Wyższa Szkoła Technologii Informatycznych

Wydział Informatyki

Kierunek: Informatyka

Marek Mroncz

Numer albumu: 1605

Symulator metod adaptacyjnej filtracji obrazów

Praca inżynierska napisana

pod kierunkiem

dr. inż. Wojciecha Więcławka

W roku akademickim 2009/2010

Katowice 2010

Ta strona powinna być pusta. Uwaga, ten tekst jest ukryty i nie będzie widoczny na wydruku.
Spis treści

1. Wstęp. 4

2. Wprowadzenie do filtracji obrazu. 6

2.1. Numeryczna implementacja filtracji przestrzennej 10

2.2. Filtry Liniowe. 13

2.2.1. Filtry dolnoprzepustowe. 14

2.2.2. Filtry górnoprzepustowe. 15

2.3. Filtry nieliniowe. 25

2.3.1. Filtry medianowe. 25

2.3.2. Filtry ekstremalne. 28

3. Adaptacyjna filtracja obrazów.. 29

3.1. Filtr Wienera. 30

3.2. Adaptacyjny filtr medianowy. 32

3.3. Adaptacyjny filtr uśredniający. 33

4. Opis programu. 35

4.1. Schemat blokowy programu. 35

4.2. Schemat blokowy algorytmu wyboru szumu. 36

4.3. Schemat blokowy algorytmów filtracji przestrzennej 38

4.4. Schemat blokowy algorytmów filtracji adaptacyjnej 42

5. Dokumentacja techniczna. 44

5.1. Język programowania. 44

5.2. Środowisko GUIDE. 44

5.3. Interfejs graficzny użytkownika (GUI) 45

5.4. Obsługa aplikacji 47

6. Wyniki badań testowych. 50

6.1. Zakłócenie obrazów szumem typu „pieprz i sól”. 50

6.2. Zakłócenie obrazów szumem białym.. 51

6.3. Wynik działania filtracji Wienera. 52

6.4. Porównanie filtrów medianowych w wersji standardowej oraz adaptacyjnej 53

6.5.

Porównanie filtrów uśredniających w wersji standardowej oraz adaptacyjnej

55

7. Podsumowanie. 57

Bibliografia. 58
Spis rysunków.. 59
Spis tabel 62

Ta strona powinna być pusta. Uwaga, ten tekst jest ukryty i nie będzie widoczny na wydruku.

1. Wstęp

Filtracja obrazów zaliczana jest do metod cyfrowego przetwarzania sygnałów. Operacja ta

realizowana jest na pikselach obrazu źródłowego w wyniku, której uzyskiwany jest nowy,
przekształcony obraz. Stosowana jest zwykle w celu poprawy jakości obrazu, względnie ekstrakcji
pewnych cech obrazu, umożliwiających jego dalszą analizę.

Celem niniejszej pracy jest przygotowanie aplikacji komputerowej,

pozwalającej na realizację oraz ocenę działania metod filtracji adaptacyjnej.
Taki rodzaj filtracji stoi w opozycji względem metod tradycyjnych, w których
każdy piksel obrazu traktowany jest w ten sam sposób. Często, w przypadku
filtrów uśredniających, skutkuje to zatarciem istotnych informacji np. o
krawędziach występujących w obrazie. Natomiast w przypadku filtracji
adaptacyjnej rodzaj maski filtrującej dobierany jest na bieżąco, dla każdego z
pikseli z osobna. Praca powinna być przeglądem tego typu metod wraz z ich
implementacją, pozwalającą na wzajemne porównywanie metod, a także ich
odniesienie do metod tradycyjnych. Ocena winna obejmować wskazanie
ich zalet i wad, a także zakresu stosowalności. Przygotowana aplikacja powinna
posiadać wygodny i przejrzysty interfejs użytkownika.

Niniejsza praca składa się ze wstępu, czterech rozdziałów merytorycznych,

wyników badań oraz podsumowania.

W bieżącym rozdziale przedstawiono cel pracy inżynierskiej, a także

scharakteryzowano jej układ.

Rozdział drugi przedstawia sposób cyfrowej reprezentacji obrazów, metody

ich przetwarzania oraz dokładnie charakteryzuje metody przestrzennej filtracji
obrazów, z podziałem na filtry liniowe oraz nieliniowe.

W części trzeciej pracy inżynierskiej opisana została zasada działania filtrów

adaptacyjnych. Ponadto dokładnie scharakteryzowano wybrane algorytmy
należące do tej grupy metod analizy obrazów.

W rozdziale czwartym zamieszczono opis aplikacji komputerowej,

przygotowanej na potrzeby pracy.

Rozdział piąty to dokumentacja techniczna, w której opisano, w jaki sposób

powstała aplikacja. W rozdziale tym znajduje się również dokładna instrukcja
obsługi przygotowanej aplikacji komputerowej.

Szósty rozdział prezentuje wyniki badań, otrzymanych podczas analizy

wybranych obrazów, przy pomocy zaimplementowanych w pracy algorytmów.

Ostatni rozdział zawiera podsumowanie niniejszej pracy inżynierskiej.