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Image Processing 4-ImageEnhancement(PointProcessing).ppt

Date post: 01-Jun-2018
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  • 8/9/2019 Image Processing 4-ImageEnhancement(PointProcessing).ppt

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    Course Website: http://www.comp.dit.ie/bmacnamee

    Digital Image Processing

    Image Enhancement(Point Processing)

    http://www.comp.dit.ie/bmacnameehttp://www.comp.dit.ie/bmacnameehttp://www.comp.dit.ie/bmacnamee

  • 8/9/2019 Image Processing 4-ImageEnhancement(PointProcessing).ppt

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    !2Contents

    In this lecture we will loo" at imageenhancement point processing techni#ues:

     $ What is point processing%

     $ &egati'e images $ hresholding

     $ ogarithmic transormation

     $ Power law transorms $ *re+ le'el slicing

     $ ,it plane slicing

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    -

    !2

    ,asic patial Domain Image

    Enhancement

    Origin  x 

     y  Image f (x, y)

    (x, y)

    ost spatial domain enhancement operationscan be reduced to the orm

     g (x, y) = T[ f (x, y)]

    where f (x, y) is theinput image0 g (x, y) is

    the processed image

    and T  is someoperator deined o'er

    some neighbourhood

    o (x, y)

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    !

    !2Point Processing

    he simplest spatial domain operationsoccur when the neighbourhood is simpl+ thepi1el itsel 

    In this case T  is reerred to as a grey leveltransformation function or a point processingoperation

    Point processing operations ta"e the orm

     s = T ( r )

    where s reers to the processed image pi1el'alue and r  reers to the original image pi1el'alue

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    !2

    Point Processing E1ample:

    &egati'e Images

    &egati'e images are useul or enhancingwhite or gre+ detail embedded in dar"

    regions o an image

     $ &ote how much clearer the tissue is in thenegati'e image o the mammogram below

    s = 1.0 - r Original

    Image

    Negative

    Image

       I  m  a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a

      g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    6

    !2

    Point Processing E1ample:

    &egati'e Images (cont7)

    Original Image  x 

     y  Image f (x, y)

     Enhanced Image  x 

     y  Image f (x, y)

     s = intensitymax - r 

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    8

    !2

    Point Processing E1ample:

    hresholding

    hresholding transormations areparticularl+ useul or segmentation in which

    we want to isolate an ob9ect o interest rom

    a bac"ground

    s ;.5

    5.5 r

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    >

    !2

    Point Processing E1ample:

    hresholding (cont7)

    Original Image  x 

     y  Image f (x, y)

     Enhanced Image  x 

     y  Image f (x, y)

     s =0.0 r threshold 

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    ?

    !2Intensit+ ransormations

       I  m  a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a

      g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    ;5

    !2,asic *re+ e'el ransormations

    here are man+ dierent "inds o gre+ le'eltransormations

    hree o the most

    common are shownhere

     $ inear

    @ &egati'e/Identit+ $ ogarithmic

    @ og/In'erse log

     $ Power law

    @ nth power/nth root   I  m  a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a

      g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    ;;

    !2ogarithmic ransormations

    he general orm o the log transormation is s = c log(1 ! r)

    he log transormation maps a narrow range

    o low input gre+ le'el 'alues into a widerrange o output 'alues

    he in'erse log transormation perorms the

    opposite transormation

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    ;2

    !2ogarithmic ransormations (cont7)

    og unctions are particularl+ useul whenthe input gre+ le'el 'alues ma+ ha'e ane1tremel+ large range o 'alues

    In the ollowing e1ample the Aouriertransorm o an image is put through a logtransorm to re'eal more detail

    s = log(1 + r)

       I  m  a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a

      g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    ;-

    !2ogarithmic ransormations (cont7)

    Original Image  x 

     y  Image f (x, y)

     Enhanced Image  x 

     y  Image f (x, y)

     s = log(1 ! r)

    We usuall+ set c to ;

    *re+ le'els must be in the range B5.50 ;.5

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    ;!

    !2Power aw ransormations

    Power law transormations ha'e the ollowingorm

     s = c r "

    ap a narrow rangeo dar" input 'aluesinto a wider range ooutput 'alues or 'ice'ersa

    ar+ing  gi'es a wholeamil+ o cur'es

       I  m  a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a

      g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    ;

    !2Power aw ransormations (cont7)

    We usuall+ set c to ;

    *re+ le'els must be in the range B5.50 ;.5

    Original Image  x 

     y  Image f (x, y)

     Enhanced Image  x 

     y  Image f (x, y)

     s = r "

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    ;6

    !2Power aw E1ample

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    ;8

    !2Power aw E1ample (cont7)

    " = 0.# 

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    ;>

    !2Power aw E1ample (cont7)

    " = 0.$

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    ;?

    !2Power aw E1ample (cont7)

    " = 0.%

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    !2Power aw E1ample (cont7)

    he images to theright show a

    magnetic resonance

    (F) image o aractured human

    spine

    Dierent cur'eshighlight dierent

    detail

    s = r 0.6 

    s=

    r0.4

     s   =   r    0  .  

       I  m  a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a

      g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    2;

    !2Power aw E1ample

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    !2Power aw E1ample (cont7)

    " = &.0

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    2-

    !2Power aw ransormations (cont7)

     Gn aerial photoo a runwa+ isshown

    his timepower lawtransorms areused to dar"en

    the imageDierent cur'eshighlight

    dierent detail   I  m  a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

    s = r .0

    s=

    r4.0

     s   =   r    !   .0  

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    2!

    !2*amma Correction

    an+ o +ou might be amiliar with gammacorrection o computer monitors

    Problem is that

    displa+ de'ices donot respond linearl+

    to dierent

    intensitiesCan be corrected

    using a log

    transorm   I  m  a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    !2ore Contrast Issues

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

    Pi i i i

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    !2

    Piecewise inear ransormation

    Aunctions

    Father than using a well deined mathematicalunction we can use arbitrar+ userHdeinedtransorms

    he images below show a contrast stretchinglinear transorm to add contrast to a poor#ualit+ image

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    !2*ra+ e'el licing

    ighlights a speciic range o gre+ le'els $ imilar to thresholding

     $ Jther le'els can be

    suppressed or maintained $ Kseul or highlighting eatures

    in an image

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    2>

    !2,it Plane licing

    Jten b+ isolating particular bits o the pi1el'alues in an image we can highlight

    interesting aspects o that image

     $ igherHorder bits usuall+ contain most o thesigniicant 'isual inormation

     $ owerHorder bits contain

    subtle details

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    2?

    !2,it Plane licing (cont7)

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a   l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

    [10000000] [01000000]

    [00100000]   [00001000]

    [00000100]   [00000001]

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    -5

    !2,it Plane licing (cont7)

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a

       l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

    [10000000] [01000000]

    [00100000]   [00001000]

    [00000100]   [00000001]

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    -;

    !2,it Plane licing (cont7)

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    -2

    !2,it Plane licing (cont7)

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a

       l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    --

    !2,it Plane licing (cont7)

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a

       l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

    -!

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    -!

    !2,it Plane licing (cont7)

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a

       l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

    -

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    !2,it Plane licing (cont7)

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a

       l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    -6

    !2,it Plane licing (cont7)

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a

       l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    -8

    !2,it Plane licing (cont7)

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a

       l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

    ->

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    ->

    !2,it Plane licing (cont7)

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a

       l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

    -?

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    !2,it Plane licing (cont7)

       I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a

       l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

       D   i  g   i   t  a   l   I  m  a  g  e   P  r  o  c  e  s  s   i  n  g   (   2   5   5   2   )

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    !2,it Plane licing (cont7)

    Feconstructed image

    using onl+ bit planes >

    and 8

    Feconstructed image

    using onl+ bit planes >0 8

    and 6

    Feconstructed image

    using onl+ bit planes 80 6

    and    I  m

      a  g  e  s   t  a   "  e  n     r  o  m   *  o  n  3  a

       l  e  3   4   W  o  o   d  s 0

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  • 8/9/2019 Image Processing 4-ImageEnhancement(PointProcessing).ppt

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    !2ummar+

    We ha'e loo"ed at dierent "inds o pointprocessing image enhancement

    &e1t time we will start to loo" at

    neighbourhood operations $ in particularfiltering  and convolution


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