UTILIZAÇÃO DE OPERAÇÕES MORFOLÓGICAS NA ELIMINAÇÃO DE RUÍDO E REALCE DE BORDAS EM IMAGENS DE RAIOS-X

1. UTILIZAÇÃO DE OPERAÇÕES MORFOLÓGICAS NA ELIMINAÇÃO DE RUÍDO E REALCE DE BORDAS EM IMAGENS DE RAIOS-X André Orlando de Q. FonsecaFábio da Silva PiazziAline da Rocha GesualdiMarcelo Portes de AlbuquerqueMárcio Portes de Albuquerque (Orientador) Departamento de Informática Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológica da Universidade Iguaçu (FaCET) Rio de Janeiro - RJ

2. Introdução Objetivo: Desenvolvimento e análise de operações morfológicas aplicadas a eliminação de ruídos característicos de imagens de raios-X Aspectos Fundamentais em Morfologia Matemática: • Permite a extração de informações relativas à geometria e à topologia de uma imagem • É amplamente utilizada em problemas de reconstrução e restauração de imagens corrompidas por ruídos. • Do mesmo jeito que uma redação se constrói a partir de frases, geradas por palavras seguindo regras precisas, as transformações de imagens através da morfologia matemática são construídas por um conjunto de transformações derivadas de operações elementares.

3. Elementos Estruturantes Representados por matrizes de dimensão 3 x 3 podem ser utilizados para o realce de bordas, e a eliminação das linhas verticais e horizontais pode ser alcançada através de elementos estruturantes no formato de linhas e colunas. Exemplos: Operadores elementares: Qualquer operador pode ser decomposto a partir de 4 operadores elementares. No nosso trabalho, exploramos a composição de apenas dois destes operadores: A Erosão e a Dilatação

4. onde a coordenada é definida na imagem e a coordenada na máscara O elemento estruturante deve "deslizar" na imagem , centrando o ponto central de em todos os pontos ativos de . Os pontos deste elemento estruturante procuram se aparelhar com pontos de . Se cada pixel relevante de casa com os pixels ativos de , então o ponto na imagem resultante, correspondente ao ponto central de , será recalculado conforme equação acima. Erosão Intuitivamente Este procedimento elimina objetos finos ou pequenos e objetos maiores tem sua área reduzida

5. Dilatação Este procedimento elimina buracos finos ou pequenos, unindo objetos. Os objetos, por sua vez, têm sua área aumentada. Exemplos: Elemento estruturante Imagem Erodida Imagem Original Imagem Dilatata

6. Outras Operações Morfológicas Abertura Fechamento

7. Redução do Ruído Subtração da Imagem de fundo do Detetor de Raios-X - = Imagem Original Imagem Subtração Imagem de Fundo

8. Redução do Ruído - cont. Aplicação dos filtros morfológicos: Abertura com elemento estruturante B4 (Cruz) Abertura com elemento estruturante Linha Horizontal Abertura com elemento estruturante Linha Vertical O conjunto de operações morfológicas foi realizado através de algoritmos desenvolvidos em linguagem C (ANSI)

9. Resultados • A técnica de abertura e fechamento morfológico utilizando linhas (colunas) como elementos estruturantes foram bastante eficientes na redução do ruído horizontal (vertical). • As imagens de raios-X, foram restauradas com sucesso através das operações morfológicas de erosão e dilatação aliadas a operação matemática de subtração de imagens. • Observamos que houve uma melhora qualitativa na relação sinal ruído da imagem, pois as regiões onde inicialmente encontravam-se borradas ficaram nítidas, sendo possível medir características dos objetos contidos na cena.

10. Conclusões • Neste projeto implementamos uma abordagem de realce de imagens corrompidas por ruídos aditivos. • Verificamos que as combinações das operações elementares de morfologia matemática formam uma ferramenta interessante para diversas aplicações. • Observamos que o estudo dos elementos estruturantes é fundamental para a execução eficiente dos operadores morfológicos. • Como perspectivas a este projeto estão a construção de mais algoritmos morfológicos em linguagem C, a elaboração de rotinas para cálculos de perímetro, área e centros de massa dos objetos contidos em imagens.