Nowoczesne metody segmentacji obrazów w wybranych przemysłowych i medycznych systemach wizyjnych
Ładowanie...
Data
2012
Autorzy
Tytuł czasopisma
ISSN czasopisma
Tytuł tomu
Wydawca
Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
Lodz University of Technology Press
Lodz University of Technology Press
Abstrakt
W rozprawie przedstawiono podsumowanie dotychczasowych prac
autorki dotyczących problemu segmentacji obrazów cyfrowych. Omówione
zagadnienia dotyczą zarówno opracowania nowoczesnych algorytmów
dedykowanych rozważanemu problemowi, jak również ich zastosowania
i weryfikacji w rzeczywistych aplikacjach systemów wizyjnych z dziedziny
przemysłu oraz medycyny. W szczególności, zagadnienia referowane
w rozprawie dotyczą czterech zasadniczych problemów, którymi są:
wykorzystanie teorii grafów w segmentacji obrazów, wykorzystanie teorii
błądzenia przypadkowego w segmentacji obrazów, zastosowanie technik
subpikselowych do poprawy odwzorowania kształtu obiektów w procesie
segmentacji oraz wykorzystanie procesu dyfuzji do sterowania przebiegiem
segmentacji obrazów.
W pierwszej kolejności skupiono się na najnowszych technikach grafowych
stosowanych w segmentacji obrazów. Przedstawiono ich charakterystykę,
przeanalizowano słabe strony oraz zaproponowano dwa autorskie rozwiązania,
pozwalające na eliminację wskazanych wad. Następnie rozważano
algorytm random wa/ker oparty na teorii błądzenia przypadkowego. Zaproponowano
sposób połączenia tej metody z prowadzonym w trzech wymiarach
rozrostem obszaru, w taki sposób, aby skutecznie dokonywać segmentacji
danych wolumetrycznych i jednocześnie unikać wycieków spowodowanych
nieciągłością krawędzi poddawanych segmentacji obiektów. Znaczącą część
rozprawy poświęcono również problemowi zastosowania subpikselowych
metod przetwarzania i analizy obrazów w procesie segmentacji. Dokonano
obszernego przeglądu istniejących metod z tej grupy oraz przeanalizowano
ich przydatność w procesie segmentacji obrazów. Zaproponowano autorskie
rozwiązanie dedykowane segmentacji obrazów z subpikselową precyzją.
Ostatecznie rozważono możliwość połączenia anizotropowej filtracji obrazów
opartej na procesie dyfuzji z segmentacją poprzez rozrost obszaru. W konsekwencji,
opracowano uniwersalny algorytm, który pozwala na poprawną
segmentację struktur o włosowatym kształcie.
Wszystkie zaprezentowane w rozprawie algorytmy segmentacji obrazów
zaimplementowano, a ich poprawność zweryfikowano poprzez zastosowanie
w rzeczywistych systemach pomiarowych, reprezentujących trzy zasadniczo
różne dziedziny, tj.: metalurgię, włókiennictwo oraz medycynę. Należy
również podkreślić, że rozprawa jest pierwszym tak obszernym opracowaniem,
poświęconym innym niż tradycyjne metodom segmentacji obrazów
cyfrowych.
The dissertation summarizes results of author's research on digital image segmentation. The discussed issues concern both the development of modern algorithms dedicated to the regarded problem as well as their application and verification in a real-world vision systems from the field of industry and medicine. In particular the issues referred in the dissertation relate to the four main problems, namely: the use of graph theoretical methods in image segmentation, the application of random walk theory in image segmentation, the use of subpixel techniques for increasing accuracy of image segmentation and the application of the diffusion process for controlling image segmentation. Firstly, the latest graph based methods for image segmentation were regarded. Their characteristics were presented and their weaknesses were analyzed. As a result, two author's methods were presented which allowed for elimination of the identified weaknesses. Next, the random wa/ker algorithm was considered. The new approach based on the random walks theory and region growing was proposed. The introduced method is dedicated to effective segmentation of volumetric images and allows to avoid leakages caused by a weak boundaries of the segmented objects. A significant part of the dissertation was also devoted to the problem of application of subpixel methods of image processing and analysis in image segmentation. The exhaustive review of the existing subpixel methods was provided and their usefulness in image segmentation was examined. The author's algorithm for image segmentation with subpixel precision was proposed. Finally, the possibility to combine diffusion-based image anisotropic filtering with region growing segmentation was regarded. As a result, a new universal method for segmentation of flow-like, capillary objects was introduced. All image segmentation algorithms proposed in the dissertation were implemented. Their correctness and accuracy were positively verified in the real-world measurement systems, representing three different fields, namely: metallurgy, textiles and medicine. It should also be underlined, that the dissertation is the first one, such exhaustive study devoted to other than the traditional ones image segmentation algorithms.
The dissertation summarizes results of author's research on digital image segmentation. The discussed issues concern both the development of modern algorithms dedicated to the regarded problem as well as their application and verification in a real-world vision systems from the field of industry and medicine. In particular the issues referred in the dissertation relate to the four main problems, namely: the use of graph theoretical methods in image segmentation, the application of random walk theory in image segmentation, the use of subpixel techniques for increasing accuracy of image segmentation and the application of the diffusion process for controlling image segmentation. Firstly, the latest graph based methods for image segmentation were regarded. Their characteristics were presented and their weaknesses were analyzed. As a result, two author's methods were presented which allowed for elimination of the identified weaknesses. Next, the random wa/ker algorithm was considered. The new approach based on the random walks theory and region growing was proposed. The introduced method is dedicated to effective segmentation of volumetric images and allows to avoid leakages caused by a weak boundaries of the segmented objects. A significant part of the dissertation was also devoted to the problem of application of subpixel methods of image processing and analysis in image segmentation. The exhaustive review of the existing subpixel methods was provided and their usefulness in image segmentation was examined. The author's algorithm for image segmentation with subpixel precision was proposed. Finally, the possibility to combine diffusion-based image anisotropic filtering with region growing segmentation was regarded. As a result, a new universal method for segmentation of flow-like, capillary objects was introduced. All image segmentation algorithms proposed in the dissertation were implemented. Their correctness and accuracy were positively verified in the real-world measurement systems, representing three different fields, namely: metallurgy, textiles and medicine. It should also be underlined, that the dissertation is the first one, such exhaustive study devoted to other than the traditional ones image segmentation algorithms.
Opis
Red. Działu : Wodziński, Piotr
Słowa kluczowe
przetwarzanie obrazów - techniki cyfrowe, obrazowanie trójwymiarowe, segmentacja obrazów cyfrowych, teoria grafów, techniki subpikselowe, image processing - digital techniques, three-dimensional imaging, digital image segmentation, graph theory, subpixel techniques