Требования к програмному обеспечению
- система разработана для работы с ОС Windows XP и выше, при необходимости возможно её портирование для работы под Linux, но это требует определенной переработки, усилиями создателей; - процессор с тактовой частотой не менее 2.4 ГГц - объём оперативной памяти не менее 4 Гб, для обработки больших массивов изображений рекомендуется иметь от 16 Гб и выше; - для установки программы и её работы необходимо не менее 2 Гб свободного места на диске, общий объем свободного места зависит от количества обрабатываемых изображений, в целом при достаточно активном использовании и сохранении архива на внешние носители с периодичностью раз в месяц достаточно примерно 50 Гб, но это количество может увеличиваться при обработке большого количества изображений или обработке изображений очень большого разрешения; - видеокарта с памятью не меньше 512 Мб; - клавиатура и мышь; - возможность подключения высокоточного микроскопа и цифровой камеры для загрузки изображений в программу напрямую, а не из сохраненных файлов.
Реализация
Основное ядро программы
Основное ядро программы состоит из главной формы на которой содержатся две панели для загрузки изображений и элементы интерфейса для их обработки; функций загрузки изображения, применения или сброса изменений и сохранения изображения. Вид главного окна программы представлен на рис.1
рис.1
На первую панель выводится исходное изображение, на вторую – результаты применения различных методов обработки(бинаризации, фильтров и т.д.). Наверху находится меню состоящее из двух пунктов – меню и обработка; внутри первого находятся общие действия, такие как загрузка и сохранение изображений в/из файла; второй пункт предназначен для функций добавляемых пользовательскими модулями, например переведения цветного изображения в оттенки серого или классификации объектов. При нажатии кнопки сброс все изменения изображения в процессе обработки сбрасываются и оно возвращается в исходное состояние, кнопка применить переносит все изменения с правой панели на левую, «сохраняя» изменение, в результате при дальнейшей обработке будет использоваться уже измененное изображение. Все остальные элементы интерфейса относятся к отдельным модулям, на скриншоте они выведены исключительно для демонстрации, в нормальных условиях они скрыты и появляются лишь при непосредственном запуске определенного модуля.
Модуль фильтрации изображения
Данный модуль предназначен для фильтрации изображений, с целью удаления лишнего шума, подчеркивания границ объектов и облегчения их дальнейшего выделения. Модуль предполагает выбор из множества видов фильтров, каждый из которых лучше работает в разных ситуациях, например при наличии большого количества шума, но достаточно чётких границах объектов разумно применение сглаживающего фильтра, который позволит сильно понизить шум и при этом не повредит определению границ; в случае же когда шума не так много, но границы объектов размыты, стоит применять медианный фильтр, который позволит подчеркнуть клетки для их дальнейшего выделения. На данный момент в программе реализованны медианный и усредняющий фильтр, оба они работают по масочному принципу – берётся маска из 9 пикселей – центрального и восьми его окружающих и проводится определённая их обработка. Усредняющий фильтр присваивает центральному пикселю значение равное сумме значений максимального и минимального пикселей маски, деленной пополам. Пример его работы представлен на рис.2.
Рис.
2
Медианный фильтр сортирует значения пикселей маски по возрастанию и выбирает для пикселя одно из усредненных значений, от минимального до максимального, конкретное значение может изменяться пользователем, по умолчанию установлено центральное. Пример работы приведен на рис.3
Рис.3
Видно что первый фильтр подчеркивает отдельные темные пиксели, что хорошо для выявления паталогий, но в то же время выделяет шум, тогда как второй практически полностью сглаживает его, но вместе с тем размывает границы объектов и теряет часть внутренних особенностей. Таким образом данные фильтры являются основными и достаточными для решения большинства задач разных типов. Предполагается дальнейшее развитие данного модуля и реализация более сложных и узкоспециализированных фильтров для сложных случаев, в которых простого усреднения может быть недостаточно. Добавление дополнительных фильтров не представляет особой сложности, требуется лишь написать необходимый алгоритм и включить функцию с его реализацией в модуль фильтрации.