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

L2 Elaborazione di immagini in C/C++

Corso di Visione Artificiale

Ing. Luca Mazzei

2

…

AA 2009/2010 Visione Artificiale

Formato immagini

Utilizziamo il formato PGM PPM

P5320 240255@

P4 = PBMP5 = PGMP6 = PPM

Dimensioni Immagine

Informazioni aggiuntiveEs. TimeStamp,

velocita’(0,0) (0,1) … (319,239)(1,0)

Valore massimo del colore

PBM, PGM: 1 byte per pixelPPM: 3 byte per pixel

Visione Artificiale 3

Formato immagini

In memoria il bitmap è un vettore, buffer

Width lunghezza = numero di colonne

Height altezza = numero di righe

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(0,0)

(W,H)

…

i = 0 i = w-1

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Conversione immagini

Suite Imagemagick: convert .jpg .ppm .pgm .png .bmp

convert input_img.xxx output_img.xxx

(con ubuntu)root@mio_pc:~# apt-cache search imagemagickimagemagick - image manipulation programs

www.imagemagick.org


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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; } }}


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Librerie STL (Standard Template Library)

Libreria standard basata su template

Riferimenti www.cppreference.com www.cplusplus.com

Contenitori, iteratori ed algoritmi Utile per operazioni su strutture

dati non presenti nel C++ base


http://www.cppreference.com/

http://www.cplusplus.com/



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 elementsstd::cout << "vector elements: ";for( int i = 0; i < v.size(); ++i ) { std::cout << v[i] << " ";}std::cout << std::endl;

AA 2009/2010



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



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;

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Strumenti a disposizione per programmare

– Image.h– main.cpp– main_color.cpp

(usare solo dopo aver provato a farla)– main_color2grey.cpp– Esempi STL



Image.hstruct 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 /// @param width,height the image geometry /// @param bpp Bit Per Pixel (8 grey, 24 color rgb) void Build(unsigned int width, unsigned int height, unsigned int bpp); /// Save the image on @a filename bool Save(const char *filename) const; /// Load the image from @a filename /// and initialize with,height,bpp and buffer field of struct bool Load(const char *filename); };

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Binarizzazione

Per ogni pixel confronto con una soglia


0 0 0 0 0

0 255 255 255 255

0 0 255 255 255

0 0 255 255 255

0 50 40 50 50

100 150 170 150 150

0 3 150 240 240

0 255 150 170 255

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Istogramma

Scansionando tutto l’array dell’immagine per colonne (o righe) accumulo i valori in un vettore


0 50 40 50 50

100 150 170 150 150

0 3 150 240 240

0 255 150 170 255

Posso salvare i valori in un file e ottenere il grafico con Gnuplot…

3 0 0 1 0 0 1…

i = 0 i = 255


Immagine Differenza

diff_img = img1 – img2 Differenza singoli pixel Differenza con sogliatura finale

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image – background = difference


Ritaglio immagine Seleziono un’area di interesse

dell’immagine (Bounding Box) Nuovo buffer contenente il bounding box Dimensioni? Come gestire le coordinate?

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Rilevamento bordi

Con operazioni locali, maschera nxn Maschera di Sobel

– Sobel orizzontale– Sobel verticale

Laplace? Prewitt roberts Estrazione bordi + binarizzazione

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-1 0 1

-2 0 2

-1 0 1

-1 -2 -1

0 0 0

1 2 1

-1 -1 -1

0 0 0

1 1 1

-1 -1 -1

0 0 0

1 1 1

Sobel verticale orizzontale Prewitt verticale orizzontale

1 0

0 -1

0 1

-1 0

Roberts


Filtro convolutivo

Filtro mediano, operazione locale nxn

Efficienza in base alla maschera Utilizzo std::vector e algoritmo

std::sort

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165

163

163

168

170

170

169

167

164

168


Etichettatura (Labelizzazione) Es. Sull’immagine differenza per

evidenziare i blob (aree dell’immagine differenza di forma indefinita)

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Labelizzazione a macchia d’olio (floodfill)

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3,2

2,3

3,3

EspansioneControllo vicinato

vect

or<

punt

o>

pushpop1,2

Nuovo LabelL=L+1

push

…

L

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Immagini a colori

Come è fatto il vettore bitmap? Impostazione doppio for? Sogliatura?

Rimane per casa…



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

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