Sisältö:
0. Johdanto
1. Digitaalisen kuvan perusteita
OSA 1
Digital image processing sovellus alueet:
• Parannetaan kuvanlaatua ihmisen helpompaa tulkinta varten.
• Prosessoidaan kuva data talletusta, siirtoa tai tietokoneen tulkintaa varten.
Johdanto
Mitä kuvankäsittely on?
• Kuva = f(x,y), missä x ja y alueen koordinaatit f:n amplitudi kyseisessä kohdassa on intensiteetti.
• Digitaalinen kuva, jos f:n arvot äärellisiä ja diskreettiarvoisia.
• Digitaalinen kuva koostuu kuvaelementeistä pikseleistä.
• Kuvankäsittelyä tehdään koko EM-spektrin alueella
– Gamma säteet – Röntgensäteet – Ultravioletti alue – Näkyvä valo – Infrapuna alue
Johdanto
Kuvankäsittelyn historia
1. Juuret sanomalehtien kuvan välityksessä (1920). Kuvan lähettäminen kaapelia pitkin Lontoon ja New Yorkin välillä. (5 harmaansävyä)
2. Ensimmäiset tietokoneet (kuvankäsittelykyiset) 1960.
3. Space imaging:1964 korjattiin luotaimen lähettämiä kuvia kuusta.
4. Medical imaging. 1960-70
5. Alun jälkeen kuvankäsittelyn käyttö laajeni useille alueille
• Satelliittikuvien analyysi
Johdanto
State of art:
Tekniikan ja talouden artikkeli…
Johdanto
Ryhmätyö (2-4) henkeä:
1. Puheenjohtaja (esittää tulokset) 2. Sihteeri (kirjaa tulokset paperille)
3. Tehtävä (sama kullekin EM-spektrin alueelle):
1. Mihin sovelluksiin kuvia käytetään?
2. Miten EM säteily saadaan kuvaa varten aikaan?
Johdanto
Gamma-ray imaging:
1. Mihin sovelluksiin kuvia käytetään?
• Lääketieteessä
• Tähtitieteessä
2. Miten EM säteily saadaan kuvaa varten aikaan?
• Injektoidaan radioaktiivista isotooppia potilaaseen. Radioaktiivinen aine hajotessaan säteilee gamma säteitä.
Johdanto
X-ray imaging:
1. Mihin sovelluksiin kuvia käytetään?
• Lääketiede (esim sydämen verisuonten varjoainekuvaus)
• Teollisuudessa tuotteiden tarkastamiseen (jottei tarvitse rikkoa tuotetta)
• Tähtitieteessä
2. Miten EM säteily saadaan kuvaa varten aikaan?
• Säteily tuotetaan röntgenputkella
Johdanto
Ultraviolet imaging:
1. Mihin sovelluksiin kuvia käytetään?
• Tähtitieteessä
• Mikroskoopeissa
2. Miten EM säteily saadaan kuvaa varten aikaan?
• Ultraviolettivalon fotonin osuessa materiaalin (fluoresoiva) elektronien kanssa elektronit virittyvät ja säteilevät alemmalle energiatasolle siirtyessään (usein) näkyvää valoa, joka sitten detektoidaan = valokuvataan.
• Materiaali on joko luontaisesti fluoresoiva tai sitten se tehdään sellaiseksi
Johdanto
Visible & infrared imaging:
1. Mihin sovelluksiin kuvia käytetään?
• Kaukokartoitukseen (satelliittikuvien avulla)
• Mikroskoopeissa
• Tähtitieteessä
• Visuaalisessa tuotteiden laadunvalvonnassa
2. Miten EM säteily saadaan kuvaa varten aikaan?
• Kuvattava kohde säteilee infrapuna tai näkyvää valoa
Johdanto
Microwave imaging:
1. Mihin sovelluksiin kuvia käytetään?
• Tutka (näkee pilvien ja kasvillisuuden läpi)
2. Miten EM säteily saadaan kuvaa varten aikaan?
• Lähetetä mikroaaltosäteilyä antennista ja mitataan kohteesta heijastunut energia vastaanottoantennilla.
Johdanto
Radio imaging:
1. Mihin sovelluksiin kuvia käytetään?
• Lääketieteessä (Magnetic Resonance Imaging, MRI)
• Tähtitieteessä
2. Miten EM säteily saadaan kuvaa varten aikaan?
• Radiolähettimellä.
Johdanto
Muita kuvantamismenetelmiä:
1. Kuvaus ääntä käyttämällä
• Ultraäänikuvat (korkeat taajuudet)
• Geologisissa mittauksissa käytetään matalia äänitaajuuksia
• Sukellusveneissä
2. Elektronimikroskopia
3. Tietokoneella muodostetut kuvat
Johdanto
Kuvankäsittelyn vaiheita
Johdanto
Kuvankäsittely systeemi
Johdanto
Silmän toiminta:
Cornea = sarveiskalvo Sclera = kovakalvo Choroid=suonikarvo Retina = verkkokalvo
Cones = tappisolut (6-7 miljoonaa kpl) Rods = sauvasolut (75- 150 miljoonaa) Fovea = silmän keskikuoppa
Digitaalisen kuvan perusteita
Digitaalisen kuvan perusteita
Digitaalisen kuvan perusteita
Digitaalisen kuvan perusteita
Digitaalisen kuvan perusteita
• Glare limit = häikäistymiskynnys
• Scotopic vision = hämäränäkö, harmaanäkökyky
• Photopic vision = päivänäkö
• Brigthness = kirkkaus
Digitaalisen kuvan perusteita
f h E
f c
/
Digitaalisen kuvan perusteita
• Monokromaattinen valo
– Radiance = energian määrä valolähteestä [W]
– Luminance = energian määrä, joka saavuttaa katsojan (tai filmin) [lm = lumen]
– Brightness = subjektiivinen mitta, ei voi mitata.
Digitaalisen kuvan perusteita
Image sensing / acquisition
Digitaalisen kuvan perusteita
Image sensing / acquisition
Digitaalisen kuvan perusteita
Image sensing / acquisition
Digitaalisen kuvan perusteita
Kuvan muodostuksen malli
1 )
, ( 0
) ,
( 0
), ,
( )
, ( )
, (
) ,
( 0
y x r
y x i missä
y x r y
x i y
x f
y
x
f
Digitaalisen kuvan perusteita
Harmaasävykuva
• Väli [Lmin,Lmax] = sävyasteikko
• Tyypillisesti väli [0, L-1], missä 0 = musta ja L-1=
valkoinen
max max
max
min min
min
max min
0 0
