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画像情報処理　実習資料

今回の実習の流れ
  1. モルフォロジ処理
  2. 応用課題
１．モルフォロジ処理
　モルフォロジ処理は，”構造要素”と呼ばれる画像を移動させる要素と，”ミンコフスキー（Minkowski）和・ミンコフスキー差”と呼ばれる演算から成り立っています．モルフォロジー処理における代表的な処理は，「Erosion（エロージョン）」と「Dilation（ダイレーション）」と呼ばれる処理であり，それぞれ孤立点の除去，不連続な点の接続と穴埋めのために利用されます．
　図１にその原理を示します．ここで用いた構造要素をaに示します．これは，原画像のパターンを上下左右の４方向にずらしたパターンを作成することを表しています．ある画像から，このように４つのパターンを作成した結果をbに示します．

図１　モルフォロジ処理の結果

　「Erosion」と「Dilation」はこれら４つのパターンのミンコフスキー差（論理差）とミンコフスキー和（論理和）を計算すればよいです．すなわち，ミンコフスキー差はすべての構造要素から作られたパターンの共通領域のみを計算結果として出力し，ミンコフスキー和は存在領域をすべて計算結果として出力しています．
　cに「Erosion」，dに「Dilation」の結果を示します．また，図２に，8画素を設定値とした「Erosion」の結果(b)と，「Dilation」の結果(c)を示します．周辺の画素に対応して処理が行われていることが確認できます．
　
図２　ErosionとDilationの結果

　同様の処理を二値化処理された画像に適用すれば，モルフォロジ処理が実現できます．以下にその手順を示します．
  1. 二値化処理
    　2値化はメニュー「Options」から「Threshold」を選び，前述の    二値化処理処理を利用すればよい．なお，その値で確定するために，メニュー「Process」の「Binary」のサブメニュー内の「Make Binary」を必ず実行する必要がある．
  2. 収縮処理（Erode）
    　前述のとおりに画像の2値化を実行し，その後，「Process」の「Binary」のサブメニュー内の「Erode」を選択する．なお，Scion Imageでは「Erotion」が「Erode」と表示される．
  3. 膨張処理（Dilate）
    　前述のとおりに画像の2値化を実行し，その後，サブメニュー内の「Dilate」を選択する．なお，Scion Imageでは「Dilation」が「Dilate」と表示される．
＜課題１＞以下の画像を用いて，次に示す内容を確認せよ．ただし，画像サイズが小さいため，ズームアップ（虫眼鏡アイコンを使う）で拡大表示して課題を行え．
  1. 「Erotion」を実行し，図２のbと同一になるか，確認せよ．
  2. 「Dilation」を実行し，図２のcと同一になるか，確認せよ．
  3. 「Process」の「Binary」のサブメニュー内の「Set Count [?]」において周辺画素数の設定ができる．この値を変更することによって，どのように変化するのか，確認せよ．また，同じ処理を何回も繰り返してみよ．

＜課題２＞以下の画像を用いて，図３のようなパターンになる様，努力せよ．ただし，図３はモルフォロジ処理のみによって作成されたパターンである．
図３　目標パターン

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２．応用課題
　時間に余裕のある者は以下の課題を行ってください

＜課題＞これまでに演習した画像処理手法（鮮鋭化，平滑化，二値化，FFT，アンシャープマスク処理，モルフォロジ処理等）を駆使し，以下の眼底写真を用いて血管の抽出を行え．
　なお，以下図５は図４の画像をScion Imageを用いて処理した例である．

 ・A4のレポート用紙で、枚数制限なし．
・どのような画像処理手順にしたかを詳しく書くこと
・また、どうしてその処理を使ったか理由を書くこと
・さらに、血管抽出画像をレポートに貼ること．

注１）このレポートの提出は任意です．ただ、提出すると成績に加点されます．（内容によりけりですが・・・）
注２）血管抽出は、藤田研究室の学生が実際に研究しているテーマです．
画像処理に興味のある人はぜひ取り組んでみてください．

・提出期限
（昼間）7月 4日（火）の授業開始時
（夜間）7月24日（月）の授業開始時

図４　眼底写真 図５　結果例

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