- •230100 – Информатика и вычислительная техника
- •Часть 2. Алгоритмы цифровой обработки изображений 58
- •Часть 3. Методические указания для практических и лабораторных работ 109
- •Введение
- •Часть 1. Программирование графического адаптера nvidia с использованием технологии cuda
- •Краткая история развития графических адаптеров
- •Архитектура nvidia cuda
- •Архитектура gpu-приложения
- •Основные различия между cpu и cuda-устройством
- •Различие возможностей между поколениями cuda-устройств
- •Инструментарий cuda Toolkit
- •Установка
- •Проверка правильности установки
- •Компиляция примеров
- •Прикладные программные интерфейсы cuda
- •Особенности компиляции
- •Опции компилятора nvcc
- •Профайлер
- •Отладка программ в режиме эмуляции устройства
- •Среда разработки nvidia Parallel Nsight
- •Подключаемые библиотеки
- •Библиотека cublas
- •Библиотека cufft
- •Часть 2. Алгоритмы цифровой обработки изображений
- •Видоизменение гистограммы изображения
- •Основы пространственной фильтрации
- •Сглаживающие пространственные фильтры
- •Сглаживание изображений локальным усреднением
- •Сглаживание по обратному градиенту
- •Сглаживающий сигма-фильтр
- •Сглаживание по наиболее однородным областям
- •Медианный фильтр
- •Описание метода медианной фильтрации
- •Одномерный медианный фильтр
- •Зависимость качества работы медианного фильтра от размера апертуры
- •Двумерный медианный фильтр
- •Пространственные фильтры выделения границ областей
- •Линейные методы выделения границ областей. Лапласиан
- •Нелинейные методы выделения границ областей
- •Оператор Превита
- •Частотные фильтры
- •Сглаживающий частотный фильтр
- •Частотный фильтр повышения резкости
- •Гомоморфная фильтрация
- •Морфологическая фильтрация
- •Операции математической морфологии
- •Дилатация
- •Алгебраические свойства дилатации и эрозии
- •Применение морфологической дилатации
- •Применение морфологической эрозии
- •Размыкание и замыкание
- •Применение морфологических операций размыкания и замыкания
- •Основные морфологические алгоритмы
- •Выделение границ.
- •Заполнение областей.
- •Выпуклая оболочка.
- •Утончение.
- •Утолщение.
- •Построение остова.
- •Часть 3. Методические указания для практических и лабораторных работ
- •Практическая работа №1. Введение в технологию cuda
- •Цель работы
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретическая часть
- •Архитектура графических адаптеров nvidia.
- •Архитектура чипа g80.
- •Архитектура чипа Fermi.
- •Вычислительные способности графического процессора.
- •Среда разработки cuda.
- •Язык cuda с.
- •Модель программирования cuda.
- •Теоретическая часть Модель памяти cuda
- •Особенности глобальной памяти.
- •Особенности разделяемой памяти.
- •Теоретическая часть Программный пакет «Sarcis».
- •Команды меню.
- •Панель инструментов.
- •Механизм подключения динамических библиотек.
- •Создание внешней библиотеки
- •Пример листинга программы динамической библиотеки.
- •Медианная фильтрация
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Выбор по дискретному критерию.
- •Выбор по среднему контрасту.
- •Выбор по среднему градиенту.
- •Выбор на основе простых статистик.
- •Параметрическая аппроксимация.
- •Моментный подход.
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Теоретическая часть
- •Инициализация устройства.
- •Выделение памяти на gpu
- •Пересылка данных между cpu и gpu.
- •Вызов функции ядра.
- •Методические рекомендации
- •Цель работы
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Методические рекомендации
- •Защита лабораторной работы
- •Лабораторная работа № 3. Работа с разделяемой памятью в технологии cuda
- •Порядок выполнения работы
- •Методические рекомендации
- •Методические рекомендации
- •Особенности текстурной памяти.
- •Особенности линейной текстурной памяти.
- •Защита лабораторной работы
- •Правила оформления отчета
- •Оформление титульного листа
- •Библиографический список
Медианная фильтрация
Медианная фильтрация
относится к нелинейным методам обработки
изображения. Фильтрация осуществляется
посредством движения некоторой апертуры
вдоль изображения и замены значения
элемента изображения в центре апертуры
медианой исходных значений отчетов
внутри апертуры. Медианой последовательности
,
где
,
является средний член ряда при
упорядочивании последовательности по
возрастанию или убыванию.
Можно использовать различные апертуры: линейные сегменты, квадраты, круги, кресты, квадратные рамки, кольца и т. п. Их примеры показаны на рис. 2.7 пособия.
Варианты индивидуальных заданий
В практической работе изучаются следующие методы фильтрации изображения:
Линейная фильтрация:
локальное усреднение,
взвешенный по Гауссу фильтр.
Адаптивная фильтрация:
сглаживание по методу обратного градиента,
сигма – фильтр,
сглаживание по наиболее однородной окрестности,
сглаживание по K ближайшим соседям,
Медианная фильтрация.
Варианты заданий
№ варианта |
Номера методов |
1 |
1(а) | 2(б)| 3(е)| 2(г) |
2 |
1(б) | 2(а)| 3(д)| 2(в) |
3 |
1(а) | 2(в)| 3(г)| 2(б) |
4 |
1(б) | 2(г)| 3(в)| 2(а) |
5 |
1(а) | 2(а)| 3(б)| 2(г) |
6 |
1(б) | 2(б)| 3(а)| 3(е) |
7 |
1(а) | 2(в)| 3(б)| 3(д) |
8 |
1(б) | 2(г)| 3(в)| 3(г) |
9 |
1(а) | 2(а)| 3(г)| 3(в) |
10 |
1(б) | 2(б)| 3(д)| 3(б) |
Отчет по практической работе
Отчет по практической работе должен соответствовать порядку выполнения работы, содержать конспект изученного материала и схемы алгоритмов согласно индивидуальному варианту.
Практическая работа №5. Методы сегментации изображения
Цель работы
Изучение методов сегментации изображения.
Порядок выполнения работы
Изучить методы сегментации изображения.
Составить схемы алгоритмов методов сегментации изображения согласно индивидуальному заданию.
Теоретическая часть
Сегментацией изображения называют его разбиение на однородные по некоторым признакам (в частности, по яркости) области.
Сегментация изображения по уровню яркости наиболее часто осуществляется пороговыми операторами:
,
(3.5)
, (3.6)
где
– где сегментированное предоставление
изображения;
– число
интервалов значений яркости, каждому
из которых соответствует однородная
по яркости область в
;
– набор упорядоченных по величине
порогов.
Точки исходного
изображения, яркости которых лежат в
одном интервале, образуют класс
однородности, идентифицируемый меткой
.
При однопороговой
обработке изображение преобразуется
в бинарное, т.е. двухуровневое. Порог
делит изображение на два класса: фон и
объект. Точки изображения
определяются как фон, а
– как объект.
