ENGENHARIA ELÉTRICA
UTILIZAÇÃO DE OPERAÇÕES MORFOLÓGICAS NA ELIMINAÇÃO DE RUÍDO E REALCE DE
BORDAS EM IMAGENS DE RAIOS-X
André Orlando de Q. Fonseca1,6*, Fábio da Silva Piazzi2,7, Aline da Rocha Gesualdi3, Marcelo Portes de
Albuquerque4,8 [email protected], Márcio Portes de Albuquerque5,9 (Orientador)
1,2,3, 4,5 - Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, Coordenação de Atividades Técnicas (CAT), Rio de Janeiro/RJ; 6 Faculdade de Engenharia Elétrica, Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro/RJ; 7 Faculdade de Engenharia Elétrica, Universidade Federal Fluminense (UFF), Niterói/RJ; 8,9 - Departamento de
Informática, Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológica da Universidade Iguaçu (FaCET), Nova Iguaçu/RJ.
(INTRODUÇÃO) A morfologia matemática permite a extração de informações relativas à geometria e à topologia de
uma imagem, sendo amplamente utilizada em problemas de reconstrução e restauração de imagens corrompidas por
ruídos. Do mesmo jeito que uma redação se constrói a partir de frases, geradas por palavras seguindo regras
precisas, as transformações de imagens através da morfologia matemática são construídas por um conjunto de
transformações derivadas de operações elementares. Este projeto consiste no desenvolvimento e análise de
operações morfológicas aplicadas a eliminação de ruídos característicos de imagens de raios-X. Grande parte destas
imagens são adquiridas por um detector bidimensional, e encontram-se borradas e corrompidas por ruídos na forma
de linhas horizontais e verticais.
(METODOLOGIA) As operações básicas da morfologia são a erosão e a dilatação por meio de elementos
estruturantes. O procedimento de erosão consiste em verificar se, para cada pixel branco, existe um número de
vizinhos brancos menor que um limiar, N; caso exista tal pixel é invertido. Este procedimento elimina objetos finos ou
pequenos e objetos maiores tem sua área reduzida. A dilatação, por sua vez, realiza a operação inversa, verificando
se o número de vizinhos brancos excede o limiar N, quando então o pixel é invertido. Este procedimento elimina
buracos finos ou pequenos, unindo objetos. Os objetos, por sua vez, têm sua área aumentada. Estas operações, por
si só, na maioria da vezes, causam distorções nas áreas dos objetos. No entanto, sua combinação como, por
exemplo, a abertura e o fechamento, gera resultados muito mais interessantes. Para o desenvolvimento deste projeto
foi necessário o estudo de diversos filtros morfológicos de restauração de imagens em níveis de cinza. A ênfase
deste estudo foi dada aos elementos estruturantes, pois estes caracterizam o tipo e a natureza da informação a ser
extraída da imagem. As operações morfológicas de abertura, fechamento, erosão e dilatação foram selecionadas para
a tarefa de redução do ruído. Elementos estruturantes representados por matrizes de dimensão 3 x 3 podem ser
utilizados para o realce de bordas, e a eliminação das linhas verticais e horizontais pode ser alcançada através de
elementos estruturantes no formato de linhas e colunas. Uma vez caracterizado o conjunto de operações morfológicas
e os possíveis elementos estruturantes a serem utilizados na redução do ruído das imagens de raio-X,
implementamos diversos algoritmos em linguagem C (ANSI).
(RESULTADOS) Verificamos que a técnica de abertura e fechamento morfológico utilizando linhas (colunas) como
elementos estruturantes foram bastante eficientes na redução do ruído horizontal (vertical). As imagens de raios-X,
foram restauradas com sucesso através das operações morfológicas de erosão e dilatação aliadas a operação
matemática de subtração de imagens. Observamos que houve uma melhora qualitativa na relação sinal ruído da
imagem, pois as regiões onde inicialmente encontravam-se borradas ficaram nítidas, sendo possível medir
características dos objetos contidos na cena.
(CONCLUSÕES) Neste projeto implementamos uma abordagem de realce de imagens corrompidas por ruídos
aditivos. Verificamos que as combinações das operações elementares de morfologia matemática formam uma
ferramenta interessante para diversas aplicações. Observamos que o estudo dos elementos estruturantes é
fundamental para a execução eficiente dos operadores morfológicos. Como perspectivas a este projeto estão a
construção de mais algoritmos morfológicos em linguagem C, a elaboração de rotinas para cálculos de perímetro,
área e centros de massa dos objetos contidos em imagens.
Agência Financiadora: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de
Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ).
TRABALHO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA.
54a Reunião Anual da SBPC - Goiânia, GO - Julho/2002