9 сентября 2003 года вышла новая версия Image Processing Toolbox - 4.1

• Функции dicomread и dicomwrite теперь поддерживают формат JPEG с сжатием без потерь.
• Функции imread и imwrite также поддерживают формат JPEG с сжатием без потерь.
• Функция iccread может считывать ICC описания, которые содержатся в TIFF файлах.
• Функция imwrite может создавать CIELab, ICCLab, CMYK и TIFF файлы.

MathWorks представляет новый продукт Image Acquisition Toolbox и последнюю версию Image Processing Toolbox 4

12 мая 2003 года фирма MathWorks представила новые программные средства из области обработки изображений - это Image Acquisition Toolbox и новая версия Image Processing Toolbox 4. Эти пакеты расширяют среду технических вычислений MATLAB. Image Acquisition Toolbox позволяет инженерам и ученым, работающим в области обработки изображений подключать и настраивать оборудование, просматривать отдельные изображения и видео непосредственно в MATLAB с возможностью дальнейшего анализа и обработки уже в Image ProcessingToolbox.

С помощью пакета Image Acquisition Toolbox можно направить поток изображений из камеры непосредственно в среду MATLAB, используя всего несколько несложных команд. Одним из примеров применения может быть определение и обработка границ изображения с помощью фильтрации с последующей визуализацией (рис. 1).

С помощью устройства по захвату изображений данные направляются в среду MATLAB, где пользователь может их без труда визуализовать и анализировать, применяя современные алгоритмы обработки изображений и модифицируя их в процессе анализа данных.

"Долгое время используя MATLAB и Image Processing Toolbox, мы выбрали также и Image Acquisition Toolbox для передачи потоков данных в среду MATLAB из камеры для решения задач по высокоточному выравниванию и лазерной обработке. В результате, мы смогли быстро интегрировать функции захвата изображений для наших применений. Мы рассматриваем использование MATLAB как главный язык для наших ультразвуковых и лазерных систем детектирования" - сказал Бернард Сайу (Bernard Siu), основатель и ведущий исследователь фирмы Simpex Technologies, Inc., которая является ведущим поставщиком технических и инженерных услуг на рынке полупроводниковой индустрии.

Выпуская Image Acquisition Toolbox 1 и Image Processing Toolbox 4, MathWorks обеспечила исследователей из области обработки изображений взаимодополняемыми техническими средствами, которые необходимы им для повседневной работы. "Теперь пользователь продукции фирмы MathWorks сможет легко получать нужные изображения, быстро обрабатывать, анализировать информацию и развивать алгоритмы, внося некоторые модификации, без перехода между различным программным обеспечением" - говорит Лиза Кемплер, директор по маркетингу продуктов MATLAB фирмы MathWorks.

Основные характеристики Image Acquisition Toolbox

1. доступ к видеоданным непосредственно из MATLAB;
2. взаимодействие с наиболее современными стандартными аналоговыми и цифровыми устройствами захвата изображений, включая Matrox и Data Translation;
3. взаимодействие с Windows-совместимыми видеоустройствами (платы Matrox, платы Data Translation, платы захвата видео в форматах WDM (Windows Driver Model) и VFW (Video for Windows), Web камеры, USB и FireWire (IEEE-1394) видеокамеры, платы захвата видео, цифровые (DV) видеокамеры);
4. возможность просмотра видео;
5. поддержка нестандартных и стандартных форматов видео, включая CCIR, NTSC, PAL, RGB, RS170, SECAM, и S-Video;
6. возможность одновременного захвата и обработки изображений;
7. доступ к функциям, поддерживаемым оборудование, таким как усиление, яркость, контраст, и выбор синхронизации.

Image Processing Toolbox 4

Де факто пакет Image Processing Toolbox является индустриальным стандартом для профессионалов из области обработки изображений. Новая версии пакета Image Processing Toolbox 4 существенно отличается от предыдущей новыми характеристиками, улучшенным быстродействием. Также она прошла серьезные испытания в рабочем режиме. В процессе тестирования были подтверждены те особенности, которые были заложены фирмой MathWorks при разработке этого продукта. Среди них следует отметить такие - увеличение скорости работы некоторых функций улучшения изображений возросло более чем в 20 раз, оптимизировано использование памяти некоторыми функциями обработки изображений.

Основные характеристики и улучшения пакета включают

1. новые возможности просмотра изображений, включая просмотр изображений метаданных, масштабирование и просмотр крупных изображений;
2. новые функции по обработке цветных изображений, которые дают возможность пользователю анализировать профиль и проводить преобразование цветовых пространств;
3. ряд новых методов улучшения изображений, включая методы преобразования контраста, адаптивного преобразования гистограммы и растяжения;
4. улучшение поддержки экспорта DICOM-файлов. Ускоритель арифметических функций разработан на основе библиотеки программ Intel;
5. введено ряд новых функций, в основу которых положено прямое и обратное преобразования Радона;
6. разработаны новые функции отслеживания края объектов изображения;
7. усовершенствована скорость вычисления и фильтрации изображений;
8. оптимизирована скорость и использование памяти другими функциями пакета;

На рисунке 2 представлено спутниковое изображение Парижа в инфракрасном диапазоне, а также результат его обработки методами декорреляционного растяжения в пакете Image Processing Toolbox. Красная область свидетельствует о большой плотности растительности. Изображения предоставлены Space Imaging, LLC.

Рассмотрим более детально свойства и преимущества, которые отличают новую версию Image Processing Toolbox 4 от предыдущей.

Новые средства просмотра изображений

Пакет Image Processing Toolbox 4 включает средства для отображения изображений (Image Viewer). Они поддерживают операции масштабирования, прокрутки (scrolling), общего представления для работы, в том числе, с изображениями больших размеров. Image Viewer автоматически отображает значения пикселей, также мышкой можно указать и другие опции zoom tool. При выборе Pixel Region tool выполняется одновременный цветовой и количественный анализ отдельных пикселей. Также существует возможность просмотра метаданных как файла изображения или MATLAB-переменной.

Для запуска Image Viewer используется функция imview.

imview('board.tif')

На рис. 4 отображено диалоговое окно Image Viewer и его возможности.

Примечание.

Если на платформе не поддерживается JAVA, значит это, скорее всего, устаревшая версия JAVA. На машинах Macintosh imview нужно вызывать через функцию imshow. Пакет выдает предупреждение, когда вызывается imview:

'IMVIEW is not available on this platform.',:
'Calling IMSHOW instead.');

Рис.4

Усовершенствование функций преобразования цветовых пространств

Пакет включает несколько новых функций, например, makecform и applycform для преобразования в семействе стандартных, аппаратно независимых цветовых пространств. Функции преобразования поддерживаются между элементами семейства цветовых пространств, которые определены CIE Commission Internationale de l'Eclairage (Международная комиссия по освещению) и включают XYZ, xyY,uvL, u'v'L, L*a*b и L*ch цветовые пространства. Функции также поддерживают преобразования с индустриальным стандартным цветовым пространством RGB.

Пакет включает также функцию iccread для считывания ICC цветных профилей и использования их для преобразования цветовых данных.

Также пакет включает функции преобразования в классе отображения преобразованных цветовых пространств: lab2uint8, lab2uint16, lab2double, xyz2uint8 и xyz2double.

Новые методы улучшения изображений

Пакет включает также новые функции улучшения изображений, например, adapthisteq и decorrstretch. Функция adapthisteq выполняет контрастно-ограниченное выравнивание гистограммы (contrast-limited adaptive histogram equalization (CLAHE)). Эта функция использует метод повышения контрастности, который для большинства изображений работает значительно эффективнее метода выравнивания гистограммы.

Функция decorrstretch выполняет декорреляционное растяжение псевдоцветов изображений. Техника декорреляционного растяжения используется для улучшения различимости цветов на изображении. Эта функция может быть использована, например, для повышения визуальной различимости элементов изображений.

Усовершенствование поддержки DICOM файлов

Функция dicomwrite поддерживает экспорт DICOM-файлов магниторезонансных изображений и изображений компьютерной томографии.

Функции dicominfo и dicomread могут также читать некоторые файлы, которые не определены форматом DICOM. Некоторые широко используемые медицинские аппараты работают именно с такими изображениями. Эти функции могут также читать некоторые файлы из устройств, которые имеют свой синтаксис преобразования.

Пакет включает также новую функцию - dicomuid, которая генерирует идентификатор DICOM-файлов. Также есть некоторые методы, использующие функцию dicomwrite.

Проекционные преобразования

Пакет включает две новых функции - fanbeam и ifanbeam для вычисления альтернативного математического проекционного представления изображений. Используя функцию ifanbeam можно восстановить изображение из проекционных данных.

Пакет включает также функции - fan2para и para2fan для конвертирования проекционных данных между различными геометриями. (Для создания параллельных проекционных данных можно использовать функцию radon.)

Функция отслеживания границ

Пакет включает новую функцию - bwboundaries для отслеживания границ всех объектов на бинарном изображении. Новая функция bwtraceboundary отслеживает границы на основе определенных стартовых точек.

Таблицы преобразований в формате целых чисел без знака

Пакет включает новую функцию uintlut, которая изменяет значения элементов массива, представленного в формате uint8 или uint16, на соответствующие значения из 256- или 65536- элементной таблицы. Рассматриваемая функция может использоваться в паре с функцией imadjust.

Оптимизированные арифметические функции обработки изображений

Оптимизация арифметических функций обработки изображений возможна двумя путями:

1. Портативный код улучшает скорость арифметических операций на всех платформах;
2. Pentium- и ММХ-специальные коды усовершенствуют операцию сложения (ускоряя ее) на платформах Windows и Linux. Все изменения базируются на основе библиотеки программ Intel.

Функция affected для своего улучшения использует функции imabsdiff, imadd, imcomplement, imdivide, imlincomb и immultiply.

Рабочие улучшения

Разнообразие имеющихся функций привело к необходимости оптимизации запуска ускорителя и использования меньшего количества памяти. Это касается таких групп функций:

• Функции преобразования типов изображений.
• Некоторые функции улучшения изображений: imadjust и imhist.
• Некоторые функции преобразования цветовых пространств: rgb2gray, rgb2ntsc, rgb2ycbcr и ycbcr2rgb.
• Функции восстановления изображений: deconvblind, deconvlucy и deconvwnr.

Незначительные улучшения

Некоторые функции пакета владеют новыми улучшенными характеристиками.

Изменения в наборе тестовых изображений

Приведем список тестовых изображений, удаленных из пакета.

В новый пакет включены следующие изображения

Новая ICC подпрограмма

Пакет включает подпрограмму ICC, которая используется функциями преобразования цветовых пространств.

Следует отметить, что в некоторые функции пакета Image Processing Toolbox 4 (bwlabel, cpselect, dicomread imabsdiff, imadd, imdivide, imlincomb, imsubtract, imfill, imresize, label2rgb) были внесены изменения, которые привели к увеличению эффективности их работы.

Приведем список функций, которые были добавлены в Image Processing Toolbox 4.

Версия Image Processing Toolbox 3.2

Основные усовершенствования:

1. увеличение возможностей обработки исходных изображений различных классов;
2. поддержка записи DICOM-файлов;
3. увеличение возможностей обработки бинарных изображений (поддержка логических типов данных);
4. усовершенствование некоторых имеющихся функций.

Запись DICOM-files

В новой версии Image Processing Toolbox (IPT) появилась возможность записи файлов в формате “цифровые изображения и коммуникации в медицине” (Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM)), используя функцию dicomwrite. Просмотр данных этого формата поддерживает функция dicomread. Для чтения метаданных из DICOM-файла используется функция dicominfo.

Представление бинарных изображений

При чтении из файла бинарные изображения представляются в формате uint8 в виде логических массивов, IPT использует логический флаг для указания соответствия ранга данных диапазону [0, 1]. Для представления бинарных изображений в виде логических массивов используются логические типы данных.

Изменения существующих функций

Image Processing Toolbox, Version 3.2 содержит изменения следующих функций: