Verarbeitung von Volumenbildern wichtige Werkzeuge

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1 Verarbeitung von Volumenbildern wichtige Werkzeuge Verarbeitung von Volumenbildern Michael Godehardt, Fraunhofer ITWM Überblick:. Problemstellungen. Distanztransformation. Einfache morphologische Transformationen 4. Wasserscheidentransformation Nickelschaum, IZFP, Auflösung 0µm

2 Verarbeitung von Volumenbildern Michael Godehardt, Fraunhofer ITWM Überblick:. Problemstellungen. Distanztransformation. Einfache morphologische Transformationen 4. Wasserscheidentransformation Nickelschaum, IZFP, Auflösung 0µm Seite Problem : Dünne und dicke Fasern in Filz Ziel: geometrische Charakterisierung der Systeme der dünnen und der dicken Fasern als Phasen Faserfilz, European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Auflösung 7µm Seite 5

3 Problem : Korundeinschlüsse in Feuerbeton Ziel: geometrische Charakterisierung der Einschlüsse als einzelne Objekte Feuerbeton, TU Freiberg, XCT Fraunhofer IZFP, Saarbrücken Seite 6 Problem : Offenporiger Schaum Ziel: geometrische Charakterisierung der rekonstruierten Zellen Seite 7

4 Problem 4: Poren in Keramikkörnern Ziel: geometrische Charakterisierung der Poren Keramikkorn, RJL Micro&Analytic, Auflösung µm Seite 8 Verarbeitung von Volumenbildern Michael Godehardt, Fraunhofer ITWM Überblick:. Problemstellungen. Distanztransformation. Einfache morphologische Transformationen 4. Wasserscheidentransformation Nickelschaum, IZFP, Auflösung 0µm Seite 9 4

5 Distanztransformation Bild mit Objekten Bild mit Abständen Pixelwert = Abstand zum Vordergrund im Ausgangsbild Seite 0 Distanztransformation: Beispiel Ein Objekt Seite 5

6 Distanztransformation: Beispiel Abstand Pixel Seite Distanztransformation: Beispiel Abstand Pixel Seite 6

7 Distanztransformation: Beispiel Abstand Pixel Seite 4 Distanztransformation,4,4,4,4 Ergebnis abhängig von gewähltem Abstand Euklidische Distanztransformation exakt oder approximativ (Chamfer-Metrik),4,4,4,4 Seite 5 7

8 Distanztransformation: Anwendungen Morphologie: Dilatation Segmentierung: Trennung zusammenhängender Objekte und Zellrekonstruktion Analyse: sphärische Kontaktverteilung Image: Soille. Morphological Image Analysis. Springer. Seite 6 Verarbeitung von Volumenbildern Michael Godehardt, Fraunhofer ITWM Überblick:. Problemstellungen. Distanztransformation. Einfache morphologische Transformationen 4. Wasserscheidentransformation Nickelschaum, IZFP, Auflösung 0µm Seite 7 8

9 Einfache morphologische Transformationen Dilatation Ankleben des strukturierenden Elements an jedes Vordergrundpixel (Minkowski-Summe) Erosion Entfernen aller Vordergrundpixel, für die in diesem Pixel zentriertes strukturierendes Element nicht vollständig im Vordergrund liegt (Minkowski-Differenz) Image: Soille. Morphological Image Analysis. Springer. Seite 8 Einfache morphologische Transformationen Dilatation Ankleben des strukturierenden Elements an jedes Vordergrundpixel (Minkowski-Summe) Erosion Entfernen aller Vordergrundpixel, für die in diesem Pixel zentriertes strukturierendes Element nicht vollständig im Vordergrund liegt (Minkowski-Differenz) Beispiel: strukturierendes Element Segment in x-richtung Links: Erosion, Mitte: Original, Rechts: Dilatation Seite 9 9

10 Morphologische Transformationen auf Grauwertbildern Erosion Minimumfilter mit strukturierendem Element als Filtermaske (Ergebnisbild ist dunkler) Dilatation Maximumfilter mit strukturierendem Element als Filtermaske (Ergebnisbild ist heller) Beispiel: Links: Erosion, Mitte: Original, Rechts: Dilatation Seite 0 Kombination morphologischer Transformationen Abschließung Dilatation gefolgt von Erosion schließt Objekte in Form und Größe des strukturierenden Elements Öffnung Erosion gefolgt von Dilatation entfernt Rauschpartikel, Stacheln, / reduziert Rauschen, erhöht Kontrast Image: Soille. Morphological Image Analysis. Springer. Seite 0

11 Kombination morphologischer Transformationen Abschließung Dilatation gefolgt von Erosion schließt Objekte in Form und Größe des strukturierenden Elements Öffnung Erosion gefolgt von Dilatation entfernt Rauschpartikel, Stacheln, / reduziert Rauschen, erhöht Kontrast Beispiel: Links: Abschließung, Mitte: Original, Rechts: Öffnung Seite 4 Kombination morphologischer Transformationen () BlackTopHat Ausgangsbild wird vom Ergebnis der Abschließung subtrahiert hebt kleine Poren hervor WhiteTopHat Ergebnis der Öffnung wird vom Ausgangsbild subtrahiert entfernt große Objekte bzw. dicke Teile der Struktur Seite 6

12 Kombination morphologischer Transformationen () BlackTopHat Ausgangsbild wird vom Ergebnis der Abschließung subtrahiert hebt kleine (dünne) Strukturen hervor WhiteTopHat Ergebnis der Öffnung wird vom Ausgangsbild subtrahiert entfernt große Objekte bzw. dicke Teile der Struktur Beispiel: Links: BlackTopHat, Mitte: Original, Rechts: WhiteTopHat Seite 7 Komplexe Grauwertmorphologie Wasserscheidentransformation geodätische Transformationen: Hmin/Hmax-Transformation Seite 9

13 Verarbeitung von Volumenbildern Michael Godehardt, Fraunhofer ITWM Überblick:. Problemstellungen. Distanztransformation. Einfache morphologische Transformationen 4. Wasserscheidentransformation Nickelschaum, IZFP, Auflösung 0µm Seite 0 Wasserscheidentransformation (WST) Interpretation des Bilds als topographisches Relief (Grauwert = Höhe) Fluten des Reliefs (Start in lokalen Minima) treffen zwei Wassermassen zusammen, wird ein Damm errichtet eine Wasserscheide Ergebnis: Segmentierung des Bildes Seite

14 Probleme bei WST detektierte Becken entsprechen nicht immer gewünschten Bildregionen Wasserscheidentransformation tendiert zu Übersegmentierung (jedes lokale Minimum erzeugt eine Region) Seite Probleme bei WST Vermeidung der Übersegmentierung: Vorverarbeitung Entfernen regionaler Minima Nachbearbeitung Entfernen von Wasserscheiden Anpassung des Wasserscheiden-Verfahrens Ändern des Flutungsvorgangs Seite 4

15 Probleme bei WST Vermeidung der Übersegmentierung: Vorverarbeitung: Filter Seite 5 Probleme bei WST Vermeidung der Übersegmentierung: Vorverarbeitung: Morphologie Seite 6 5

16 Probleme bei WST Vermeidung der Übersegmentierung: Anpassung des Wasserscheiden-Verfahrens: bedingtes Fluten Seite 7 6