To już drugi post z cyklu badania wpływu wstępnej filtracji na jakość wyników uzyskanych podczas segmentacji wododziałowej. W poprzednim wpisie mogłeś przeczytać o teorii kryjącej się za filtrami kontekstowymi, morfologicznymi i rozmytymi, będącymi przedmiotem badań. W tym wpisie przedstawię narzędzie pomocnicze napisane przeze mnie w celu przeprowadzenia badań.

Analiza obrazów - biblioteka EmguCV

EmguCV jest nakładką na OpenCV Open Computer Vision, pozwalającą na wykorzystywanie tej biblioteki w środowisku Microsoft .NET Framework. OpenCV (Open Source Computer Vision) jest biblioteką zawierającą w sobie wiele (ponad 2500) algorytmów wykorzystywanych w grafice komputerowej. Oprogramowanie to jest rozwijane od 1993 roku przez firmę Intel i od tego czasu pełni ważną rolę w badaniach i tworzeniu oprogramowania z zakresu wizji komputerowej. Biblioteka posiada interfejsy pozwalające na wykorzystanie jej w językach programowania takich jak C, C++, Python i Java. OpenCV działa w systemach MS Windows, Linux, Mac oraz Android. Wśród zaimplementowanych w bibliotece algorytmów można odleźć przekształcenia punktowe, kontekstowe, morfologiczne, algorytmy segmentacji, rozpoznawania obrazów. Biblioteka ta wykorzystywana jest m. in. w analizie obrazów na potrzeby bezpieczeństwa, w procesach medycznych, do identyfikacji oraz do sterowania robotami. Biblioteka OpenCV udostępniana jest na licencji BSD Berkeley Software Distribution License, natomiast EmguCV na licencji GNU GPL General Public License v3[3].

EmguCVDemo - specyfikacja zewnętrzna

W tym rozdziale przedstawiona zostanie aplikacja pomocnicza EmguCVDemo. Aplikacja ta została napisana w celu przygotowania środowiska dla testów przeprowadzanych w części badawczej pracy. Środowisko to zapewnia dostęp do algorytmów filtracji obrazu dostępnych w bibliotece EmguCV oraz do własnych implementacji wybranych algorytmów. Aplikacja może być wykorzystywana do testowania wpływu wybranych filtrów na obraz i jego późniejszą segmentację.

EmguCVDemo

EmguCVDemo - okno programu testowego
Rysunek 1: EmguCVDemo - okno programu testowego

Na rysunku 1 pokazano główne okno aplikacji EmguCVDemo. Interfejs programu składa się z panelu, na którym wyświetlane są zdjęcia, jedno oryginalne - przed obróbką, drugie po zastosowaniu dostępnych operacji. Operacje dostępne w programie są za pomocą znajdujących się na formatce przycisków lub z poziomu paska zadań programu. Do sterowania parametrami niektórych operacji wykorzystuje się kontrolki znajdujące się w oknie programu w panelu po lewej stronie. Wśród wykorzystanych operacji pochodzących z biblioteki EmguCV można wymienić:

  • Przekształcenia morfologiczne:
    • Erozja
    • Dylacja
    • Otwarcie
    • Zamknięcie
    • White Top Hat
    • Black Top Hat
    • Gradient morfologiczny
  • Przekształcenia kontekstowe:
    • Wyrównanie histogramu
    • Filtr medianowy
  • Inne narzędzia:
    • Negacja obrazu
    • Reset obrazu
    • Powiększenie
    • Pomniejszenie
    • Reset rozmiaru

Wymienione operacje uzupełniono interfejsem do własnych implementacji następujących algorytmów:

  • Przekształcenia logiki rozmytej:
    • Fuzzy Noise Smoothing
  • Operacje związane z segmentacją:
    • Lokalne minima
    • Segmentacja wododziałowa
    • Liczenie segmentów

Parametry filtrów dostępne w programie pozwalają na sterowanie rozmiarem elementu strukturalnego filtrów morfologicznych, a także położeniem punktu odniesienia w jego wnętrzu. Możliwe jest także manipulowanie ilością iteracji.

Dostępna jest opcja zmiany algorytmu zliczania segmentów z podstawowego (SegmentMarkerBasic) na (SegmentMarkerFlooding).

Możliwe jest także sterowanie rozmiarem okna filtru medianowego.

Po przeprowadzeniu segmentacji możliwe jest oznaczenie na obrazie wyjściowym dwóch segmentów - wewnętrznego i zewnętrznego, po czym następuje wyszukiwanie przez algorytm segmentów pośrednich. Pokazano to na rysunku 1, obraz wejściowy poddano wstępnej filtracji, segmentacji a następnie zaznaczony czerwony segment wewnętrzny i zielony zewnętrzny. Granice segmentów pośrednich oznaczone zostały kolorem niebieskim.

Opcja Liczenie segmentów pozwala na oznaczenie segmentów i zliczenie ich liczby na obrazie. Po zakończonej operacji użytkownik otrzymuje podsumowanie z liczbą segmentów oraz czasem zliczania. Wykonanie tej operacji jest niezbędne, aby móc oznaczać segmenty na obrazie.

Literatura

  1. OpenCV Wiki. http://opencv.willowgarage.com/wiki, 2013

Treść tego wpisu zawiera fragmenty mojej pracy dyplomowej “Badanie wpływu wstępnej filtracji na proces segmentacji w analizie patologicznych zmian w obrębie zębów widocznych na zdjęciach RTG”.

Zobacz także: