L2 Elaborazione di i mmagini in C/C++

1. L2 Elaborazione di immagini in C/C++ Corso di VisioneArtificiale Ing. Luca Mazzei

2. Formatoimmagini • Utilizziamoilformato PGM PPM • P5 • 320 240 • 255 • @ DimensioniImmagine P4 = PBMP5 = PGMP6 = PPM Valoremassimo del colore InformazioniaggiuntiveEs. TimeStamp, velocita’ (0,0) (0,1) … (1,0) … (319,239) PBM, PGM: 1 byte per pixelPPM: 3 byte per pixel VisioneArtificiale

3. Formato immagini • In memoria il bitmap è un vettore, buffer • Width lunghezza = numero di colonne • Height altezza = numero di righe (0,0) … i = 0 i = w-1 (W,H) Visione Artificiale

4. Conversioneimmagini • Suite Imagemagick: convert • .jpg .ppm .pgm .png .bmp convert input_img.xxxoutput_img.xxx (con ubuntu) root@mio_pc:~# apt-cache search imagemagick imagemagick - image manipulation programs www.imagemagick.org VisioneArtificiale

5. Impostazionealgoritmo • Immagine input edimmagineappoggio, 2 buffer • Buffer di unsigned char, p(x,y) ∊ [0, 255] • Doppio for scansione buffer immagine • Scansione per righe -> adiacenze in memoria for(unsigned intjj= 0; jj< height ; ++jj){ //scorre righe for(unsigned intii= 0; ii < width ; ++ii){ //scorre colonne if(input_buffer[(jj*width)+ii] > 70) { output_buffer[(jj*width)+ii] = 255; } else output_buffer[(jj*width)+ii] = 0; } } } VisioneArtificiale

6. Librerie STL (Standard Template Library) • Libreria standard basatasu template • Riferimentiwww.cppreference.comwww.cplusplus.com • Contenitori, iteratoriedalgoritmi • Utile per operazionisustrutturedati non presentinelC++ base VisioneArtificiale

7. Librerie STL (Standard Template Library) • Contenitori: vector, list, map, stack … // create a vector of random integers #include <vector> std::vector<int> v; for( int i = 0; i < 10; ++i ) { int num = (int) rand() % 10; v.push_back( num ); } // print elements std::cout << "vector elements: "; for( int i = 0; i < v.size(); ++i ) { std::cout << v[i] << " "; } std::cout << std::endl; Visione Artificiale

8. Librerie STL (Standard Template Library) • Iterators • Puntatori ad elementi di un container • forward, bidirectional, random access std::vector<int> v1(3, 5); for(std::vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); ++it){ std::cout<< *it << std::endl; } Visione Artificiale

9. Librerie STL (Standard Template Library) • Algorithm • Min, max, swap, count, sort #include <algorithm> #include <vector> std::vector<int> v; v.push_back( 23 ); v.push_back( -1 ); v.push_back( 9999 ); v.push_back( 0 ); v.push_back( 4 ); std::cout << "Before sorting: "; for( unsigned int i = 0; i < v.size(); i++ ) { std::cout << v[i] << " "; } std::cout << std::endl; sort( v.begin(), v.end() ); std::cout << "After sorting: "; for( unsigned int i = 0; i < v.size(); i++ ) { std::cout << v[i] << " "; } std::cout << std::endl; Visione Artificiale

10. Strumenti a disposizione per programmare • Image.h • main.cpp • main_color.cpp • (usare solo dopo aver provato a farla) • main_color2grey.cpp • Esempi STL VisioneArtificiale

11. Image.h struct Image { /// geometry unsignedintwidth, height; /// bit per pixel (8 isgreyscale, 24 isrgb color) unsignedintbpp; /// the bitmap unsignedchar *buffer; public: Image(); ~Image(); /// Allocate the inner buffer /// @paramwidth,height the image geometry /// @parambpp Bit Per Pixel (8 grey, 24 color rgb) voidBuild(unsignedintwidth, unsignedintheight, unsignedintbpp); /// Save the image on @a filename boolSave(constchar *filename) const; /// Load the image from @a filename /// and initializewith,height,bpp and buffer field of struct boolLoad(constchar *filename); }; Visione Artificiale

12. Binarizzazione • Per ogni pixel confronto con unasoglia VisioneArtificiale

13. Istogramma • Scansionandotuttol’arraydell’immagine per colonne (o righe) accumulo i valori in un vettore … i = 0 i = 255 Possosalvare i valori in un file e ottenereilgrafico con Gnuplot… VisioneArtificiale

14. ImmagineDifferenza • diff_img = img1 – img2 • Differenzasingoli pixel • Differenza con sogliatura finale image – background = difference Visione Artificiale

15. Ritaglioimmagine • Selezionoun’area di interessedell’immagine (Bounding Box) • Nuovo buffer contenenteil bounding box • Dimensioni? • Come gestire le coordinate? Visione Artificiale

16. Rilevamentobordi • Con operazionilocali, mascheranxn • Maschera di Sobel • Sobelorizzontale • Sobelverticale • Laplace? Prewitt roberts • Estrazionebordi + binarizzazione Roberts Sobel verticale orizzontale Prewitt verticale orizzontale Visione Artificiale

17. Filtroconvolutivo • Filtromediano, operazione locale nxn • Efficienza in base allamaschera • Utilizzostd::vector e algoritmostd::sort 168 Visione Artificiale

18. Etichettatura (Labelizzazione) • Es. Sull’immaginedifferenza per evidenziare i blob (areedell’immaginedifferenza di forma indefinita) Visione Artificiale

19. Labelizzazione a macchiad’olio (floodfill) L Nuovo LabelL=L+1 Espansione push Controllo vicinato push pop … vector<punto> Visione Artificiale

20. Immagini a colori • Come è fattoilvettore bitmap? • Impostazionedoppio for? • Sogliatura? • Rimane per casa… VisioneArtificiale

21. Assegnamento • Per le immaginipgm: • Copiadell’immagine • Istogramma • Sogliatura, binarizzazione • Abbassamentoluminosita’ • Filtromediano • Estrazionedeicontorni • Differenzatraimmagini • Ritaglio di unaporzionedell’immagine • Labellizzazione a macchiad’olio • Per le immagini a colori: • Copiadell’immagine • Istogramma per ognivalore del pixel RGB • Sogliatura, binarizzazione • Abbassamentoluminosita’ • Filtromediano sui trecanali • Estrazionedeicontorni • Differenzatraimmagini • Ritaglio di unaporzionedell’immagine Visione Artificiale