Corso di Visione Artificiale. Filtri parte I. Samuel Rota Bulò



Documenti analoghi
0.6 Filtro di smoothing Gaussiano

Fondamenti di Elaborazione di Immagini Estrazione dei Bordi e Segmentazione. Raffaele Cappelli raffaele.cappelli@unibo.it

Dimensione di uno Spazio vettoriale

Corso di Visione Artificiale. Immagini digitali. Samuel Rota Bulò

Capitolo 5 RESTAURO E RICOSTRUZIONE DI IMMAGINI

Trasformazioni 2D. Grande differenza rispetto alla grafica raster!

GIROSCOPIO. Scopo dell esperienza: Teoria fisica. Verificare la relazione: ω p = bmg/iω

Funzioni con dominio in R n

x (x i ) (x 1, x 2, x 3 ) dx 1 + f x 2 dx 2 + f x 3 dx i x i

Introduzione all analisi dei segnali digitali.

Corso di grafica vettoriale

Grandezze scalari e vettoriali

Strutturazione logica dei dati: i file

Aprire WEKA Explorer Caricare il file circletrain.arff Selezionare random split al 66% come modalità di test Selezionare J48 come classificatore e

Corso di Visione Artificiale. Stereopsi. Samuel Rota Bulò

Relazioni statistiche: regressione e correlazione

Esempi di funzione. Scheda Tre

LE TRASFORMAZIONI GEOMETRICHE NEL PIANO

Introduzione all Information Retrieval

LEZIONE 23. Esempio Si consideri la matrice (si veda l Esempio ) A =

Elementi di teoria dei segnali /b

Introduzione all elaborazione di immagini Part II

Elementi di Psicometria con Laboratorio di SPSS 1

Sistemi Informativi Territoriali. Map Algebra

Richiami sulle derivate parziali e definizione di gradiente di una funzione, sulle derivate direzionali. Regola della catena per funzioni composte.

Pro e contro delle RNA

Controlli Automatici T. Trasformata di Laplace e Funzione di trasferimento. Parte 3 Aggiornamento: Settembre Prof. L.

Documentazione esterna al software matematico sviluppato con MatLab

ESTRAZIONE DI DATI 3D DA IMMAGINI DIGITALI. (Visione 3D)

Programma definitivo Analisi Matematica 2 - a.a Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Civile (ICI)

Elaborazione delle Immagini Digitali

4. Proiezioni del piano e dello spazio

4. Operazioni elementari per righe e colonne

Richiami su norma di un vettore e distanza, intorni sferici in R n, insiemi aperti, chiusi, limitati e illimitati.

Esercitazione 5 Dinamica del punto materiale

Morphological Image processing

Lunghezza ocale. Donato Di Bello

Forze come grandezze vettoriali

Elementi di informatica

Analisi di scenario File Nr. 10

Guide d onda. Cerchiamo soluzioni caratterizzate da una propagazione lungo z

13. Campi vettoriali

L influenza della corrente sulla barca si manifesta in due effetti principali: uno sul vento e uno sulla rotta percorsa.

Luigi Piroddi

IL SISTEMA CARTOGRAFICO NAZIONALE

FUNZIONE REALE DI UNA VARIABILE

A.1 Definizione e rappresentazione di un numero complesso

Il campionamento. La digitalizzazione. Teoria e pratica. La rappresentazione digitale delle immagini. La rappresentazione digitale delle immagini

8 - Analisi della deformazione

Misura di stelle doppie con l'oculare Baader Micro-Guide

Capitolo 4.2. Analisi tecnica: Fibonacci

TRAVE SU SUOLO ELASTICO

LEZIONE 31. B i : R n R. R m,n, x = (x 1,..., x n ). Allora sappiamo che è definita. j=1. a i,j x j.

E naturale chiedersi alcune cose sulla media campionaria x n

SISTEMI INFORMATIVI AVANZATI -2010/ Introduzione

Capitolo 13: L offerta dell impresa e il surplus del produttore

PROCESSING NEL DOMINIO OMEGA Scardinare la teoria: DFT (Discrete Fourier Transform)

Università degli Studi di Ferrara - A.A. 2014/15 Dott. Valerio Muzzioli ORDINAMENTO DEI DATI

Basi di matematica per il corso di micro

MINIMI QUADRATI. REGRESSIONE LINEARE

Memorie ROM (Read Only Memory)

1 Applicazioni Lineari tra Spazi Vettoriali

PROCEDURA PER LA GESTIONE ESAMI DI STATO AREA ALUNNI AXIOS

Definire all'interno del codice un vettore di interi di dimensione DIM, es. int array[] = {1, 5, 2, 4, 8, 1, 1, 9, 11, 4, 12};

2 + (σ2 - ρσ 1 ) 2 > 0 [da -1 ρ 1] b = (σ ρσ1 σ 2 ) = (σ 1

Fisica quantistica. Introduzione alla polarizzazione e altri sistemi a due livelli. Christian Ferrari. Liceo di Locarno

GUIDA AL CALCOLO DEI COSTI DELLE ATTIVITA DI RICERCA DOCUMENTALE

Per studio di funzione intendiamo un insieme di procedure che hanno lo scopo di analizzare le proprietà di una funzione f ( x) R R

Complementi di Analisi per Informatica *** Capitolo 2. Numeri Complessi. e Circuiti Elettrici. a Corrente Alternata. Sergio Benenti 7 settembre 2013

09 - Funzioni reali di due variabili reali

IDENTIFICAZIONE dei MODELLI e ANALISI dei DATI. Lezione 40: Filtro di Kalman - introduzione. Struttura ricorsiva della soluzione.

Capitolo 10 SEGMENTAZIONE DI IMMAGINI

Moto circolare uniforme

2 FUNZIONI REALI DI VARIABILE REALE

ColorSplitter. La separazione automatica dei colori di Colibri.. Perché ColorSplitter? Come opera ColorSplitter?

Entropia. Motivazione. ? Quant è l informazione portata dalla sequenza? Abbiamo una sequenza S di N simboli (campioni audio, pixel, caratteri,...

definizione e notazione (direzione,verso modulo), v V, lo spazio ( insieme)

Foveonizzazione. E' possibile scaricare DCRaw per piattaforme Windows e MacOS da questo sito:

RICHIAMI SULLE MATRICI. Una matrice di m righe e n colonne è rappresentata come

Codifiche a lunghezza variabile

SCHEDA M MOSAICI CLASSIFICARE CON LA SIMMETRIA

APPUNTI SUL CAMPO MAGNETICO ROTANTE

CORSI I principali programmi Adobe Photoshop/InDesign/Illustrator Nozioni di base

a t Esercizio (tratto dal problema 5.10 del Mazzoldi)

HBase Data Model. in più : le colonne sono raccolte in gruppi di colonne detti Column Family; Cosa cambia dunque?

Esercizi su lineare indipendenza e generatori

Grandezze scalari e vettoriali

Diagonalizzazione di matrici e applicazioni lineari

Nell esempio verrà mostrato come creare un semplice documento in Excel per calcolare in modo automatico la rata di un mutuo a tasso fisso conoscendo

Immagini binarie. Binarizzazione di immagini a livelli di grigio

Probabilità discreta

Soluzione dell esercizio del 2 Febbraio 2004

ControlloCosti. Cubi OLAP. Controllo Costi Manuale Cubi

(Esercizi Tratti da Temi d esame degli ordinamenti precedenti)

Immagini vettoriali. Immagini raster

LE FIBRE DI UNA APPLICAZIONE LINEARE

Algebra Di Boole. Definiamo ora che esiste un segnale avente valore opposto di quello assunto dalla variabile X.

FASCI DI RETTE. scrivere la retta in forma esplicita: 2y = 3x + 4 y = 3 2 x 2. scrivere l equazione del fascio di rette:

Informatica per la comunicazione" - lezione 7 -

CORSO DI STATISTICA (parte 2) - ESERCITAZIONE 8

Transcript:

Corso di Visione Artificiale Filtri parte I Samuel Rota Bulò

Filtri spaziali Un filtro spaziale è caratterizzato da un intorno e un'operazione che deve essere eseguita sui pixels dell'immagine in quell'intorno. Il processo di filtraggio genera una nuova immagine spostando il filtro lungo tutta l'immagine. Se l'operazione eseguita è lineare parliamo di filtri spaziali lineari. Altrimenti parliamo di filtri non lineari. OUTPUT

Filtri spaziali lineari W[-1,-1] W[-1,0] W[-1,1] W[0,-1] W[0,0] W[0,1] W[1,-1] W[1,0] W[1,1] I[x-1y,-1] I[x-1,y] I[x-1,y+1] I[x,y-1] I[x,y] I[x,y+1] I[x+1,y-1] I[x+1,y] I[x+1,y+1] Un filtro lineare è una matrice W di coefficienti Il filtraggio dell'immagine I tramite W produce un'immagine F.

Correlazione e convoluzione La correlazione è il processo di muovere il filtro lungo l'immagine e calcolare la somma pesata ad ogni locazione come appena visto. La convoluzione equivale ad una correlazione con il filtro ruotato di 180 W è talvolta chiamato kernel (nucleo) della convoluzione/correlazione.

Proprietà della convoluzione Commutativa Associativa Lineare Invarianza a traslazione Convoluzione è l'unico operatore lineare ed invariante a traslazione Differenziazione

Esempi di convoluzione

Esempi di convoluzione

Esempi di convoluzione

Cosa fare ai bordi?

Filtri di smoothing Filtro medio: Ogni pixel viene rimpiazzato dalla media dei pixels in un suo intorno dimensioni del filtro

Filtri di smoothing Filtro gaussiano: ogni pixel viene rimpiazzato dalla media pesata dei pixels in un suo intorno, secondo una funzione Gaussiana. approssimazione discreta

Come creare un filtro Gaussiano Vogliamo che il filtro copra circa il 95% di probabilità dimensione del filtro dev. std. Gaussiana Campionamento e quantizzazione

Filtri di smoothing e dimensione filtro

Rumore Il rumore nelle immagini è una fluttuazione delle intensità dei pixel introdotta dal sistema di acquisizione. RUMORE GAUSSIANO (rumore bianco) RUMORE AD IMPULSO (rumore sale e pepe)

Filtro di smoothing e rumore Il rumore può compromettere alcune elaborazioni dell'immagine. Il filtro di smoothing serve principalmente ad attenuare il rumore bianco. CON RUMORE SENZA RUMORE

Filtro di smoothing e rumore

Filtro di sharpening Lo sharpening può essere utilizzato per migliorare i dettagli di un immagine. k è una costante tipicamente 1

Filtro di smoothing e rumore In presenza di rumore ad impulso un filtro di smoothing può non essere la scelta migliore CON RUMORE A IMPULSO DOPO LO SMOOTHING

Filtro mediano Il filtro mediano è un filtro non lineare. Ogni pixel viene rimpiazzato con quello mediano rispetto ad un suo intorno. ORDINATI Il filtro mediano rientra in una classe più generale di filtri. L'elemento mediano infatti rappresenta il 50 percentile di un insieme ordinato di numeri. Potremmo per esempio pensare ad un filtro massimo e un filtro minimo che considerano rispettivamente il 100 o il 0 percentile.

Filtro mediano e rumore ad impulso CON RUMORE AD IMPULSO DOPO FILTRO MEDIANO

Filtro differenziale Derivata asimmetrica Filtro differenziale asimmetrico Useremo spesso la notazione Ix e Iy per rappresentare le derivate rispetto ad x e y dell'immagine I Derivata simmetrica Filtro differenziale simmetrico

Filtro differenziale Derivata asimmetrica Derivata simmetrica Filtro differenziale asimmetrico Filtro differenziale simmetrico

Filtro differenziale

Filtro differenziale Derivata misura la variazione di una funzione. Proprietà della derivata: nulla in regioni di intensità costante non nulla in presenza di variazioni di intensità Profilo

Filtro differenziale di Robert Filtro 2D differenziale ottenuto considerando derivate lungo direzioni diagonali Filtri differenziali di Roberts

Derivata e rumore La derivata accentua il rumore Tipicamente un filtro differenziale viene abbinato ad un filtro di smoothing per ridurre il rumore.

Filtro differenziale di Prewitt Filtro 2D differenziale ottenuto combinando un filtro 1D differenziale simmetrico 1D e un filtro 1D medio.

Filtro differenziale di Sobel Filtro 2D differenziale ottenuto combinando un filtro 1D differenziale simmetrico 1D e un filtro 1D gaussiano approssimato.

Filtri differenziali diagonali I filtri differenziali di Sobel e Prewitt sono spesso utilizzati anche nella loro versione diagonale. I filtri di Roberts sono versioni diagonali dei filtri differenziali asimmetrici Filtri diagonali di Prewitt Filtri diagonali di Sobel

Filtro differenziale smooth Idea applicare un filtro differenziale dopo aver applicato un filtro di smoothing gaussiano Filtri differenziali di Prewitt e Sobel inglobano questo principio Vediamo ora come derivare un filtro differenziale gaussiano, ovvero con smoothing gaussiano incorporato. Derivata di Gaussiana

Filtri differenziali gaussiani orientati Finora abbiamo sempre considerato filtri differenziali orientati in direzione degli assi principali x e y. Tuttavia è utile poter valutare la risposta di un filtro differenziale lungo specifiche direzioni. Vediamo il caso di filtri differenziali gaussiani. direzione della derivata

Filtri differenziali gaussiani orientati

Filtri differenziali gaussiani orientati Utilizzando filtri differenziali gaussiani con σ=2

Gradiente di un'immagine Il gradiente di un'immagine è un campo vettoriale. Ogni vettore del campo punta nella direzione in cui localmente l'immagine presenta il maggior incremento d'intensità e ha una lunghezza che rappresenta il tasso di variazione Il vettore gradiente può essere rappresentato in coordinate polari. Lunghezza ed angolo sono ottenute come funzione delle derivate dell'immagine originale rispetto ad x e y.

Gradiente di un'immagine Immagine originale

Filtro Laplaciano Un importante filtro basato sulla derivata seconda è il filtro Laplaciano. E' un filtro isotropico, ovvero la risposta è invariante a rotazione.

Sharpening con filtro Laplaciano Filtro Sharpening con filtro Laplaciano c è una costante tipicamente 1 Incorporato diagonali

Separabilità di filtri Un filtro 2D è separabile se può essere implementato utilizzando 2 filtri 1D. Riduzione della complessità computazionale. Per es. il filtro Gaussiano è separabile filtro orizzontale Lo sono anche i filtri di Prewitt e Sobel. filtro verticale

Nota su smoothing anisotropico Una tecnica di smoothing adattivo detto smoothing anisotropico cerca di adottare uno smoothing poco aggressivo nella direzione normale alla direzione di un bordo e più aggressivo nella direzione di un bordo (o dove non abbiamo bordi). Per fare questo si può utilizzare l'informazione del magnitudo del gradiente per discriminare bordi da non-bordi e l'informazione della direzione del gradiente nel caso in cui abbiamo un bordo per decidere la direzione in cui adottare uno smoothing meno aggressivo.