Segmentação de Imagens
Prof.: Walmor Cardoso Godoi, M.Sc.
http://www.walmorgodoi.com
Segmentação de Imagens
Segmentação de Imagens
Retina
Imagem
Tophat
Detecção de Descontinuidades
• Tipos de descontinuidades
– Pontos
– Linhas
– Bordas
• Métodos
– Uso de Máscaras
Detecção de Descontinuidades
• Pontos
• Retas
Detecção de Bordas
Método: cálculo de um operador local diferencial
Detecção de Bordas
• Gradiente
• Gradiente - Operadores
Operadores
Filtragem espacial Passa-Altas
Já os filtros passa-altas atenuam/eliminam os componentes de baixa
freqüência e deixando as freqüências altas inalteradas, realçando pixels de
alto contraste da imagem: pontos de alta luminosidade cercados por pixels
mais escuros. É somada à imagem original para realçar os detalhes.
Máscara passa-altas
-1
-1
-1
-1
8
-1
-1
-1
-1
Para a detecção e realce das bordas. Aplicam-se habitualmente dois tipos de
filtros espaciais:
baseados no gradiente da luminosidade.
baseados no laplaciano da luminosidade.
Filtro de Prewitt
O filtro de detecção de contornos de Prewitt cria uma imagem onde as bordas
(mudanças grandes nos valores do nível de cinza) sejam mostradas. A detecção de
contornos de Prewitt produz uma imagem onde uns valores mais elevados do nível de
cinza indiquem a presença de uma borda entre dois objetos. O filtro de detecção de
contornos de Prewitt calcula a raiz quadrada da soma dos quadrados de dois templates
(máscaras) 3X3. É um dos filtros os mais populares da detecção da borda 3X3.
O filtro da detecção da borda de Prewitt usa os dois moldes 3X3 calcular o valor do
gradiente:
1
3
1
0
-1
1
0
-1
1
0
-1
1
3
X
O gradiente de Prewitt é dado por: SQRT (X*X + Y*Y)
-1
-1
-1
0
0
0
1
1
1
Y
Filtro de Sobel
O filtro de Sobel é apenas uma versão mais “pesada” deste:
1
4
1
0
-1
2
0
-2
1
0
-1
1
4
X
-1
-2
-1
0
0
0
1
2
1
Y
Laplaciano
O laplaciano é um operador que pode ser definido como:
0
-1
0
-1
4
-1
0
-1
0

Filtro de Prewitt - horizontal
Convolução

Filtro de Prewitt - vertical
PRÉ-PROCESSAMENTO
(soma das componentes)

Filtro Laplaciano – Passa alta
0
1
0
1
1
1
1
-4
1
1
-8
1
0
1
0
1
1
1
truncation
• Filtro passa alta.
• Somar à imagem original
para realçar os detalhes.
offset
Filtro de Sobel
• O filtro Sobel é uma operação utilizada
em processamento de imagem, aplicada
sobretudo em algoritmos de detecção de
contornos.
• Em termos técnicos, consiste num
operador que calcula diferenças finitas,
dando uma aproximação do gradiente da
intensidade dos pixels da imagem.
Filtro de Sobel
Segmentação Global
• Limiarização
Segmentação
• Limiarização Global
T
Técnicas
Segmentação (Binarização)
•
•
Consiste em separar o histograma de uma imagem em duas regiões
Escolha do limiar via histograma
• Exemplo
Limiar=155
Imagem a segmentar
Histograma de intensidades
Técnicas
Segmentação
• Limiarização
– Escolha do limiar pelo algoritmo do triângulo
• Exemplo
Limiar=152
Imagem a segmentar
Histograma de intensidades
• Determinação de fronteiras
– Uma alternativa à limiarização consiste em encontrar os
pixels que definem as fronteiras do objectos
– Gradiente
• Exemplo
Segmentação de Regiões
A simplificação da imagem é uma questão central na visão
computacional, o que pode ser feito reduzindo-se as
informações da imagem para regiões mais ou menos
homogêneas.
O resultado é uma “caricatura” da realidade onde somente a
parte importante está presente, sendo que os detalhes
desnecessários e ruídos são extraídos.
Aplicações:
•Radiologia (CAD)
•Controle de qualidade
• Inspeção automatizada de peças em fábricas
• Visão robótica
Segmentação de Regiões
SEGMENTAÇÃO
SEGMENTAÇÃO
Exemplo de Segmentação de Imagem
(a) ROI original com cluster (b) imagem após realce (c) imagem diferença
(d) imagem segmentada (após aplicação de threshold adaptativo)
Ferrari RJ et al. Characterization of breast cancer using statistical approaches. In: Doi K, MacMahon H, Giger ML
and Hoffmann KR, eds. Computer-Aided Diagnosis in Medical Imaging. Amsterdan: Elsevier Science, 1999:281-6
(a)
Exemplo de Segmentação de Imagem
ROI original com nódulo (b) imagem segmentada após aplicação
de threshold adaptativo e morfologia matemática
Kinoshita SK et al. Characterization of breast masses using texture and shape features. In: Doi K, MacMahon H,
Giger ML and Hoffmann KR, eds. Computer-Aided Diagnosis in Medical Imaging. Amsterdan: Elsevier Science,
1999:265-70.
Binarização
Limiariazação de Regiões
CAD
Diagnóstico Auxiliado por Computador
EXEMPLOS
CAD
EXEMPLOS
Castellino RA. Computer-aided detection: An overview. Applied
Radiology, Suplement November 2001:4-8.
CAD
EXEMPLOS
Castellino RA. Computer-aided detection: An overview.
Applied Radiology, Suplement November 2001:4-8.
E4.4. Watershed: O Divisor de
Águas
Linha divisora de águas
Imagem de gradientes
Bacias hidrográficas
E4.4. Watershed: Exemplo
• Tomamos uma imagem qualquer
E4.4. Watershed: Exemplo
• Calculamos seus gradientes usando Sobel, Roberts, Canny
ou outro....
E4.4. Watershed: Exemplo
• Agrupamos pixels vizinhos de gradiente (praticamente)
nulo....
E4.4. Watershed: Exemplo
• Agrupamos regiões elevando o nível da água (função f)....
E4.4. Watershed: Exemplo
• Agrupamos mais as regiões elevando mais o nível da
água....
Segmentação por Textura