General Image Processing

On Genaral Image Processing, 一describe about general foundation of image processing with some examples by using Eos.

Foundation of image processingとSimple Image Processing

　Eosを使った簡単なImage Processingに関するチュートリアルが掲載されています.

Input of imageとLens

　コンピュータを使ってImage Processingを行う前に,画像がデジタル化されるInput装置のことを気にしておく必要があります.その際,実物から発した光を集光して像をつくり出す,レンズという光学素子を理解しておくことが重要です.

CTF,PSFとMTF

　真に得たい画像をf(x,y)で表現した場合に,Input of image方法やLensの性能などによりどうしても画像が劣化します.このとき,全空間に一様なボケ(劣化)が生じる場合があります.このとき,本来一点であるはず's imageの劣化する関数を点拡がり関数PSF(Point Spread Function)と呼びます.この点拡がり関数PSF(x, y)が分かると,真's imagef(x, y)にPSF(x, y)を畳み込みこんだ画像が観測画像g(x, y)となります.

Sampling

　アナログ画像をデジタル画像にするためには,空間をinterval,離散化することが重要です.このステップを標本化といいます.これに失敗すると,偽解像などの間違った画像を解釈する可能性があるので,注意が必要です.

Quantization

　デジタルImage Processingでは,アナログである濃度値(光学密度)をあるビット数内で表現する量子化(ＡＤ変換)という操作が最初に必要です.ここで失ったInformationを取り戻す事は出来ません.

Noise reduction

　Noiseが非常に多い画像を取り扱うためには,Noiseの性質をよく知ることが重要です. 電子顕微鏡関係のNoiseとしては,下記に挙げるいくつかが想定されます.

1. 電子線量が少ないことから来る量子Noise:白色雑音(全域)
2. 電子のエネルギー損失と色収差からくる低分解能側に多く存在するNoise:有色雑音(全域)
3. カメラのCCDや蛍光板,フィルムへの放射線,あるいは,ゴミなどによるNoise:局所雑音

などが挙げられます.

　量子Noiseは,白色雑音の一種であり,ポアソン過程に従ったNoise分布をする場合が多いことが知られています.

　非弾性散乱電子と色収差によるNoiseは,ぼけを伴い,低周波側に多く存在します.したがって,有色雑音となります.

　カメラのCCDや蛍光板,フィルムへの放射線,あるいは,ゴミなどによる雑音は,局所雑音となるExampleです.宇宙線や蛍光板内の崩壊に起因する放射線によるものは,非常に高い輝度のPixelを与えます.CCD等のMTFのために,一点とはならず,ぼけを生じます.

Smoothing

　画像のもつNoiseを取り除くことを主たる目的として実施するImage Processing方法です.Noiseの性質をよく理解することで,適切なNoise除去が可能になります.

Edge extraction

　対象物の形を理解するために重要なステップですが,とても難しいステップでもあります.

Binarization

　Signalと背景の切り分けや,代表点や骨格の抽出など,Image ProcessingやAnalysisのスタートとなる処理方法です.

Fourier Spaceを利用したImage Processing

　繰り返し周期がある画像などでは有効な画像小胞です.

Image Averaging

　the same photo fieldや同一粒子's imageがたくさんある場合には,画像の平均化を行うことで画像の質を上げることができます．