Original title: Vyhlazování zachovávající hrany jako nástroj pro segmentaci obrazů
Translated title: Edge preserving smoothing as a tool for image segmentation
Authors: Ndubuisi, Ogonna Angela ; Loučka, Pavel (referee) ; Druckmüllerová, Hana (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2026
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Tato studie zkoumala výkonnost dvou hranově zachovávajících vyhlazovacích filtrů pro segmentaci obrazu při různých úrovních Gaussova šumu. Konkrétně byl použit modifikovaný rotační anizotropní Gaussův (RAG) filtr a bilaterální filtr díky jejich schopnosti potlačovat obrazový šum při současném zachování strukturálních detailů (tj. hran). Studie využila metriky hodnocení obrazu, konkrétně index strukturální podobnosti (SSIM) a poměr špičkového signálu k šumu (PSNR), k posouzení míry redukce šumu a zachování strukturálních detailů ve výstupech obou filtrů. Kromě toho byla použita analýza založená na gradientu pro vyhodnocení směrového zachování filtrovaného obrazu vzhledem k původnímu obrazu při různých úrovních šumu. Byla také poskytnuta vizuální reprezentace zachovaných oblastí nebo směrů. Výsledky všech těchto analýz ukázaly, že při nízkých úrovních šumu oba filtry dosahovaly podobných výsledků. Při středních až vysokých úrovních šumu se však zdálo, že bilaterální filtr ztrácí schopnost efektivně redukovat šum, což následně ovlivňovalo obrazové struktury během segmentace. Naproti tomu modifikovaný RAG filtr vykazoval robustnost při zachování strukturálních detailů na všech úrovních šumu. Vizuální reprezentace směrového zachování rovněž ukázala, že při středních až vysokých úrovních šumu bilaterální filtr ztrácí významné obrazové struktury. Výsledky ukázaly, že modifikovaný RAG filtr je vhodnějším hranově zachovávajícím vyhlazovacím filtrem pro segmentaci obrazu než bilaterální filtr v přítomnosti aditivního (Gaussova) šumu různé intenzity. This study investigated the performance of two edge-preserving smoothing filters for image segmentation across varying levels of Gaussian noise. Specifically, a modified rotational anisotropic Gaussian (RAG) filter and a bilateral filter were used because of their ability to suppress image noise while preserving structural details(i.e., edges). The study used image evaluation metrics, namely the structural similarity index and peak signal-to-noise ratio, to assess the degree of noise reduction and structural preservation in the image outputs of the two filters. In addition, the study also used a gradient-based analysis to evaluate the directional preservation of the filtered image relative to the original image at different noise levels. A visual representation of the preserved regions or directions was provided. The results of all these analyses showed that at lower noise levels, the two filters appeared to achieve similar results. However, at moderate to high noise levels, the bilateral filter seemed to lose its ability to effectively reduce noise, thereby affecting image structures during segmentation. Meanwhile, the modified RAG filter showed robustness in preserving structural details at all noise levels. The visual representation of directional preservation also shows that at moderate-to-high noise levels, the bilateral filter appears to lose meaningful image structure. The results showed that the modified RAG filter is a better edge-preserving smoothing filter for image segmentation than the bilateral filter when additive (Gaussian) noise is present at varying levels.
Keywords: aditivní šum; bilaterální filtr; gradientní analýza; index strukturální podobnosti (SSIM); Modifikovaný rotační anizotropní Gaussův (RAG) filtr; poměr špičkového signálu k šumu (PSNR); segmentace obrazu.; additive noise; bilateral filter; gradient-based analysis; image segmentation.; Modified rotational anisotropic Gaussian (RAG) filter; peak signal-to-noise ratio; similarity structural index measure

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/259915

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-777259


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses