ΜΕΝΤΩΡ ΕΛΛΑΣ Ε.Π.Ε.
SCIENTIFIC ENGINEERING SOFTWARE



Ανάλυση και επεξεργασία εικόνας και video με MATLAB®.

Γνωριμία, χαρακτηριστικά, περιβάλλον. Ευκολία στη χρήση & ανοικτή Αρχιτεκτονική. Πρόσβαση σε αρχεία εικόνας και video, εισαγωγή γεωχωρικών δεδομένων και αρχείων ιατρικής εικόνας, επικοινωνία με επιστημονικά όργανα. Ανάπτυξη αλγορίθμων και  εφαρμογών ανάλυσης εικόνας. Σχεδιασμός και υλοποίηση συστημάτων επεξεργασίας εικόνας και video.

Ανάπτυξη εφαρμογών ανάλυσης εικόνας

Το MATLAB είναι ένα αναπτυξιακό σύστημα λογισμικού κατάλληλο για την ανάπτυξη εφαρμογών πειραματικών μετρήσεων, τον σχεδιασμό συστημάτων ελέγχου, την υλοποίηση αλγορίθμων επεξεργασίας σήματος και εικόνας, την μοντελοποίηση οικονομικών συστημάτων, την ανάπτυξη εφαρμογών Βιοπληροφορικής και γενικότερα την υλοποίηση επιστημονικών - τεχνολογικών εφαρμογών (Βλ. περισσότερες πληροφορίες στο MATLAB application areas). 

Ειδικότερα το περιβάλλον του MATLAB ενσωματώνει ένα σύνολο από εργαλεία και χρηστικές ευκολίες για την ανάπτυξη εφαρμογών επεξεργασίας και ανάλυσης εικόνας όπως η δυνατότητα εισαγωγής εικόνων και video από αρχεία και κάμερες, έτοιμες συναρτήσεις επεξεργασίας και ανάλυσης εικόνας καθώς και δυνατότητες για την ανάπτυξη αλγορίθμων και γραφικών εργαλείων:

Εισαγωγή εικόνας & video
      Standard αρχεία εικόνας και στοιχείων όπως JPEG, TIFF, PNG, HDF, HDF-EOS, FITS, Microsoft Excel, ASCII, binary αρχεία και ODBC και JDBC βάσεις δεδομένων [Database Toolbox].
      Aρχεία multiband όπως τα LANDSAT.
      Εισαγωγή εικόνας & βίντεο με αναλογικούς και ψηφιακούς frame grabbers και με συσκευές βίντεο-λήψης  συμβατές με Windows, όπως USB και FireWire (IEEE-1394) επιστημονικές βιντεοκάμερες, Web - κάμερες, video capture boards, και DV camcorders [Image Acquisition].

Ανάλυση & επεξεργασία εικόνας
      Image enhancement, Image analysis, Color image processing.
      Spatial transformations and image registration.
      Image transforms (including FFT, DCT, Radon, and fan-beam projection).
      Μultidimensional image processing.

Ανάπτυξη αλγορίθμων και εφαρμογών
      Ανάπτυξη, έλεγχος και βελτιστοποίηση του κώδικα.
      Σχεδιασμός Γραφικών Αντικειμένων Επικοινωνίας με τον Χρήστη (GUIs).
      Δημιουργία τεχνικών αναφορών.
      Εξαγωγή εφαρμογών σε εκτελέσιμα αρχεία .exe, και ενσωμάτωση αλγόριθμων σε desktop και εφαρμογές INTERNET (.ΝΕΤ & COM components, Java Classes).

Top M

Εξειδικευμένα εργαλεία – toolboxes. Το MATLAB εμπλουτίζεται με πάνω από 80 εξειδικευμένες βιβλιοθήκες συναρτήσεων και εργαλείων για ποικιλία εφαρμογών και αναλύσεων:
·     Image Processing Toolbox
·     Image Acquisition Toolbox
·     Mapping Toolbox
·     Signal Processing Toolbox
·     Filter Design Toolbox
·     Wavelet Toolbox
·     Optimization Toolbox
·     Statistics Toolbox
·     Bioinformatics Toolbox
Εφαρμογές Επεξεργασίας Εικόνας
Top M

Θα υλοποιηθούν και θα αναλυθούν μέσα από το περιβάλλον του MATLAB τα ακόλουθα παραδείγματα:
·         Εντοπισμός των γραμμών κυκλοφορίας στους δρόμους, ως βάση για αυτόματο σύστημα προειδοποίησης εξόδου από τον δρόμο
(Lane Marking Detection).
   Άνοιγμα εικόνας από το Matlab και επιλογή περιοχής ενδιαφέροντος.
   Segmentation με threshold.
   Καθαρισμός εικόνας από μικρά αντικείμενα.
   Εντοπισμός συνδεόμενων περιοχών και εξαγωγή χαρακτηριστικών.
   Εντοπισμός γραμμών και εμφάνιση στην αρχική εικόνα.
   Εναλλακτικός τρόπος με τον μετασχηματισμό Hough.

·         Διαχείριση εξειδικευμένων Εικόνων και Δεδομένων. 


·         Ανάλυση δειγμάτων ιστών – Καθορισμός του ποσοστού του καρκινογόνου ιστού σε κάθε δείγμα.

      Εισαγωγή ιατρικών εικόνων.
      Απευθείας σύνδεση με Κάμερα.
      Συναρτήσεις Επεξεργασία Εικόνας.
      Μετατροπή της εφαρμογής σε stand-alone.
Top M

Σχεδιασμός & υλοποίηση συστημάτων επεξεργασίας εικόνας
Στη συγκεκριμένη ενότητα θα γίνει μια εισαγωγή στο Simulink, την πλατφόρμα για την προσομοίωση και τον σχεδιασμό δυναμικών συστημάτων.  To Simulink είναι ένα αλληλεπιδραστικό γραφικό περιβάλλον με έτοιμα blocks, για ανάπτυξη και προσομοίωση μοντέλων, την ανάλυση των αποτελεσμάτων, τον σχεδιασμό και την υλοποίηση συστημάτων σε hardware (DSP, FPGA, ASICs):

Δημιουργία & διαχείριση μοντέλων.
·         Έτοιμα προσαρμόσιμα blocks, δημιουργία υποσυστημάτων και ιεραρχική ανάπτυξη μοντέλων, διαχείριση σημάτων.
·         Βιβλιοθήκες/blocksets για την μοντελοποίηση και προσομοίωση συστημάτων επεξεργασίας σήματος και συστημάτων επεξεργασίας  εικόνας και video [VIP blockset].
·         Ενσωμάτωση μοντέλων και κώδικα από άλλα εργαλεία MATLAB, C, Fortran, Ada
·         Σχεδιασμός κλασσικών ελεγκτών, model predictive ελεγκτών και ελεγκτών πεπερασμένων καταστάσεων.

Προσομοίωση Συστημάτων.
Επιλυτές για τη προσομοίωση για την προσομοίωση γραμμικών και μη-γραμμικών συστημάτων, συστημάτων συνεχούς και διακριτού χρόνου, συστημάτων διακριτών γεγονότων, υβριδικών και multirate συστημάτων.

Ανάλυση αποτελεσμάτων
·         Απεικόνιση των αποτελεσμάτων μέσα από γραφήματα στο Simulink ή στο MATLAB.
·         Έλεγχος της εγκυρότητας και διακρίβωσης του μοντέλου.
·        Τεχνική τεκμηρίωση.

Αυτόματη παραγωγή κώδικα ANSI C.
·         Επιτάχυνση της Προσομοίωσης.
·         Προτυποποίηση - Hardware in the loop – παραγωγή τελικού προϊόντος.
·         Targets: Microprocessors, DSPs, PC based systems

http://www.mathworks.com/products/rtwembedded/supportedio.html

Παραγωγή HDL (Hardware Description Language) κώδικα
·         Αυτόματη παραγωγή Verilog και VHDL κώδικα για την υλοποίηση συστημάτων σε fileld-programmable gate arrays (FPGAs) ή application-specific integrated circuits (ASICs).

Προσομοίωση και έλεγχος του παραγόμενου κώδικα με HDL simulators (ModelSim® HDL simulator, Incisive® simulators).

Top M

Θα υλοποιηθούν και θα αναλυθούν μέσα από το περιβάλλον του SIMULINK τα ακόλουθα παραδείγματα:

·     Εντοπισμός ακμών αντικειμένων σε πραγματικό χρόνο και υλοποίηση σε TI DSP και FPGA Xilinx.


      Λήψη video σε πραγματικό χρόνο.
      Δημιουργία υποσυστημάτων.
      Χρήση έτοιμων αλγορίθμων ανίχνευσης ακμών (μέθοδος Prewitt).
      Υλοποίηση σε DSP Texas Instruments και FPGA Xilinx μέσω αυτόματης παραγωγής κώδικα.

 


·     Ανίχνευση κίνησης σε ζωντανή λήψη - ηλεκτρονικά συστήματα ασφαλείας.


      Σύνδεση κάμερας με το Simulink και live ανίχνευση κίνησης με την μέθοδο απόλυτων διαφορών (SAD).
      Χρωματισμός της περιοχής που ανιχνεύεται η κίνηση.
      Εγγραφή βίντεο, όταν ανιχνευτεί κίνηση (όταν η τιμή SAD υπερβεί ένα όριο).


·     Σταθεροποίηση στη λήψη video (Video Stabilization)


      Σύνδεση κάμερας με το Simulink και εντοπισμός του στόχου (πινακίδα στο πίσω μέρος αυτοκινήτου).
      Ορισμός περιοχής εντοπισμού με βάση την τελευταία γνωστή θέση.
      Υπολογισμός της σχετικής κίνησης του στόχου σε σχέση με πριν.
      Παραγωγή σταθερής λήψης με παράλειψη μη επιθυμητών κινήσεων της κάμερας.


·     Αναγνώριση εικόνας σε video (pattern matching)


      Αναγνώριση εικόνας σε αρχείο video.
      Χρήση της μεθοδολογίας της ετεροσυσχέτισης (crosscorrelation) της εικόνας με κάθε frame του video.
      Ορισμός της περιοχής εντοπισμού και απεικόνιση μαζί με το Video.

Top M

Περισσότερες πληροφορίες και παραδείγματα σε εφαρμογές επεξεργασίας εικόνας και video μπορείτε να βρείτε στους ακόλουθους συνδέσμους: