Desenvolvimento de um Pacote de Processamento de Imagens para o Scilab

1. Desenvolvimento de um Pacote de Processamento de Imagens para o Scilab Aluno: Ricardo Fabbri Orientador: Luciano da Fontoura Costa e-mail: rfabbri@if.sc.usp.br URL: siptoolbox.sourceforge.net Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação Universidade de São Paulo, Brasil. 06/2003

2. Plano da Apresentação • Introdução • Aspectos de Desenvolvimento • Funcionalidades Implementadas • Trabalho Futuro • O Grupo de Visão Cibernética • Conclusão • Referências

3. Introdução

4. SciLab • Software livre • Programação numérica • Prototipação • Rotinas prontas • Fácil para manipular matrizes: • A * B * C + D • Loop desnecessário

5. SciLab • Ambiente open source • Programacao numerica • Prototipacao • Rotinas prontas • Facil para manipular matrizes: • A * B * C + D • Loop desnecessario Ideal para processamento de imagens

6. SIP toolbox Objetivos: • E/S de imagens no SciLab • Processamento, análise e reconhecimento de imagens • Software Livre • Multiplataforma

7. SIP toolbox • Início: efeito colateral das atividades de iniciação científica do autor • Como Projeto de Graduação I • Rotinas para E/S de imagens em qualquer formato • Diversas outras rotinas • Angariou usuários em todo o mundo, principalmente França (além do Brasil)

8. SIP toolbox Como Projeto de Graduação II: • Autoconf, Automake e Libtool para portabilidade • Esqueletização Multiescala • 2 Algoritmos • Transformada de Hough • Detetor de bordas por Fourier • Outros operadores

9. Desenvolvimento

10. Projeto do Sistema

11. Auto-configuração Desafios • Diferenças entre os ambientes de desenvolvimento e uso • O UNIX possui diversas variantes e é altamente customizável • Como detectar bibliotecas externas? • Como funcionar com diferentes versões do Scilab?

12. GNU Autotools • Autoconf, Automake e Libtool • Típicos em softwares livres • Permitem instalar através da seqüência: • configure # testa o sistema • Make # compila • Make install # instala

13. Autotoconf e Automake

14. Libtool • Usado para gerar bibliotecas • Abstração do conceito de bibliotecas • Programador não precisa saber detalhes de cada sistema • No SIP, é usado através do Automake

15. Experiência com oDesenvolvimento Livre • “Release early, Release Often” • FEEDBACK • Linux/UNIX • Sourceforge.net • Requisitos • Forte participação do usuário

16. Desenvolvimento Livre • Projeto Arquitetural (alto nível) • SIP é simples (simplificado?) • Uso conjunto de rotinas é ad-hoc • Projeto detalhado • Interface ~ Matlab • Boa organização do código fonte

17. Desenvolvimento Livre • Teste • Fruto do ciclo iterativo • Versões alfa e beta • Desenvolvedor principal realiza poucos testes • Lançamento • Freshmeat.net e Sourceforge.net • Listas de email e news

18. Funcionalidades Implementadas

19. E/S de Imagens • Leitura de aquivos de imagens • imread • Escrita de arquivos de imagens • imwrite • Quase 70 formatos: JPEG, TIFF, BMP, PNG, GIF, FITS, XPM, Photo-CD, ... • ImageMagick

20. Filtro Gaussiano 1D • Convolução por tr. Fourier

21. Filtro Gaussiano 1D

22. Esqueletos Multi-escala

23. Esqueletos Multi-escala

24. Esqueletos Multi-escala • Estabilidade a rotação • Permite objetos com buracos • Algoritmo rápido baseado em grafos

25. Outras Funcionalidades • Afinamento (thinning) por Lam-Suen • Transformada de Hough • Dimensão Fractal • Detector de Bordas por Fourier

26. Filtro Gaussiano 2D

27. Filtro Gaussiano 2D

28. Filtro da Mediana • Troca valor de cada pixel pela mediana dos pixels vizinhos • Filtro não-linear

29. Realce de Bordas • Estimadores para derivada parcial • Duas direções ortogonais • Módulo do Gradiente: • Máscaras de convolução:

30. Realce de Bordas Sobel ImageMagick

31. Curvatura • Medida bastante útil

32. Morfologia Matemática • Dilatação • Erosão • Elementos estruturantes arbitrários

33. Transformações Geométricas • Implementadas com ImageMagick • Mogrify

34. Seguidor de Bordas • Extrai coordenadas paramétricas • C(t) = (x(t), y(t)) • Contornos e curvas fechadas

35. Equalização de Histograma • Espalha a distribuição de intensidades

36. Contribuições • Filtragem de Ruído por fluxo de curvatura min/máx (L. Estrozi) • Rotinas para processamento de imagens de interferometria óptica (J. Druel) • Limiarização adaptativa (ImageMagick)

37. Trabalho Futuro • Tipos inteiros de dados • Terminar de portar a nova versão para Windows • Suíte de Testes • Melhorar o display gráfico • Documentação externa para o Animal

38. Trabalho Futuro • Biblioteca Externa • CVS • XML Help • Usabilidade • Novas rotinas

39. Conclusões • Alta demanda pelo SIP • Ainda é a única ferramenta livre para prototipação e experimentação de métodos de Análise de Imagens • Baixo custo • Experiência com o modelo de desenvolvimento livre

40. Conclusões • Grupo de Visão Cibernética (CVRG) • Bastante equipado • Ambiente agradável • Realizo iniciação científica desde 2000 • Conhecimentos adquiridos durante o curso foram cruciais • Matemática e Programação • Pretendo fazer mestrado no ICMC

41. Referências