Filtros morfolgicos Temas Filtros morfolgicos en Imgenes binarias

Filtros morfológicos

Temas �Filtros morfológicos en: �Imágenes binarias �Imágenes en tonos de grises Universidad de Sonora 2

Definición �Las operaciones morfológicas alteran las estructuras locales de una forma predecible. �Es decir, son operaciones que procesan imágenes basadas en formas. �Las operaciones morfológicas aplican un elemento estructurante a una imagen de entrada y generan una imagen de salida. Universidad de Sonora 3

Definición Universidad de Sonora 4

Definición �Los filtros morfológicos están orientados a imágenes binarias (1 / 0, blanco / negro). �Se puede obtener una imagen binaria, a partir de una imagen en tonos de gris o a colores, mediante un filtro de umbral. �En imágenes binarias, por convención: �Los pixeles con valor de 1 se llaman “foreground” (primer plano o frente). �Los pixeles con valor de 0 se llaman “background” (fondo). �El color del primer plano es negro. �El color del fondo es blanco. Universidad de Sonora 5

Operaciones morfológicas �Operaciones básicas: �Erosión �Dilatación �Operaciones compuestas: �Apertura �Cerradura �Otras operaciones: �Adelgazamiento Universidad de Sonora 6

Crecer y encoger Universidad de Sonora 7

Crecer y encoger Universidad de Sonora 8

Vecinos � Universidad de Sonora 9

El elemento estructurante � Universidad de Sonora 10

El elemento estructurante �Notar que el hot spot no tiene que estar en el centro y su valor no tiene que ser 1. Universidad de Sonora 11

Conjuntos de puntos � Universidad de Sonora 12

Conjuntos de puntos Universidad de Sonora 13

Conjuntos de puntos � Universidad de Sonora 14

Conjuntos de puntos � Universidad de Sonora 15

Dilatación � Universidad de Sonora 16

Dilatación Universidad de Sonora 17

Dilatación � Universidad de Sonora 18

Erosión � Universidad de Sonora 19

Erosión � Universidad de Sonora 20

Erosión Universidad de Sonora 21

Propiedades de la dilatación y erosión � Universidad de Sonora 22

Propiedades de la dilatación y erosión � Universidad de Sonora 23

Propiedades de la dilatación y erosión Universidad de Sonora 24

Propiedades de la dilatación y erosión �Esto implica que basta con implementar una sola operación. �La otra se puede implementar en función de la primera. Universidad de Sonora 25

Algoritmos Universidad de Sonora 26

Diseño de filtros morfológicos �Un filtro se especifica por: a) El tipo de operación. b) El contenido del elemento estructurante. �El tamaño y la forma del elemento estructurante dependen de la aplicación, resolución de la imagen, etc. �En la práctica, frecuentemente se usan elementos estructurante de formas cuasi-circulares. Universidad de Sonora 27

Diseño de filtros morfológicos Universidad de Sonora 28

Diseño de filtros morfológicos � Universidad de Sonora 29

Ejemplo �Imagen original. Universidad de Sonora 30

Ejemplo Universidad de Sonora 31

Operación contorno � Universidad de Sonora 32

Operación contorno � Universidad de Sonora 33

Operación contorno Universidad de Sonora 34

Operación contorno Universidad de Sonora 35

Operaciones morfológicas compuestas �Son operaciones que usan la dilatación y la erosión: 1. Apertura (opening) 2. Cerradura (closing) Universidad de Sonora 36

Apertura � Universidad de Sonora 37

Cerradura � Universidad de Sonora 38

Ejemplo Universidad de Sonora 39

Propiedades de la apertura y cerradura � Universidad de Sonora 40

Adelgazamiento �En inglés thinning o skeletonization (esqueletización). �Su objetivo reducir las estructuras binarias hasta un grosor máximo de un pixel sin dividirlas en varias partes. �Esto se realiza mediante una erosión condicional iterativa. �Se aplica a una vecindad local solo si queda una estructura lo suficientemente gruesa y si la erosión no genera una ruptura. �Esta operación continúa hasta que no haya cambios. �Un uso frecuente es para encontrar el “esqueleto” de una región binaria con el fin de hacer match de figuras en 2 D. Universidad de Sonora 41

Adelgazamiento �Al adelgazamiento también se conoce como detección de línea central y transformación del eje medial. Universidad de Sonora 42

Ejemplo Universidad de Sonora 43

Adelgazamiento �Uno de los algoritmos de adelgazamiento más populares es el algoritmo de Zhang y Suen, descrito en Burger & Burge, Digital Image Processing, pp. 194– 199. Universidad de Sonora 44

Implementación en Java �El código fuente completo de Java para las operaciones morfológicas en imágenes binarias está disponible en el código fuente del libro, en el paquete imagingbook. pub. morphology. �La clase Binary. Morphology. Filter implementa varios operadores morfológicos para imágenes binarias de tipo Byte. Processor. Universidad de Sonora 45

Constructores Binary. Morphology. Filter Crea un filtro morfológico con un elemento estructurante (predeterminado) de tamaño 3 x 3 Binary. Morphology. Filter () Binary. Morphology. Filter (int[][] H) Binary. Morphology. Filter. Box(int rad) Binary. Morphology. Filter. Disk (double rad) Universidad de Sonora 46

Métodos Binary. Morphology. Filter void apply. To (Byte. Processor I, Op. Type op) Aplica el operador op a la imagen I. Valores para op: Dilate, Erode, Open, Close, Outline, Thin void dilate (Byte. Processor I) Aplica dilatación a la imagen I void erode (Byte. Processor I) Aplica erosión a la imagen I void open (Byte. Processor I) Aplica apertura a la imagen I void close (Byte. Processor I) Aplica cerradura a la imagen I void outline (Byte. Processor I) Aplica outline a la imagen I usando un elemento estructurante de 3 x 3 void thin (Byte. Processor I) Aplica adelgazamiento a la imagen I usando un elemento estructurante de 3 x 3, con máximo 1500 iteraciones Nota: las operaciones son destructivas Universidad de Sonora 47

Métodos Binary. Morphology. Filter void thin (Byte. Processor I, int i. Max) Aplica adelgazamiento a la imagen I usando un elemento estructurante de 3 x 3, con máximo i. Max iteraciones int thin. Once (Byte. Processor I) Aplica una sola iteración de adelgazamiento y regresa el número de pixeles borrados Nota: las operaciones son destructivas Universidad de Sonora 48

Ejemplo Universidad de Sonora 49

Operaciones morfológicas en Image. J �Image. J ofrece métodos para las operaciones morfológicas básicas, como dilate() y erode(). �Estos métodos usan un elemento estructurante 3 x 3 análogo a la siguiente figura: �Solo están definidas para imágenes de tipo Byte. Processor y Color. Processor. Universidad de Sonora 50

Operaciones morfológicas en Image. J � Universidad de Sonora 51

Operaciones morfológicas en Image. J � Universidad de Sonora 52

Operaciones morfológicas en Image. J Universidad de Sonora 53

Operaciones morfológicas en plugins �Los métodos están definidos solo para imágenes de tipo Byte. Processor. dilate(int count, int background) erode(int count, int background) outline() Utiliza un elemento estructurante de 8 vecinos skeletonize() Implementa un algoritmo similar al de Zhang y Suen Universidad de Sonora 54

Morfología en escala de grises �Es una generalización de la morfología binaria. �Los operadores AND y OR se reemplazan por MIN y MAX, respectivamente. �Para imágenes a colores, por lo general las operaciones se aplican individualmente a cada canal. Universidad de Sonora 55

Elementos estructurantes � Universidad de Sonora 56

Dilatación � Universidad de Sonora 57

Dilatación Universidad de Sonora 58

Erosión � Universidad de Sonora 59

Erosión Universidad de Sonora 60

Ejemplo Universidad de Sonora 61

Apertura y cerradura � Universidad de Sonora 62

Ejemplos Universidad de Sonora 63

Operaciones morfológicas en Image. J �Las operaciones morfológicas disponibles en Image. J se pueden aplicar tanto a imágenes binarias como a imágenes en escala de grises. �Además, varios plugins adicionales y paquetes morfológicos completos están disponibles en línea: https: //imagej. nih. gov/ij/plugins/index. html �Esto incluye los operadores de morfología de Gabriel Landini y el paquete de morfología en escala de grises de Dimiter Prodanov, que permite especificar de forma interactiva los elementos de estructuración. Universidad de Sonora 64