Обработка изображения методом Фурье. Оптика

1.

ОБРАБОТКА
ИЗОБРАЖЕНИЯ
МЕТОДОМ ФУРЬЕ
ОПТИКА
Наставник проекта: Окунев Дмитрий
Вадимович, ассистент
Проектная группа: Тихонов Артём Евгеньевич
431-2, Боровиков Максим Максимович 431-2,
Федорцов Иван Сергеевич 431-2, Пахомович
Виталий Андреевич 431-2, Плотников Данил
Романович 231-3

2.

ЦЕЛЬ
Получить начальные навыки обработки
изображений методом Фурье-оптики

3.

• Ознакомиться и изучить методы Фурье-оптики для
обработки изображений, реализуемые различными
методами.
• Изучить метод обработки в программе Matlab
• Изучить метод обработки в программе Gwyddion
• Произвести обработку изображений оптическим
методом на экспериментальной установке.
ЗАДАЧИ

4.

РЕАЛИЗАЦИЯ
ПРОЕКТА:ПРАКТИКА
Схема экспериментальной установки
Фотография экспериментальной установки

5.

clear all;
%наложение диска
close all;
%[x, y, ~ ] = size(F_shifted);
%h = fspecial('disk', 100)==0;
%load image
%h = imresize(padarray(h,[floor((x/2)-D) floor((y/2)-D)],1,'both'),[x y]);
I = imread('or.jpg');
%b = 1500;
%%figure(); imshow(I); title ('Original')
%pop = fspecial('average', b)==0;
%pop = imresize(padarray(pop, [floor((x)) floor((y))], 1, 'both'), [x y]);
I = rgb2gray(I);
%mask_add = pop.*h;
%%figure(); imshow(I); title('Gray scale')
%filtered_specter_add = F_shifted.*mask_add;
%спектр
F_ftt2 = fft2(I);
РЕАЛИЗАЦИЯ
ПРОЕКТА: MATLAB
F_shifted = fftshift(F_ftt2);
Amplitude = abs(F_shifted);
Specter = log(Amplitude);
figure(); imshow(Specter, []); title('Original Specter')
%вычитание диска
%figure(); imshow(filtered_specter_add); title('Specter after disk mask
summarize')
%disk_sum = ifft2(ifftshift(filtered_specter_add), 'symmetric');
%figure(); imshow(disk_sum); title('Image after disk mask summarize')
%вычитание квадрата
[x, y, ~] = size(F_shifted);
a = 300;
square = fspecial('average', a) ==0;
[x, y, ~ ] = size(F_shifted);
square = imresize(padarray(square, [floor((x/2)-a) floor((y/2)-a)], 1,
'both'), [x y]);
D=100;
square_specter = F_shifted.*square;
mask=fspecial('disk',D)==0;
figure(); imshow(square_specter); title('Specter after square mask sub')
mask=imresize(padarray(mask,[floor((x/2)-D) floor((y/2)D)],1,'both'),[x y]);
filtered_square_image = ifft2(ifftshift(square_specter), 'symmetric');
masked_ft=F_shifted.*mask;
figure(); imshow(masked_ft); title('Specter after disk mask sub')
filtered_image = ifft2(ifftshift(masked_ft), 'symmetric');
figure(); imshow(filtered_image, []); title('Image after disk mask sub')
figure(); imshow(filtered_square_image, []); title('Image after square
mask sub')

6.

• F_ftt2 = fft2(I); - Преобразование данных
изображений в двумерные матрицы
• F_shifted = fftshift(F_ftt2); - Центрирование
данных матриц
РЕАЛИЗАЦИЯ
ПРОЕКТА: MATLAB
• mask=imresize(padarray(mask,[floor((x/2)-D)
floor((y/2)-D)],1,'both'),[x y]); Переопределение размера маски под размер
изображения
• masked_ft=F_shifted.*mask; - Наложение маски
на отцентрованный спектр

7.

• %h = fspecial('disk', 100)==0; - создание
эллипсовидной маски диаметром 100
РЕАЛИЗАЦИЯ
ПРОЕКТА: MATLAB
• %pop = fspecial('average', b)==0; - создание
квадратной маски
• [x, y, ~] = size(F_shifted); - Построение матрицы
[x,y] по размеру матрицы F_shifted

8.

Смещение фильтра
Imresize (padarray (mask,[floor((x/2)-D) floor((y/2)-D)], 2 ,
’pre’) ,[x y])
РЕАЛИЗАЦИЯ
ПРОЕКТА: MATLAB

9.

Смещение фильтра
Imresize (padarray (mask,[floor((x/2)-D) floor((y/2)-D)], 2 ,
’post’) ,[x y])
РЕАЛИЗАЦИЯ
ПРОЕКТА: MATLAB

10.

РЕАЛИЗАЦИЯ
ПРОЕКТА:GWYDDION
Главная панель управления Gwyddion и путь к быстрому
преобразованию Фурье (БПФ

11.

БЫСТРОЕ
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
ФУРЬЕ С
ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫМ
ВЫВОДОМ, ЧЕРЕЗ
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В
GWYDDION
Интерфейс быстрого
преобразования Фурье
Изображение после БПФ
(Тип вывода: Действительное)

12.

ПУТЬ К ДВУМЕРНОЙ
ФИЛЬТРАЦИИ БПФ В
GWYDDION
Главная панель управления Gwyddion и путь к двумерной
фильтрации БПФ

13.

ИНТЕРФЕЙС С
ВЫБОРОМ ФИЛЬТРА
МАСКИ В GWYDDION
Главная панель управления Gwyddion и окно интерфейса для выбора
фильтра маски двумерного фильтра БПФ

14.

ОРИГИНАЛ
ИЗОБРАЖЕНИЯ, НА
КОТОРОЕ ДАЛЕЕ
БУДУТ
НАКЛАДЫВАТЬСЯ
ФИЛЬТРЫ МАСОК

15.

Эксперимент F12 (Поворотная щель 0
градусов)
Эксперимент F12 (Поворотная щель 90
градусов)
Эксперимент F12 (Оригинал)
ФИЛЬТРАЦИЯ
ИЗОБРАЖЕНИЙ

16.

НАЛОЖЕНИЕ
ФИЛЬТРОВ МАСОК
БПФ В GWYDDION
Добавить эллипс к маске БПФ
Добавить прямоугольник к маске БПФ
Вычесть эллипс из маски БПФ
Вычесть прямоугольник из маски БПФ

17.

НАЛОЖЕНИЕ
ФИЛЬТРОВ МАСОК
БПФ В GWYDDION
Добавить эллипс к маске БПФ
Добавить прямоугольник к маске БПФ
Вычесть эллипс из маски БПФ
Вычесть прямоугольник из маски БПФ

18.

Эксперимент F12 (Поворотная щель 0
градусов)
Эксперимент F12 (Поворотная щель 90
градусов)
Эксперимент F12 (Оригинал)
ФИЛЬТРАЦИЯ
ИЗОБРАЖЕНИЙ НА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬ
НОЙ УСТАНОВКЕ

19.

Эксперимент F12 (Поворотная щель 0
градусов)
Эксперимент F12 (Поворотная щель 90
градусов)
Эксперимент F12 (Оригинал)
ФИЛЬТРАЦИЯ
ИЗОБРАЖЕНИЙ
В MATLAB

20.

Эксперимент F12 (Поворотная щель 0
градусов)
Эксперимент F12 (Поворотная щель 90
градусов)
Эксперимент F12 (Оригинал)
ФИЛЬТРАЦИЯ
ИЗОБРАЖЕНИЙ
В GWYDDION

21.

White Star
Зашифрованная земля
Эксперимент F1
Эксперимент F9
ОСНОВНЫЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ И
УРОВЕНЬ ИХ
ДОСТИЖЕНИЯ

22.

Эксперимент F10
Эксперимент F12
ОСНОВНЫЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ И
УРОВЕНЬ ИХ
ДОСТИЖЕНИЯ

23.

Эксперимент F1
СРАВНЕНИЕ
ПОЛУЧЕННЫХ
СПЕКТРОВ
Экспериментальная установка
Gwyddion
Matlab
Оригинал

24.

Эксперимент F9
СРАВНЕНИЕ
ПОЛУЧЕННЫХ
СПЕКТРОВ
Экспериментальная установка
Gwyddion
Matlab
Оригинал

25.

Эксперимент F10
СРАВНЕНИЕ
ПОЛУЧЕННЫХ
СПЕКТРОВ
Экспериментальная установка
Matlab
Gwyddion
Оригинал

26.

Эксперимент F12
СРАВНЕНИЕ
ПОЛУЧЕННЫХ
СПЕКТРОВ
Экспериментальная установка
Gwyddion
Matlab
Оригинал

27.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ
• Получены навыки обработки изображений методом
Фурье-оптики в различных средах, таких как:
Gwyddion, Matlab, а также навыки работы с
физической установкой.
• В процессе работы над проектом были получены
навыки работы в команде и рационального
распределения обязанностей на команду.

28.

6,00
5,00
4,00
3,00
ПРОЕКТНАЯ
КОМАНДА
2,00
1,00
0,00
Тихонов А. Е. Боровиков М. М. Федорцов И.С. Пахомович В. А. Ермаков Д.А. Плотников Д. Р.
Оценка

29.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!