1109810383

2. Przetwarzanie wstępne obrazu

Praktycznie każdy system przetwarzania i analizy obrazu wykorzystuje w pierwszych fazach działania niskopoziomowe algorytmy wstępnej obróbki (preprocessingu) mające na celu głównie usunięcie szumu, wyrównanie histogramu i ewentualnie redukcję liczby kolorów / odcieni szarości. Owocem naszych prac dotyczących tego aspektu przetwarzania obrazów są nowy algorytm filtracji medianowej obrazów barwnych (w odmianie jedno- i dwuprzebiegowej) oraz modyfikacje algorytmu binaiyzacji Bemsena. Omówimy pokrótce te algorytmy i osiągnięte wyniki.

2.1 Filtry medianowe

Filtr medianowy PNN-VMF [10] zainspirowany został filtrem FMVMF [8], a wprowadzone modyfikacje mają na celu zmniejszenie liczby zamienianych punktów i w efekcie poprawę jakości filtracji. Filtry medianow e generalnie walczą z szumem impulsowym, którego źródłem mogą być np. niedoskonałości matrycy CCD. Filtr działa w przestrzeni barwnej RGB i używa maski krzyżowej 3x3, co zapewnia wysoką szybkość przetwarzania (na współczesnych platformach sprzętowych przekraczającą 3 Mpix/sek.).

Zaproponowana przez nas później wersja dwuprzebiegowa PNN-VMF [11] ma, rzecz jasna, na celu dalsze polepszenie jakości rekonstrukcji zaszumionego obrazu. Pierwszy przebieg polega na wykonaniu oryginalnej procedury PNN-VMF. Znany jest fakt, że w pewnych przypadkach pierwszy przebieg filtru medianowego nie usuwa szumu z wszystkich pikseli obrazu, dopiero użycie tego samego filtru po raz drugi lub kolejny przynosi pożądany skutek. Niemniej jednak ponowne użycie filtru może zniekształcić obraz, czyli wprowadzić modyfikacje do pikseli, które nie były zakłócone. W przypadku szumu o małym natężeniu można domniemać, że pierwszy przebieg filtru usunie go całkowicie i wówczas drugi przebieg jest zbędny - spowalnia działanie algorytmu i może powodować zniekształcenie obrazu. Z kolei obraz silnie zaszurniony poddany powinien być ponownej filtracji, ze względu na zwiększone prawdopodobieństwo wystąpienia dwóch lub więcej za-szumionych pikseli obok siebie. W proponowanej metodzie decyzja o zastosowaniu drugiego przebiegu podejmowana jest automatycznie na podstawie informacji zebranej podczas pierwszego przebiegu. Ze względu na fakt, że PNN-VMF modyfikuje w większości przypadków ty lko piksele rzeczywiście zaszumione, można sądzić, że liczba pikseli zmodyfikowanych przez ten filtr jest z pewnym przybliżeniem wprost proporcjonalna do zawartości szumu w obrazie, innymi słowy, jest to miara zaszumienia obrazu. Na podstawie powyższych obserwacji wysuwamy przypuszczenie, że również pewna proporcjonalna do natężenia szumu liczba pikseli nie została w pierwszym przebiegu poprawiona. Można zatem na tej podstawie ustalić czułość filtru dla drugiego przebiegu. W przyjętym rozwiązaniu jedynie dla obrazów bardzo silnie zaszumionych na wejściu, dmgi przebieg filtra jest procedurą identyczną z przebiegiem pierwszym. W większości przypadków, procedura wybrana dla drugiego przejścia jest „ostrożniejsza", a pozytywnym ubocznym efektem tego rozwiązania jest znaczna szybkość działania dmgiego przejścia. Algorytm działa w sposób bardziej „przewidywalny” w stosunku do zwykłego dwukrotnego uruchomienia jednoprze-biegowych filtrów medianowych, ale wadą rozwiązania jest kilka dobranych ad hoc wolnych parametrów (wartości progowych). Ponadto, osiągnięta poprawa jakości w stosunku