Лабораторная работа № 2. Обработка на основе гистограмм и цветокоррекция изображения

Цель работы

Целью работы является ознакомление с методами гистограммной обработки в различных цветовых моделях; изучение реализаций алгоритмов гистограммной обработки, а также методов цветовой коррекции.

 

Порядок выполнения работы

1. Ознакомьтесь с теоретическими сведениями.

2. Получите задание и необходимые материалы у преподавателя.

3. Разработайте программный продукт в соответствии с заданием и выданным вам вариантом

4. Продемонстрируйте результат преподавателю.

5. Напишите отчет

6. Ответьте на контрольные вопросы

 

Задание

Необходимо модифицировать программу разработанную в ходе первой лабораторной работе добавив следующие функции (с визуализацией гистограмм до и после обработки):

– добавить возможность изменения яркости(интенсивности)/контраста спектра выбранной цветовой модели

– добавить возможность инвертирования (полного, условного), как изображения, так и отдельного канала выбранной цветовой модели

– добавить функции модификации изображений на основе гистограмм по вариантам:

Виды модификаций

A. Эквализация гистограммы спектра

B. Нормализация гистограммы спектра для заданной кривой распределения

C. Кусочно-линейная коррекция гистограммы (с произвольным заданием точек коррекции)

D. Яркостные/спектральные срезы (для различных цветовых моделей)

E. Модификации на основе гистограммных статистик

F. Нелинейные виды коррекции (степенная)

G. Нелинейные виды коррекции (логарифмическая)

H. Система из 3х-4х уравнений коррекции

I. Коррекция на основе кривых (с произвольным заданием точек)

Вариант

Виды модификаций

A

B

С

D

E

F

G

H

C

F

G

H

F

G

H

I

D

I

H

C

H

B

A

F

– добавить функцию изменение цветового баланса (изменение значения цветового канала для различных цветовых моделей)

– добавить возможность коррекции изображения по вариантам

Виды коррекции

A. метод «Autolevels»

B. идеологи «Серый мир»

C. идеологи «Идеальный отражатель»

D. алгоритм Single scale Retinex

E. алгоритм на базе опорных цветов

F. метод линейного контрастирования по окрестности (реализуется с дополнительной визуализацией карт минимума/максимума)

Вариант

Виды Коррекции

A

B

C

D

E

F

A

B

C

D

E

F

F

D

A

E

B

C

C

A

E

B

F

D

– добавить возможность расчета временных показателей работы алгоритмов

Состав отчета

Отчет должен включать в себя следующие пункты:

1. Теоретические сведения

2. Структура программного продукта (в виде схемы модулей подразделенной на функциональные блоки)

3. Алгоритмическая реализация (описание проводимой обработки в виде алгоритмов на русском языке с точки зрения реализации или в форме условного исходного кода в виде процедуры (псевдокод))

4. Блок-схемы для реализованных методов гистограммной обработки и цветовой коррекции

5. Примеры результатов обработки при заданных условиях (условия обязательно описать)

6. Результаты сравнительного анализа быстродействия реализованных алгоритмов (в виде графика и табличного представления)

 

2.5 Контрольные вопросы и задания

1. Перечислите типы пространственных обработок изображений

1. Каким образом можно с точки зрения программирования можно изменить яркость изображения

2. Как происходит линейное контрастирование изображения

3. Какие виды инвертирования вам известны и как они реализуются

4. Приведите пример реализации гамма коррекции

5. В чем заключается «Препарирование» изображения

6. Какие виды нелинейной коррекции вам известны

7. Каким образом происходит Эквализации нормализации гистограммы спектра

8. В чем заключается суть процесса нормализации гистограммы спектра

9. Для чего возможно применение яркостных и спектральных срезов

10. Перечислите принципы функционирования методов компенсация разности освещения

11. Раскройте сущность метода цветовой коррекции метод «Autolevels»

12. Приведите алгоритм работы метода «Идеальный отражатель»

13. Каким образом возможно изменение цветового баланса

14. Раскройте сущность метода цветовой коррекции «Серый мир»

15. Каким образом производится Компенсация разности освещения

16. Приведите алгоритм коррекции с опорным цветом

17. Приведите алгоритм Single scale Retinex

18. Приведите алгоритм на основе метода линейного контрастирования по окрестности

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 СГЛАЖИВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Цель работы

Целью работы является ознакомление с различными методами пространственной обработки (линейная и не линейная фильтрация); изучение реализаций конкретных алгоритмов фильтрации изображения в различных цветовых моделях; знакомство с метриками оценки качества пространственной обработки.

 

Порядок выполнения работы

1. Ознакомьтесь с теоретическими сведениями.

2. Получите задание и необходимые материалы у преподавателя.

3. Разработайте программный продукт в соответствии с заданием и выданным вам вариантом

4. Продемонстрируйте результат преподавателю.

5. Напишите отчет

6. Ответьте на контрольные вопросы

 

Задание

Необходимо модифицировать программу полученную в ходе второй лабораторной работе добавив следующие функции:

– произведение линейной фильтрации с занесением стандартных линейных фильтров и предоставлением возможности задания параметров линейного фильтра вручную.

– реализовать фильтры (с возможностью регулировки размера маски обработки) по вариантам с возможностью применения в различных цветовых моделях, и с разными характерами обработки (в том числе применение к заданному каналу выбранной цветовой модели):

Фильтры

A. Линейные Усредняющий (вычисление: среднего арифметического, среднего геометрического) [прямоугольный, круговой];

B. Линейные Усредняющий (вычисление: среднего арифметического) с заданием типа обработки одномерный [строка/столбец] двумерный [квадрат/прямоугольник]

C. Линейные Усредняющий (вычисление среднего гармонического) [прямоугольный, круговой];

D. Линейные Усредняющий (вычисление среднего контрагорманического) [прямоугольный, круговой];

E. Triangular filter [пирамидальный, конусный])

F. Медианный с заданием типа обработки одномерный [строка/столбец] двумерный [квадрат/прямоугольник]

G. Фильтр Гаусса одномерный [строка/столбец] двумерный [квадрат/круг]

H. Фильтр повышения резкости изображения (на основе Лапласиана) с заданием типа ядра Лапласа и размерности.

I. Фильтр повышения резкости изображения (технология UnsharpMask) с заданием вида размытия и ее маски с возможностью обработки при установки порога.

J. Spatial Smoother by Ioura Batugowski [квадрат/прямоугольник/круг]

K. 2D Cleaner Filter by Jim Casaburi [квадрат/прямоугольник]

L. Фильтр kuwahara [квадрат/прямоугольник]

M. Фильтр максимума/минимума и (max+min)/2 [прямоугольный, круговой];

N. Фильтр срединной точки одномерный [строка/столбец] двумерный [квадрат/прямоугольник]

O. Фильтр усеченного среднего одномерный [строка/столбец] двумерный [квадрат/прямоугольник]

Вариант

Фильтр

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

С

D

K

L

M

N

O

N

K

L

C

D

F

M

F

G

H

I

J

L

B

F

K

O

I

I

H

C

F

G

N

D

H

G

M

F

L

O

– реализовать возможность сравнения качество обработки (применения фильтров) зашумленного изображения по различным критериям

§ метрики (2-3 метрики – Delta, MSE, MSAD, PSNR и т.п.).

§ быстродействие (в долях миллисекунд)

Проверку качества обработки производить: открыли изображение à наложили шум à применили фильтр à рассчитали метрику и время выполнения àзапомнили статистику.

Таким образом выполнить проверку для соответствующих фильтров при разных условиях (вид фильтра, тип шума и его параметры).

Состав отчета

Отчет должен включать в себя следующие пункты:

1. Теоретические сведения

2. Структура программного продукта (в виде схемы модулей подразделенной на функциональные блоки)

3. Алгоритмическая реализация (описание фильтров в виде алгоритмов на русском языке с точки зрения реализации или в форме условного исходного кода в виде процедуры (псевдокод))

4. Блок-схемы для реализованных фильтров

5. Примеры результатов обработки при заданных условиях (условия обязательно описать) с предоставлением в виде графиков и табличной форме сравнительных данных по метрикам и показателям быстродействия

 

 

3.5 Контрольные вопросы и задания

1. Какие виды шумоподавления вам известны

2. В чем заключается суть линейной фильтрации

3. Какие фильтры, основанные на порядковых статистиках вам известны

4. Приведите алгоритм реализации фильтра Гаусса

5. Приведите алгоритм реализации Медианного фильтра

6. Раскройте сущность фильтра Spatial Smoother by Ioura Batugowski

7. В чем заключается особенность 2D Cleaner Filter by Jim Casaburi

8. Приведите алгоритм фильтра kuwahara

9. Приведите формулу вычисления отклика фильтра усеченного среднего

10. Каким образом вычисляется метрика PSNR

11. Какой особенностью обладает метрика Delta

12. Какие виды усредняющих фильтров вам известны

13. В чем заключаются особенности реализации одномерных и двумерных фильтров.

14. Приведите алгоритм фильтра повышения резкости изображения на основе Лапласиана

15. Приведите алгоритм повышения резкости изображения на основе технологии UnsharpMask

16. Приведите формулу вычисления отклика фильтра срединной точки одномерный