гистограммы.

Vision and Motion»

Image Processing»

Processing

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

Vision and Motion» Vision Utilities» External

Display

25

IMAQ Create. Выделяет память под изображение.

Vision and Motion»

Vision Utilities» Image

Management

Рис. 14. Задание 4. Пример блок-диаграммы

Выполните следующие шаги:

1.Эквализация гистограммы. Используйте функцию IMAQ Equalize

для эквализации гистограммы изображения. Она распределяет значения яркости изображения равномерно по всему диапазону (обычно от 0 до 255 для 8 бит). Для обработки изображения необходимо зарезервировать паи\мять с помощью IMAQ Create.

2.Создание гистограммы изображения после эквализации. Используйте

IMAQ Histograph для построения гистограммы изображения. Гистограмма изображения после эквализации не является непрерывной (как гистограмма

исходного изображения). Это происходит из-за того, что функция

26

эквализации перераспределяет равное количество пикселей на заданном интервале градаций серого. Если в исходном изображении задействованы не все уровни яркости, гистограмма обработанного изображения содержит значения без пикселей.

3. Отображение изображения после эквализации. Используйте IMAQ WindDraw для отображения обработанного изображения в новом окне.

Пример Block Diagram приведен на Рис. 14.

Рис. 15. Задание 4. Пример выполнения VI

Запуск VI. Пример выполнения VI представлен на Рис. 15.

Примените эквализацию гистограммы к медицинским изображениям различных типов. Оцените разницу в результатах (по изображениям и гистограммам). Найдите изображения, для которых эквализация гистограммы дает наилучший результат.

27

3. ЧАСТОТНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ. БЫСТРОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФУРЬЕ

Цель работы: to learn how to make FFT-transform of the image and to present the result it in different ways (optical and standard representations of the spectrum), to understand the principles of the image FFT-filtration, to study the performance of low and high frequency FFT-filtration and to learn how to choose the appropriate truncation frequency according to the image properties.

Введение. Фурье-преобразование изображения в непрерывной области имеет вид

(БПФ):

где u и v – горизонтальная и вертикальная пространственные частоты соответственно; N × M – размеры исходного изображения (в пикселях); B(x, y) – яркость точки на изображении с координатами (x, y); j – мнимая единица.

Преобразование Фурье задает комплексное число для каждой точки частотной плоскости (u, v). C помощью обратного БПФ функция F(u, v) может быть трансформирована в исходное изображение:

БПФ-изображение может быть отображено с использованием четырех комплексных компонентов: действительная часть, мнимая часть, амплитуда, фаза. Соотношение между этими компонентами: F(u,v) Re(u,v) j Im(u,v) , где Re(u, v) – действительная часть; Im(u, v) – мнимая часть.

Кроме того, F(u,v) F(u,v) e , где |F(u, v)| – амплитуда; (u,v) – фаза. Амплитуда |F(u, v)| также называется спектром Фурье и может быть

28

Re(u,v)

Возможно 2 представления БПФ-изображения (спектра БПФ): стандартное и оптическое.

Рис. 16. БПФ-изображения в стандартном представлении

В стандартном представлении высокие частоты группируются в центре, тогда как низкие частоты расположены по краям БПФ-изображения. Нулевая частота, которой соответствует постоянная составляющая исходного изображения, представляется в левом верхнем углу изображения. Шкала пространственных частот: [0, N u] [0, M v], где u , v – шаги дискретизации пространственных частот u и v.

В оптическом представлении низкие частоты группируются в центре изображения, а высокие располагаются по краям. Постоянная составляющая

29

Рис. 18. Частотная фильтрация

Частотные фильтры изменяют значения яркостей пикселей относительно периодичности и пространственного распределения изменений яркости на изображении. Высокочастотные фильтры обеспечивают выделение областей резких изменений на изображении, которые соответствуют острым краям, деталям и шуму. Низкочастотные фильтры

30