TI/Programowanie dla Fizyków Medycznych/Manipulacja obrazem

Maniplacja obrazem

Ćwiczenia z mainuplacji obrazem rozpocznijmy od wczytania pliku który będziemy przetwarzać. Dla fizyków medycznych naturalnie będzie to plik DICOM.

import dicom
import numpy as np
import pylab as py

plik=dicom.read_file('I00001.dcm')
pixel=plik.pixel_array
print pixel.shape
>>>(2964, 2364)

Stworzona w ten sposób tablica ma dosyć duże rozmiary. O ile wyświetlenie takiego pliku nie jest problemem dla znajdujących się w pracowni komputerów, to bardziej złożona modyfikacja takiej grafiki mogła by z czasem obliczeń znacznie wykraczać poza czas przewidziany na zajęcia. Wyłącznie dla celów dydaktycznych, by ułatwić i przyspieszyć pracę zmniejszymy rozmiar badanego obrazu.

pixel=pixel[::5,::5]
print min(pixel.flatten()),max(pixel.flatten())
>>> 0 3907

Wartości zapisane w tablicy odpowiadającej zmniejszonemu obrazowi mają wartości w przedziale [0,3907]. Metoda wyświetlając imshow najwyższej wartości czyli 3908 przypisze kolor biały, wartości 0 kolor czarny. Aby ułatwić sobie manipulacje kolorami przypiszmy im wartości z zakresu [0,1].

pixel=pixel*1.0/max(pixel.flatten())

Tak powstały obraz możemy dowolnie modyfikować. Aby lepiej widoczne były skutki manipulacji obrazem dodajmy u góry obrazka þlynne przejście od czerni do bieli

def dodajPasek(tablica, n):
    tablica[:n,:]=np.linspace(0,1,tablica.shape[1])
dodajPasek(pixel,30)
py.imshow(pixel,cmap=py.cm.gray,interpolation='nearest')
py.show()

Jasność

def jasnosc(tablica, a):
    def f(x,a):
        return min(a*x,1.0)
    wynik=tablica.copy()
    for x,y in np.ndindex(tablica.shape):
        wynik[x,y]=f(tablica[x,y],a)
    dodajPasek(wynik,15)
    return wynik

py.imshow(jasnosc(pixel,2),cmap=py.cm.gray,interpolation='nearest')
py.show()

py.imshow(jasnosc(pixel,0.5),cmap=py.cm.gray,interpolation='nearest')
py.show()

Gamma

def gamma(tablica, a):
    def f(x,a):
        return min(x**a,1.0)
    wynik=tablica.copy()
    for x,y in np.ndindex(tablica.shape):
        wynik[x,y]=f(tablica[x,y],a)
    dodajPasek(wynik,15)
    return wynik
        
py.imshow(gamma(pixel,2),cmap=py.cm.gray,interpolation='nearest')
py.show()

py.imshow(gamma(pixel,0.5),cmap=py.cm.gray,interpolation='nearest')
py.show()

Próg

def prog(tablica, a):
    def f(x,a):
        return 0 if x<a else 1
    wynik=tablica.copy()
    for x,y in np.ndindex(tablica.shape):
        wynik[x,y]=f(tablica[x,y],a)
    dodajPasek(wynik,15)
    return wynik

py.imshow(prog(pixel,0.5),cmap=py.cm.gray,interpolation='nearest')
py.show()

Schodek

def schodek(tablica, a,b):
    def f(x,a,b):
        return 1 if ((x<a) or (x>b)) else 0
    wynik=tablica.copy()
    for x,y in np.ndindex(tablica.shape):
        wynik[x,y]=f(tablica[x,y],a,b)
    dodajPasek(wynik,15)
    return wynik

py.imshow(schodek(pixel,0.2,0.6),cmap=py.cm.gray,interpolation='nearest')
py.show()

Rozmycie i wyostrzenie

from scipy import ndimage
imag=ndimage.gaussian_filter(pixel,sigma=4)
print imag

WYOSTRZ

def wyostrz(tablica, sigma, a):
    rozmyty=np.array(ndimage.gaussian_filter(tablica,sigma=sigma))
    roznica=tablica-rozmyty
    wynik=rozmyty+a*roznica
    wynik/=max(wynik.flatten())
    dodajPasek(wynik,15)
    return wynik

py.imshow(wyostrz(pixel,4,0),cmap=py.cm.gray,interpolation='nearest')
py.show()

py.imshow(wyostrz(pixel,4,3),cmap=py.cm.gray,interpolation='nearest')
py.show()

"Programowanie dla Fizyków Medycznych"