Лабораторный практикум по курсу «Компьютерная графика и обработка изображений». GIMP

Подавление шума, укажите достоинства и недостатки каждого, какой из них больше подходит для удаления шума.

3.Выполнить несколько различных операций Фильтры – Размытие, а потом выделить края объектов различными свертками (Собел, градиент и т.п.). Убедиться, что исправить внесенные искажения очень сложно, практически невозможно. Показать результаты преподавателю и объяснить, для какого размытия и с использованием какого из алгоритмов выполнены эти операции.

4.Изучить возможность применения произвольного ядра для операции свертки алгоритмом Робертса, задавая свои коэффициенты ядра размером 3х3. Исследовать эффект «курсовой» ориентации выполнения данной операции.

5.Изучить работу оператора Лапласа для RGB-изображения (для монохромного и бинарного изображения). Объяснить смысл выполняемых операций.

6.Сравнить результаты применения фильтра Лапласа к изображению «молоток» и «отвертка». Оценить видимую разницу полученных результатов с результатами применения других алгоритмов выделения краев. Попробовать объяснить причину этой разницы.

7.Придумать и продемонстрировать преподавателю обработку изображения (монохромного или полноцветного) с использованием цепочки алгоритмов пакета GIMP. c целью получения тонкого (один пиксель по толщине и без разрывов) контура объекта на изображении. Для выполнения этого пункта следует использовать кроме алгоритмов свертки, некоторые из алгоритмов из предыдущей лабораторной работы (получение ахроматических изображений, бинаризация, морфология). Результат продемонстрировать преподавателю и объяснить, путем применения какой цепочки алгоритмов он получен. Следует заметить, что таких цепочек алгоритмов существует несколько. Возможно сравнение результатов, полученных различными цепочками для данного типа изображений.

Дополнительные задания (примеры)

1. Изучить возможность применения произвольного ядра для операции свертки, задавая свои коэффициенты ядра размером 3х3.

41

Соответствующие коэффициенты для ядра размером 5х5 необходимо подготовить заранее.

2.Используя функцию меню Фильтры – Имитация – Класте-

ринг, исследовать эффективность выполнения операции кластеризации для предварительно подготовленных изображений. Необходимо разработать план исследования и согласовать его с преподавателем.

3.Используя функцию меню Фильтры – Визуализация – Тек-

стура, исследовать качество выполнения операции создания изображений с текстурой в выделенной области для предварительно подготовленных изображений. Необходимо разработать план исследования и согласовать его с преподавателем.

4.Изучить и реализовать программу вычисления границы на основе метода Собела (задание на «автомат»).

5.Изучить и реализовать программу вычисления границы на основе метода Превитта (задание на «автомат»).

Возможны и другие дополнительные задания, которые должны быть интересны для тех, кто хочет претендовать на «экзаменавтомат». Необходимо разработать план исследования и согласовать его с преподавателем.

Вопросы для контроля

1.Что такое алгоритм свертки? Где, при каких операциях, он используется в GIMP?

2.Объясните идею алгоритмов определения краев (границ) объектов на изображении.

3.Чем отличаются алгоритмы низкочастотной фильтрации от высокочастотной?

4.Чем отличаются «именные» фильтры (Собел, Превитт и прочие) друг от друга?

5.В чем особенность «курсовых» ядер свертки?

6.Что такое лапласиан? Какую задачу он решает?

7.Покажите последовательность действий в GIMP, чтобы получить хороший контур изображения типа «отвертка» или «молоток». Продемонстрируйте и дайте объяснения, что вы делаете и что получаете в результате.

8.Возможны другие вопросы…

42

Список литературы

1.Глоссарий (gimp.org)

2.GNU Программа для обработки изображений. Руководство пользо-

вателя. http://docs.gimp.org/2.6/ru/index.html

3.Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ. В 2-х кн. –

М.: Мир, 1982. (Pratt W.K. Digital Image Processing. – New York: J. Wiley, 1978).

4.Форсайт Д.А., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2004.

5.Гонсалес Р. Вудс Р. Цифровая обработка изображений 3-е изд. – М.: Техносфера, 2012.

6.Низкочастотная фильтрация обработки изображений – Русские Блоги (russianblogs.com)

7.Фильтрация изображений. Фильтрация изображений – Студопедия

(studopedia.ru)

43

Лабораторная работа № 6

«ОИ: ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ПЛАГИНОВ и СКРИПТОВ В СРЕДЕ GIMP»

Для выполнения работы, рекомендуется использовать подготовленные самостоятельно изображения.

Задание

1.Изучите технологию разработки плагинов и скриптов.

2.Выберите для реализации, на свое усмотрение, технологию плагинов или скриптов.

3.Составьте техническое задание (ТЗ) в виде короткого текстового файла в формате *.doc, которое высылается (предъявляется) преподавателям на почту для утверждения. В ТЗ указать: ФИО, номер группы, выбранную технологию, краткое описание функционального содержания задания (алгоритм должен быть выбран из числа алгоритмов инженерной ОИ), используемая библиотека, язык программирования.

4.При выборе технологии плагинов перейдите к пункту 5. При выборе технологии скриптов перейдите к п.6, а затем к п.7.

5.Изучите механизм работы и алгоритм одного из скриптов, интегрированных в GIMP. Внесите изменение в текст этого скрипта (измените алгоритм).

6.Изучите методику разработки плагинов. Разработайте свой плагин в среде С/C++ или на любом другом языке. Алгоритм плагина должен быть выбран из числа алгоритмов инженерной ОИ.

7.Напишите и отладьте ваше ПО. Подготовьте для тестирования несколько подходящих изображений. Изучите и проанализируйте полученные результаты работы. Возможно предварительно согласовать с преподавателем: функционал алгоритма, требования

кинтерфейсу, набор тестов для отладки и состав отчетного материала (при выполнении сложного задания на «автомат»).

8.При сдаче лабораторной работы необходимо представить утвержденное ТЗ, затем продемонстрировать работу вашего ПО. Необходимо ориентироваться в коде демонстрируемого ПО.

44

9.Для окончательной сдачи лабораторной работы необходимо составить краткий отчет и выслать его на почту преподавателям. Отчет должен содержать: ТЗ, описание процедуры подключения скрипта/плагина к GIMP, пример скриншотов исходного изображения и результата, а также текст программы с большим количеством комментариев.

10.По согласованию с преподавателем можно заменить типовое индивидуальное задание на индивидуальное, более сложное, с целью получения «автомата» по курсу КГиОИ.

Примеры вариантов заданий

Реализовать на основе технологии плагинов или сценариев одно из следующих заданий (это примеры):

1.Разработать плагин-скрипт для реализации операций морфологии открытие-закрытие или другой парной операции и исследовать его эффективность.

2.Разработать плагин для вычисления коэффициента корреляции между двумя изображениями или их областями.

3.Разработать плагин со своей модификацией метода обнаружения краев/границ областей.

4.Реализовать с помощью плагина фильтр Хампеля (Hampel filter). Описание: фильтр Хампеля является фильтром из класса, который заменяет центральное значение в окне данных медианой, если оно находится достаточно далеко от медианы, чтобы считаться выбросом. Этот фильтр зависит как от ширины окна, так и от дополнительного параметра настройки t, уменьшаясь до медианного фильтра при t = 0, поэтому его можно рассматривать как еще одно расширение медианного фильтра. Порог t – количество среднеквадратичных отклонений (сигм), превышение которого позволяет определить выброс. Фильтр подходит для устранения шума типа «соль и перец».

5.Изучить и модифицировать алгоритм программы GIMP «Градиент изображения».

6.Разработать плагин для исследования алгоритма определения текстуры (много различных вариантов).

7.Исследовать свойства конкретного курсового алгоритма свертки, определяющего границы объектов.

45

8.Разработать и исследовать алгоритм построения скелета объектов на изображении.

9.С помощью плагина выполнить выделение границ объектов на изображении с темным фоном.

10.Разработать плагин, который выделяет белым цветом области изображения коричнево-оранжевого цвета (ржавчины).

11.Самостоятельно выбрать конкретный плагин из внешних источников. Рекомендуется учесть, что будет оцениваться как сложность алгоритма, так и его оригинальность. Поэтому оценка за выполнение данной работы может быть различной.

Вопросы для контроля

1.Что такое плагин?

2.Поясните технологию применения плагинов в GIMP.

3.Что такое сценарии?

4.Каким образом реализуются сценарии?

5.Технология подключения (обращения) к скриптам в среде

GIMP.

6.Чем сценарий отличается от скрипта?

7.Чем плагин отличается от сценария?

8.Чем отличается скрипт от сценария?

Список литературы

1.Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ. – М.: Мир, 1982. – Кн. 2 – 480 с. Цифровая обработка изображений. Книга 2 (scask.ru)

2.GNU Программа для обработки изображений. Руководство пользо-

вателя. http://docs.gimp.org/2.6/ru/index.html

3.Колисниченко Д. GIMP 2. Бесплатный аналог Photoshop для

Windows/Linux/Mac OS. БХВ-Петербург, 2009 г., 400 стр. ISBN 978-5- 9775-0320-4.

46