Laboratorium 6

Wstęp

Do prostych operacji, związanych z przetwarzaniem i wyświetlaniem obrazów można wykorzystać bibliotekę CImg. Biblioteka ta definiuje szablony m.in. klasy CImg i CImgDisplay, udostępniających funkcjonalności przetwarzania i wyświetlania obrazów. Prosty kod, prezentujący sposób wykorzystania biblioteki CImg przedstawiony jest na Listingu 1. Szczegółowe informacje o kompilacji można znaleźć tutaj.

Listing 1

//kompilacja w Windows

//g++ -o skladoweSpojne.exe skladoweSpojne.cpp -O2 -lgdi32 -I"d:/TOOLS/CImg"

//plik nagłówkowy CImg.h znajduje się w kartotece d:/TOOLS/CImg

#include "CImg.h"

using namespace cimg_library;

int main(int argc,char **argv)

{

int i,j;

CImg<unsigned char> dane;

dane.resize(400,400,1,1);

CImgDisplay mainDisplay(dane,"dane",1);

for(i=0;i<dane.width();i++)

{

for(j=0;j<dane.height();j++)

{

dane(i,j)=255;

}

dane.display(mainDisplay);

mainDisplay.wait(100);

}

system("PAUSE");

return 0;

}

Instrukcja CImg<unsigned char> dane to wywołanie konstruktora klasy CImg<unsigned char>, utworzonej w oparciu o szablon klasy CImg. Instrukcja dane.resize(...) alokuje pamięć na przetwarzany obraz. Instrukcja CImgDisplay mainDisplay(dane,"dane",1) tworzy strukturę mainDisplay typu CImgDisplay, która posłuzy do wyświetlenia obrazu zapisanego w obiekcie dane. Ponadto konstruktor CImgDisplay pobiera tytuł okna, w którym wyświetlony będzie obraz oraz informacje o sposobie prezentacji danych (ostatni argument równy 1 oznacza, że stopnie szarości w obrazie będą rozszerzone przy wyświetlaniu do skali 0-255). Instrukcja dane.display(mainDisplay) wyświetla obraz, a mainDisplay.wait(100) to zatrzymanie przetwarzania na 100 milisekund.

Jednym z typowych zadań wykonywanych przy przetwarzaniu obrazów jest identyfikacja składowych spójnych na obrazach binarnych. Na Rysunku 1 przedstawiono obraz na którym znajduje się 6 składowych spójnych.

Rysunek 1 Przykładowy obraz struktury zawierającej 6 składowych spójnych

Przykładowy algorytm detekcji składowych spójnych mógłby wyglądać następująco:

Wejście

analizowany obraz binarny (0 - tło,255 - struktura),

obraz tymczasowy (wszystkie piksele ustawione na 0),

liczba znalezionych składowych spójnych N=0

tymczasowa struktura danych: kolejka pikseli (piksel jest strukturą przechowującą informację o współrzędnych x i y na obrazie i kolorze)

Pętla główna

Dla wszystkich pikseli obrazu {

Jeżeli piksel P obrazu wejściowego ma kolor 255 i odpowiadający mu piksel obrazu tymczasowego ma wartość zero to {

zwiększ N o 1

ustaw piksel P obrazu tymczasowego na N

dodaj P do kolejki

dopóki kolejka jest niepusta {

usuń pierwszy element (nazwijmy go Q) z kolejki

dla wszystkich sąsiadów R piksela Q {

jeżeli piksel R obrazu wejściowego ma kolor 255 i odpowiadający mu piksel obrazu tymczasowego ma wartość zero to {

dodaj R do kolejki

ustaw piksel R obrazu tymczasowego na N

}

}

}

}

}

Do implementacji powyższego algorytmu znakomicie nadaje się biblioteka STL (standard template library), a w szczególności szablony kolejek (queue).

Zadanie 1

Proszę zaimplementować algorytm poszukiwania składowych spójnych na obrazie binarnym. Program ma korzystać z bibliotek CImg (do prezentacji wyników) i queue (do poszukiwania składowych). Po znalezieniu każdej składowej program powinien odczekać np.1 sekundę przed podjęciem dalszych działań. Na wyjściu algorytm ma wypisać liczbę i ilość pikseli w każdej ze składowych spójnych. Na wejściu program pobiera dane z pliku BMP - należy wykorzystać metodę load_bmp klasy CImg.

Zadanie 2

Rekonstrukcja z markerów jest jedną z ważniejszych operacji matematycznej morfologii. Algorytm rekonstrukcji na wejściu wymaga podania dwóch obrazów binarnych - analizowanej struktury i markera. Na wyjściu algorytm zwraca tylko te składowe spójne, które mają niezerową część wspólną z markerem. Korzystając z kodu zaimplementowanego w Zadaniu 1 proszę zaimplementować algorytm rekonstrukcji z markerów.