Segmentação de Imagens

1. Segmentação de Imagens Prof.: Walmor Cardoso Godoi, M.Sc. http://www.walmorgodoi.com

2. Segmentação de Imagens

3. Imagem Tophat Segmentação de Imagens Retina

4. Detecção de Descontinuidades • Tipos de descontinuidades • Pontos • Linhas • Bordas • Métodos • Uso de Máscaras

5. Detecção de Descontinuidades • Pontos • Retas

6. Detecção de Bordas Método: cálculo de um operador local diferencial

7. Detecção de Bordas • Gradiente

8. Gradiente - Operadores

9. Operadores

10. -1 -1 -1 -1 8 -1 -1 -1 -1 Filtragem espacial Passa-Altas Já os filtros passa-altas atenuam/eliminam os componentes de baixa freqüência e deixando as freqüências altas inalteradas, realçando pixels de alto contraste da imagem: pontos de alta luminosidade cercados por pixels mais escuros. É somada à imagem original para realçar os detalhes. Máscara passa-altas • Para a detecção e realce das bordas. Aplicam-se habitualmente dois tipos de filtros espaciais: • baseados no gradiente da luminosidade. • baseados no laplaciano da luminosidade.

11. -1 1 -1 0 -1 -1 1 0 0 0 -1 0 1 1 0 1 -1 1 1 3 1 3 Filtro de Prewitt O filtro de detecção de contornos de Prewitt cria uma imagem onde as bordas (mudanças grandes nos valores do nível de cinza) sejam mostradas. A detecção de contornos de Prewitt produz uma imagem onde uns valores mais elevados do nível de cinza indiquem a presença de uma borda entre dois objetos. O filtro de detecção de contornos de Prewitt calcula a raiz quadrada da soma dos quadrados de dois templates (máscaras) 3X3. É um dos filtros os mais populares da detecção da borda 3X3. O filtro da detecção da borda de Prewitt usa os dois moldes 3X3 calcular o valor do gradiente: X Y O gradiente de Prewitt é dado por: SQRT (X*X + Y*Y)

12. 0 -1 1 -2 -1 0 0 -1 -1 -1 2 0 0 4 0 -2 0 -1 1 1 0 0 2 -1 0 1 -1 1 4 1 4 Filtro de Sobel O filtro de Sobel é apenas uma versão mais “pesada” deste: X Y Laplaciano O laplaciano é um operador que pode ser definido como:

13.  Filtro de Prewitt - horizontal Convolução

14.  Filtro de Prewitt - vertical

15. PRÉ-PROCESSAMENTO (soma das componentes) 

16. Filtro Laplaciano – Passa alta truncation • Filtro passa alta. • Somar à imagem originalpara realçar os detalhes. offset

17. Filtro de Sobel • O filtro Sobel é uma operação utilizada em processamento de imagem, aplicada sobretudo em algoritmos de detecção de contornos. • Em termos técnicos, consiste num operador que calcula diferenças finitas, dando uma aproximação do gradiente da intensidade dos pixels da imagem.

18. Filtro de Sobel

19. Segmentação Global • Limiarização

20. Segmentação • Limiarização Global T

22. Imagem a segmentar Histograma de intensidades TécnicasSegmentação (Binarização) • Consiste em separar o histograma de uma imagem em duas regiões • Escolha do limiar via histograma • ExemploLimiar=155

23. Histograma de intensidades Imagem a segmentar TécnicasSegmentação • Limiarização • Escolha do limiar pelo algoritmo do triângulo • ExemploLimiar=152 • Determinação de fronteiras • Uma alternativa à limiarização consiste em encontrar os pixels que definem as fronteiras do objectos • Gradiente • Exemplo

24. Segmentação de Regiões • A simplificação da imagem é uma questão central na visão computacional, o que pode ser feito reduzindo-se as informações da imagem para regiões mais ou menos homogêneas. • O resultado é uma “caricatura” da realidade onde somente a parte importante está presente, sendo que os detalhes desnecessários e ruídos são extraídos. • Aplicações: • Radiologia (CAD) • Controle de qualidade • Inspeção automatizada de peças em fábricas • Visão robótica

25. Segmentação de Regiões

26. SEGMENTAÇÃO

27. Exemplo de Segmentação de Imagem • ROI original com cluster (b) imagem após realce (c) imagem diferença • (d) imagem segmentada (após aplicação de threshold adaptativo) SEGMENTAÇÃO Ferrari RJ et al. Characterization of breast cancer using statistical approaches. In: Doi K, MacMahon H, Giger ML and Hoffmann KR, eds. Computer-Aided Diagnosis in Medical Imaging. Amsterdan: Elsevier Science, 1999:281-6 • Exemplo de Segmentação de Imagem • ROI original com nódulo (b) imagem segmentada após aplicação de threshold adaptativo e morfologia matemática Kinoshita SK et al. Characterization of breast masses using texture and shape features. In: Doi K, MacMahon H, Giger ML and Hoffmann KR, eds. Computer-Aided Diagnosis in Medical Imaging. Amsterdan: Elsevier Science, 1999:265-70.

28. Binarização

29. Limiariazação de Regiões

30. CADDiagnóstico Auxiliado por ComputadorEXEMPLOS

31. CADEXEMPLOS Castellino RA. Computer-aided detection: An overview. Applied Radiology, Suplement November 2001:4-8.

32. CADEXEMPLOS Castellino RA. Computer-aided detection: An overview. Applied Radiology, Suplement November 2001:4-8.

34. E4.4. Watershed: O Divisor de Águas Linha divisora de águas Bacias hidrográficas Imagem de gradientes

35. E4.4. Watershed: Exemplo • Tomamos uma imagem qualquer

36. E4.4. Watershed: Exemplo • Calculamos seus gradientes usando Sobel, Roberts, Canny ou outro....

37. E4.4. Watershed: Exemplo • Agrupamos pixels vizinhos de gradiente (praticamente) nulo....

38. E4.4. Watershed: Exemplo • Agrupamos regiões elevando o nível da água (função f)....

39. E4.4. Watershed: Exemplo • Agrupamos mais as regiões elevando mais o nível da água....

40. Segmentação por Textura