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Octave で濃淡画像の二値化、エッジ抽出（濃淡画像を入力、二値画像を出力とする）

Octave で濃淡画像の二値化、エッジ抽出を説明する．

◆ このWeb ページで行うこと

濃淡画像の Thresholding と二値化
濃淡画像のエッジ抽出

※ Octave での画像ファイルの入出力については，別のページで説明している．

前準備

Octave のインストール

Windows での Octave のインストールは，別ページ »で説明
Ubuntu での Octave のインストールは，別ページ »で説明

必見 Web ページ: http://www.csse.uwa.edu.au/~pk/Research/MatlabFns/

必見 Web ページ: http://www.eecs.berkeley.edu/Research/Projects/CS/vision/bsds/

説明に使う濃淡画像　　

この Web ページの手順をそのままなぞる場合には，下記の手順で画像ファイルのダウンロードと確認を行う．

画像ファイルのダウンロード

◆ 使用する画像ファイルのダウンロード手順例

cd /tmp
curl -O https://www.kkaneko.jp/sample/lena_std.jpg
curl -L https://github.com/opencv/opencv/blob/master/samples/data/fruits.jpg?raw=true -o fruits.jpg

(オプション) MatlabFns を入手し、分かりやすいディレクトリ（例えば /usr/local/MatlabFns）に展開

(オプション) MatlabFns を使うように .octaverc を設定する

◆ 設定例　

setenv("CFLAGS", "-D__STDC_CONSTANT_MACROS");
setenv("CXXFLAGS", "-D__STDC_CONSTANT_MACROS");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/FingerPrints");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/FrequencyFilt");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/GreyTrans");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/LineSegments");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/Match");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/Misc");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/PhaseCongruency");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/Projective");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/Robust");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/Rotations");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/Shapelet");
addpath ("/usr/local/MatlabFns/Spatial");
addpath ("/usr/local/share/octave/mex");

Octave の起動
```
octave
```

確認のため，表示してみる。

MatlabFns を使わないときは mono3, mono4 を含む行（下記では太字）を無視すること

※ Windows では「imread("r:/lena_std.jpg");」のようになる．

rgb = imread("/tmp/lena_std.jpg");
mono = rgb2gray( rgb );

rgb2 = imread("/tmp/fruits.jpg");
mono2 = rgb2gray( rgb2 );

mono3 = uint8( step2line(100, -1) * 255 );
mono4 = uint8( starsine( sze = 256, wavelength = 8, nScales = 1, ampExponent = 3 ) * 255 );

colormap(gray(256));
imshow(mono);
imshow(mono2);
imshow(mono3, [0 1]);
imshow(mono4, [0 1]);

元画像
濃淡画像

◆ Ubuntu 11.10 での実行結果例

※ Octave バージョン 3.2.4 で「warning: isstr is obsolete and will be removed from a future version of Octave, please use ischar instead」というエラーメッセージが出て，結局 plot での描画がうまくできないことがあります．

謝辞：http://www.tatsuromatsuoka.com/octave/jpn/OctaveWinMemo.html で公開されたいた「Octave for windows メモ」を参考にしました．ありがとうございます．プロットの前に，次の操作を行うことで，このエラーを回避できることがあります．


pkg unload oct2mat

Octave で濃淡画像の Thresholding と二値化

濃淡画像のしきい値 : graythresh
■ しきい値を求める Octave プログラム例
```
rgb = imread("/tmp/lena_std.jpg");
mono = rgb2gray( rgb );
graythresh( mono )
```
濃淡画像の二値化 : im2bw
しきい値を指定して二値化する．しきい値を求めるには，graythreash を使うのが便利．
■ 濃淡画像の二値化を行う Octave プログラム例
```
rgb = imread("/tmp/lena_std.jpg");
mono = rgb2gray( rgb );
bw = im2bw( mono, graythresh( mono ) );
imshow(bw, [0 1]);
```
◆ 実行結果の例

Octave で濃淡画像のエッジ抽出

エッジ抽出 には Octave の edge 関数を使う。

■ エッジ抽出を行う Octave プログラム例

rgb = imread("/tmp/lena_std.jpg");
mono = rgb2gray( rgb );
bw = edge( mono, "Sobel" );
imshow(bw, [0 1]);

"Soble"
```
bw = edge( mono, "Sobel" );
```
◆ 実行結果の例
"Prewitt"
```
bw = edge( mono, "Prewitt" );
```
◆ 実行結果の例
"Roberts"
```
bw = edge( mono, "Roberts" );
```
◆ 実行結果の例
"Kirsch"
```
bw = edge( mono, "Kirsch" );
```
◆ 実行結果の例
"LoG"
```
bw = edge( mono, "LoG" );
```
◆ 実行結果の例
"Canny"
```
bw = edge( mono, "Canny" );
```
◆ 実行結果の例
"Lindeberg"
```
bw = edge( mono, "Lindeberg" );
```
◆ 実行結果の例
"Andy"
```
bw = edge( mono, "Andy" );
```
◆ 実行結果の例

■ プログラム例

function e = myedge(mono, s, th)
# エッジ画像を求める関数
# mono 濃淡画像
# s ガウシアンフィルタの引数
# th 閾値 0 から 1 の値
  im = edge( mono, "Sobel" ) + edge( mono, "Prewitt" ) + edge( mono, "Roberts" ) + edge( mono, "Kirsch" ) + edge( mono, "LoG" ) + edge( mono, "Canny" ) + edge( mono, "Lindeberg" );
  # ガウシアンフィルタ
  f = fspecial("gaussian", s*5, s);
  im2 = filter2( f, im, "same" );
  # 0 から 1 に正規化
  MI = min(min(im2));
  MA = max(max(im2));
  T = MI + ( th * (MA - MI) );
  e = im2 > T;
endfunction

[rgb, immap, alpha] = imread("/tmp/lena_std.jpg");
mono = rgb2gray( rgb );
colormap(gray(256));

bw = myedge(mono, 1, 0.3) );

ラブラシアンフィルタを用いたエッジ抽出

ラブラシアンフィルタの生成は fspecial 関数を使って簡単にできる．

alpha = 0.2
f = fspecial("laplacian", alpha);
surfl(f);

ラブラシアンフィルタの適用

mono3 = imfilter( double(mono), f, "same" );
mono4 = ( mono3 - min(min(mono3)) ) / ( max(max(mono3)) - min(min(mono3)) );
imshow(mono4)

2値化して表示

bw = im2bw( mono4, graythresh(mono4) ) )

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