L2 Elaborazione di immagini in C/C++

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1 L2 Elaborazione di immagini in C/C++ Corso di Visione Artificiale Ing. Luca Mazzei

2 AA 2009/2010 Visione Artificiale 2 Formato immagini Utilizziamo il formato PGM PPM P4 = PBM P5 = PGM P6 = PPM P Dimensioni Immagine Valore massimo del colore Informazioni aggiuntive Es. TimeStamp, velocita (0,0) (0,1) (1,0) (319,239) PBM, PGM: 1 byte per pixel PPM: 3 byte per pixel

3 AA 2009/2010 Visione Artificiale 3 Formato immagini In memoria il bitmap è un vettore, buffer Width lunghezza = numero di colonne Height altezza = numero di righe (0,0) i = 0 i = w-1 (W,H)

4 Conversione immagini Suite Imagemagick: convert.jpg.ppm.pgm.png.bmp convert input_img.xxx output_img.xxx (con ubuntu) apt-cache search imagemagick imagemagick - image manipulation programs AA 2009/2010 Visione Artificiale 4

5 AA 2009/2010 Visione Artificiale 5 Impostazione algoritmo Immagine input ed immagine appoggio, 2 buffer Buffer di unsigned char, p(x,y) [0, 255] Doppio for scansione buffer immagine Scansione per righe -> adiacenze in memoria for(unsigned int jj = 0; jj < height ; ++jj){ //scorre righe for(unsigned int ii = 0; ii < width ; ++ii){ //scorre colonne if(input_buffer[(jj*width)+ii] > 70) { output_buffer [(jj*width)+ii] = 255; } else output_buffer [(jj*width)+ii] = 0; } } }

6 AA 2009/2010 Visione Artificiale 6 Librerie STL (Standard Template Library) Libreria standard basata su template Riferimenti Contenitori, iteratori ed algoritmi Utile per operazioni su strutture dati non presenti nel C++ base

7 Librerie STL (Standard Template Library) Contenitori: vector, list, map, stack // create a vector of random integers #include <vector> std::vector<int> v; for( int i = 0; i < 10; ++i ) { int num = (int) rand() % 10; v.push_back( num ); } // print elements std::cout << "vector elements: "; for( int i = 0; i < v.size(); ++i ) { } std::cout << v[i] << " "; std::cout << std::endl; AA 2009/2010 Visione Artificiale 7

8 Librerie STL (Standard Template Library) Iterators Puntatori ad elementi di un container forward, bidirectional, random access std::vector<int> v1(3, 5); for(std::vector<int>::iterator it = v1.begin(); it!= v1.end(); ++it){ std::cout << *it << std::endl; } AA 2009/2010 Visione Artificiale 8

9 Librerie STL (Standard Template Library) Algorithm Min, max, swap, count, sort #include <algorithm> #include <vector> std::vector<int> v; v.push_back( 23 ); v.push_back( -1 ); v.push_back( 9999 ); v.push_back( 0 ); v.push_back( 4 ); std::cout << "Before sorting: "; for( unsigned int i = 0; i < v.size(); i++ ) { std::cout << v[i] << " "; } std::cout << std::endl; sort( v.begin(), v.end() ); std::cout << "After sorting: "; for( unsigned int i = 0; i < v.size(); i++ ) { std::cout << v[i] << " "; } std::cout << std::endl; AA 2009/2010 Visione Artificiale 9

10 Strumenti a disposizione per programmare Image.h main.cpp main_color.cpp (usare solo dopo aver provato a farla) main_color2grey.cpp Esempi STL AA 2009/2010 Visione Artificiale 10

11 AA 2009/2010 Visione Artificiale 11 Image.h struct Image { /// geometry unsigned int width, height; /// bit per pixel (8 is greyscale, 24 is rgb color) unsigned int bpp; /// the bitmap unsigned char *buffer; public: Image(); ~Image(); /// Allocate the inner buffer width,height the image geometry bpp Bit Per Pixel (8 grey, 24 color rgb) void Build(unsigned int width, unsigned int height, unsigned int bpp); /// Save the image filename bool Save(const char *filename) const; /// Load the image filename /// and initialize with,height,bpp and buffer field of struct bool Load(const char *filename); };

12 AA 2009/2010 Visione Artificiale 12 Binarizzazione Per ogni pixel confronto con una soglia

13 AA 2009/2010 Visione Artificiale 13 Istogramma Scansionando tutto l array dell immagine per colonne (o righe) accumulo i valori in un vettore i = 0 i = 255 Posso salvare i valori in un file e ottenere il grafico con Gnuplot

14 AA 2009/2010 Visione Artificiale 14 Immagine Differenza diff_img = img1 img2 Differenza singoli pixel Differenza con sogliatura finale image background = difference

15 AA 2009/2010 Visione Artificiale 15 Ritaglio immagine Seleziono un area di interesse dell immagine (Bounding Box) Nuovo buffer contenente il bounding box Dimensioni? Come gestire le coordinate?

16 AA 2009/2010 Visione Artificiale 16 Rilevamento bordi Con operazioni locali, maschera nxn Maschera di Sobel Sobel orizzontale Sobel verticale Laplace? Prewitt roberts Estrazione bordi + binarizzazione Roberts Sobel verticale orizzontale Prewitt verticale orizzontale

17 AA 2009/2010 Visione Artificiale 17 Filtro convolutivo Filtro mediano, operazione locale nxn Efficienza in base alla maschera Utilizzo std::vector e algoritmo std::sort

18 AA 2009/2010 Visione Artificiale 18 Etichettatura (Labelizzazione) Es. Sull immagine differenza per evidenziare i blob (aree dell immagine differenza di forma indefinita)

19 vector<punto> AA 2009/2010 Visione Artificiale 19 Labelizzazione a macchia d olio (floodfill) L Nuovo Label L=L+1 push 1,2 pop Espansione 3,2 push Controllo vicinato 2,3 3,3

20 AA 2009/2010 Visione Artificiale 20 Immagini a colori Come è fatto il vettore bitmap? Impostazione doppio for? Sogliatura? Rimane per casa

21 AA 2009/2010 Visione Artificiale 21 Assegnamento Per le immagini pgm: Copia dell immagine Istogramma Sogliatura, binarizzazione Abbassamento luminosita Filtro mediano Estrazione dei contorni Differenza tra immagini Ritaglio di una porzione dell immagine Labellizzazione a macchia d olio Per le immagini a colori: Copia dell immagine Istogramma per ogni valore del pixel RGB Sogliatura, binarizzazione Abbassamento luminosita Filtro mediano sui tre canali Estrazione dei contorni Differenza tra immagini Ritaglio di una porzione dell immagine