Obrazová analýza základní práce

Transkript

1 Obecný návod pro laboratorní úlohy z měřicí techniky Práce OX-1 Obrazová analýza základní práce Pomocí této úvodní laboratorní práce se seznámíte se základními funkcemi programu NIS-Elements a tyto znalosti byste poté měli využít v následující individuálně zadané práci. Postup popisovaný v tomto návodu můžete nebo nemusíte přesně dodržovat, úkolem návodu je především to, abyste si dané funkce vyzkoušeli a pochopili, co se snímkem a objekty v něm provádějí a dokázali je později aplikovat na jiné obrázky. Výsledkem této části laboratorní práce je tedy nejen číselná hodnota plochy objektů, vybraných z obrazu, ale také seznam a účel použitých funkcí, které popíšete svými slovy tak, jak jste jim porozuměli. Návod si předem celý přečtěte, abyste tušili, co je možné s obrázkem provádět a jak jej upravovat a snadněji se rozhodovali, kterou funkci můžete přeskočit a kterou naopak rozhodně budete muset použít.

2 KROK 1: Program NIS-Elements Pomocí ikony na ploše monitoru spusťte program NIS-Elements. V dialogovém okně, které se otevře, zvolte možnost Žádný grabber, neboť budete pracovat s obrazem uloženým v počítači, nebudete tedy potřebovat připojení kamery. KROK 2a: Úprava barevného obrazu Ve snímku, který jste si otevřeli, budete vyhodnocovat plochu hnědých buněk a tím je daný veškerý postup analýzy. Nejprve si můžete upravit kontrast buněk vzhledem k pozadí a definovat bílou barvu. Tyto dva kroky pomohou zvýraznit buňky a částečně potlačit jejich pozadí. V tomto případě není rozhodující, zda výsledný obraz vypadá hezky, ale že jsme zvýraznili potřebné objekty. V nabídce Soubor zvolte položku Otevřít a otevřete si obrázek s názvem zakladni.lim uložený na disku D: v adresáři LaboratorOA. Nyní již postupujte podle návodu, zkoušejte funkce a pokud nebudete s výsledkem nějaké funkce spokojeni, stačí stisknout tlačítko Zpět a vrátíte se o krok zpět v úpravách příp. analýze snímku. Funkce Obraz Upravit obraz Nastavení bílé (zelený kruh definuje černou barvu a červený definuje bílou barvu). Černou sondu (zelený kruh) musíte aktivovat v dialogovém okně. Zaškrtněte si také políčko Náhled, abyste viděli, jak se obrázek mění při posouvání sond. Pokud nastavíme bílou sondu na tmavší část obrazu, pozadí se zesvětlí. Nastavením černé sondy na skutečně černou docílíme toho, že objekty zůstanou tmavé.

3 KROK 2b: Úprava barevného obrazu KROK 3a: Prahování Prahování je funkce, která převádí barevný obraz na binární (často označovaný jako černobílý, tj. má jen dvě barvy černou a bílou). Funkce Obraz Kontrast (sledujte, jak se obraz mění, když posouváte horní a dolní mez tj. nastavení černé a bílé barvy v obraze) Posunutím spodní meze se posune hranice černé barvy ke světlejším odstínům, které tedy ztmavnou zvýrazní se tmavé buňky, pozadí zůstane relativně nezměněno. Funkce Binární Definice prahování (sledujte, jak se mění obraz, když posouváte meze prahu u jednotlivých barev) Kliknutím levým tlačítkem myši do objektů, které chcete vybrat a potvrzením pravým tlačítkem se objekty zvýrazní. Postup opakujte dokud nebudou vybrány pokud možno všechny buňky, ale minimum pozadí. V programu NIS-Elements je pro lepší názornost bílá barva nahrazena červenou a pozadí (původně černá barva) není zobrazeno a zůstává vidět barevné pozadí snímku. Do čistě binárního pohledu můžete snímek přepnout ikonou na pravé liště nástrojů. Vhodnější je ale zobrazení původní, tedy překrytí binárního a barevného obrazu, neboť vidíte, co jste označili jako pozadí a co jsou objekty.

4 KROK 3b: Úprava binárního obrazu Nyní budete upravovat binární obraz a nebo si pouze zkoušet vybrané funkce. Cílem je, abyste nakonec získali obraz, kde jsou červenou barvou (tj. jako objekty) označeny všechny buňky a jejich tvar odpovídá původnímu snímku. Všechno, co považujeme za pozadí buněk naopak nesmí být označeno červeně. Funkce 1: Binární Vyčištění KROK 3c: Úprava binárního obrazu Funkce 2: Binární Eroze Objekty se po provedení eroze zmenší, neboť se ubere jedna nebo více řad pixelů z jejich okrajů. Slouží k odstranění úzkých výběžků u objektů, případně odstranění malých částic. Erozí se změní plocha objektů a je jí třeba většinou doplnit dilatací. Funkce 3: Binární Dilatace Objekty se po dilataci zvětší, což znamená, že k objektu je přidána slupka (jedna nebo více řad pixelů). Slouží ke spojení objektů a nebo odstranění děr v objektech. Je-li vzdálenost mezi dvěma objekty menší, než dvojnásobná tloušťka slupky, objekty se spojí. Je-li otvor v objektu užší, než dvojnásobná tloušťka slupky, zmizí z obrazu. Dilatace mění plochu částic, proto by měla být doplněna erozí. Vyčištění odstraňuje malé objekty. (sledujte, co se děje se snímkem, když měníte velikost strukturního elementu a počet kroků použití této funkce)

5 KROK 3d: Úprava binárního obrazu Funkce 3: Binární Uzavření Uzavření je dilatace následovaná erozí, takže velikost objektů není podstatně dotčena. Vyhladí obrysy tím, že zaplní malé okrajové trhliny, zaplní malé díry, ale také může spojit blízké objekty. (sledujte, co se děje se snímkem, když měníte velikost strukturního elementu a počet kroků použití této funkce a zvažte, zda tuto funkci použijete) KROK 3e: Úprava binárního obrazu Funkce 4: Binární Otevření Otevření je vlastně eroze následovaná dilatací, takže velikost objektů se nijak významně nemění. Otevření vyhlazuje kontury, maže malé objekty a rozpojuje částice spojené tenkou šíjí. (sledujte, co se děje se snímkem, když měníte velikost strukturního elementu a počet kroků použití této funkce a zvažte, zda tuto funkci použijete) Funkce 5: Binární Zaplnit díry Jak název napovídá, tato funkce zaplní díry v objektech.

6 KROK 3f: Úprava binárního obrazu Funkce 6: Binární Morfologická separace objektů Tato funkce oddělí objekty spojené úzkou šíjí, tak, že program pomocí určitého strukturního elementu hledá v obraze úzká místa mezi objekty a ty potom přetne křivkou v barvě pozadí. (sledujte, co se děje se snímkem, když měníte velikost strukturního elementu a počet kroků použití této funkce, použijte nejvhodnější nastavení) KROK 3g: Úprava binárního obrazu Nyní si prohlédněte upravený snímek, zda jsou všechny objekty původního barevného snímku převedeny na binární (vyznačeny červeně) správně, zda ve snímku není nějaký červený prvek, který by tam být neměl a zda mají červené objekty tvar a velikost odpovídající originálu. Pokud zjistíte nějaké nesrovnalosti, použijte podle potřeby nějakou z výše uvedených funkcí a nebo funkci Editace binárního obrazu. Funkce Editace binárního obrazu otevře editor, tj. změní levou a horní lištu programu. Zde můžete barvou pozadí nebo objektů doupravit snímek. Pokud potřebujete z binárního snímku něco odstranit (vymazat červený prvek), pak v levém horním rohu přepněte čtvercové políčko na (pozadí) a vyberte si tvar, kterým budete do snímku kreslit (zamalovávat nežádoucí prvky barvou pozadí). Pokud potřebujete k nějakému objektu naopak část přidat, přepněte políčko na a opět některým z nástrojů na levé liště dokreslete co je potřeba. Pokud se vám některá úprava nezdaří, můžete se vrátit zpět tlačítkem. Když snímek upravíte podle svých představ, ukončete Editor tlačítkem na horní liště.

7 Upravený snímek všechny objekty vyznačeny, je zachován jejich tvar a velikost a na pozadí není žádný rušivý prvek KROK 4a: Měření Posledním krokem je změření objektů, které jsme vybrali z barevného snímku. Vaším úkolem je změřit plochu, kruhovitost, maximální rozměr a polohu na ose X a Y. Nejprve si nastavte Měřicí rámeček. To je rámeček, který určuje, které objekty v obraze budou (uvnitř rámečku) a které nebudou (vně rámečku) měřeny. Rámeček se zobrazí po stisknutí ikony na pravé liště nástrojů a upravuje se popotažením jeho okrajů myší. Rámeček má strany označeny dvojím způsobem, čárkovanou a plnou čárou. Objekty, které se dotýkají plné čáry (levý a spodní okraj rámečku) nebudou do měření započítány. Objekty dotýkající se čárkované linky (pravý a horní okraj rámečku) se do měření započítávat budou. Nastavte rámeček tak, aby byly z měření vyřazeny objekty, které jsou na okraji snímku (tzn. že se rámeček musí vlevo a dole těchto objektů dotýkat a nebo je přetínat a vpravo a nahoře by měl přetínat objekty, které jsou ve snímku celé, okrajové by měly být vně rámečku).

8 KROK 4b: Měření Dále si nastavíte výše zmíněné vlastnosti, které chcete měřit. Ve funkci Měření Příznaky pro měření objektů si zvolte a z levého seznamu převeďte doprava příznaky Area plocha MaxFeret maximální rozměr Circularity kruhovitost A nyní již můžete objekty změřit. Použijte funkci Měření Změřit objekty. Po jejím stisknutí se objekty, které byly změřeny orámují zeleně a objekty, které byly vyřazeny měřicím rámečkem se orámují žlutě (nejsou změřeny). KROK 4c: Měření Výsledky měření najdete v tabulce Měření Výsledky měření objektů. Pokud nebyla tabulka před měřením vymazána, zobrazily se vaše výsledky jako poslední pole (řádek) v tabulce, pokud vymazána byla, jsou vaše výsledky v tabulce jediné. Své aktuální výsledky vyberte kliknutím myší na příslušný řádek a vpravo zvolte funkci Export Excel. Tím exportujete naměřené výsledky do Excelu a můžete je dále zpracovávat. Do protokolu uveďte tabulku naměřených hodnot (včetně popisků v češtině), seznam funkcí, které jste při úpravě snímku použili a jejich stručný význam (svými slovy, neopisujte to z návodu ani od kolegů). Tento protokol je pouze první částí celkového protokolu z úlohy Obrazová analýza.