Automatizace exoskopické analýzy pomocí zpracování obrazů sedimentárních zrn pořízených elektronovým mikroskopem
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Práce se zabývá výzkumem metod analýzy obrazu za účelem využití při exoskopické analýze sedimentárních zrn, konkrétně při rozlišování mezi jednotlivými geomorfologickými genezemi, kterými byla tato zrna formována. Obrazy zrn jsou pořízeny pomocí rastrového elektronového mikroskopu. Hlavním přínosem je návrh metodiky, pomocí které je možné exoskopickou analýzu do značné míry automatizovat. Tato metodika pokrývá automatickou segmentaci zrn v obraze, automatickou analýzu zaoblenosti 2D průmětu zrn a rozlišitelnost geomorfologických genezí podle struktury povrchu zrn. V části zabývající se automatickou segmentací byla navržena metoda, která následně umožňuje snadnou manuální korekci výsledků segmentace. Tato metoda je založena na rozdělení a slučování regionů v obrazu. Jednotlivé kroky této procedury byly navrženy tak, aby bylo co nejvíce využito specifických vlastností snímků zachycujících zrna a následně dosaženo co nejlepších výsledků segmentace. V části automatické analýzy zaoblenosti 2D průmětu sedimentárních zrn byl vyhodnocen vliv obrazového rozlišení na výslednou hodnotu zaoblenosti. Dále zde bylo zkoumáno minimální množství sedimentárních zrn, které je nutné analyzovat pro spolehlivé porovnání dvojice geomorfologických genezí na základě míry zaoblenosti. Pro určení tohoto množství byla navržena metoda, která byla experimentálně ověřena. V části automatické analýzy povrchové struktury sedimentárních zrn byla navržena metoda pro rozlišování geomorfologických genezí. Tato metoda využívá nízkoúrovňové texturní příznaky, pomocí kterých lze popsat jednotlivé obrazy sedimentárních zrn. Modely jednotlivých geomorfologických genezí jsou pak tvořeny souborem histogramů reprezentujících četnosti zastoupení různých konfigurací nízkoúrovňových texturních příznaků. Metody navržené v jednotlivých částech práce byly otestovány a vyhodnoceny na základě databáze, která obsahuje vzorky sedimentárních zrn pocházejících z celkem 4 různých geomorfologických genezí (eolická, glaciální, svahová a vulkanická).
This thesis deals with image analysis methods which can be exploited in exoscopic analysis of sedimentary grains, specifically for the purpose of distinguishing between geomorphologic geneses which influenced a form of sedimentary grains. The images of sedimentary grains were acquired by a scanning electron microscope. The main contribution is the proposal of multiple methods that can significantly automate the exoscopic analysis. These methods cover the automatic segmentation of grains in image, the automatic analysis of roundness of 2D grain projection and the classification of geomorphologic geneses according to the grain surface structure. In the section concerning the automatic segmentation, a segmentation method enabling an easy subsequent manual result correction was proposed. This method is based on the split-and-merge approach. The individual steps the procedure were designed to exploit specific properties of sedimentary grain images in order to obtain the best segmentation results. In the section concerning the automatic roundness analysis of 2D projection of sedimentary grains, an influence of pixel resolution on a result roundness value was evaluated. Further, a minimal number of grains, which is necessary to analyze in order to reliably compare a pair of geomorphological geneses, was investigated. For the determination of this number, a method was proposed and experimentally verified. In the section of automatic analysis of sedimentary grain surface structure, a method for classification of geomorphologic geneses was proposed. The method utilizes low-level texture features which describes individual images of sedimentary grains. A model of geomorphological genesis is constituted of a set of histograms representing occurrences of different configurations of low-level texture features. The methods proposed in the thesis were tested and evaluated based on a database, which consists of sedimentary grain samples from 4 different geomorphological geneses (eolic, glacial, slope and volcanic).
This thesis deals with image analysis methods which can be exploited in exoscopic analysis of sedimentary grains, specifically for the purpose of distinguishing between geomorphologic geneses which influenced a form of sedimentary grains. The images of sedimentary grains were acquired by a scanning electron microscope. The main contribution is the proposal of multiple methods that can significantly automate the exoscopic analysis. These methods cover the automatic segmentation of grains in image, the automatic analysis of roundness of 2D grain projection and the classification of geomorphologic geneses according to the grain surface structure. In the section concerning the automatic segmentation, a segmentation method enabling an easy subsequent manual result correction was proposed. This method is based on the split-and-merge approach. The individual steps the procedure were designed to exploit specific properties of sedimentary grain images in order to obtain the best segmentation results. In the section concerning the automatic roundness analysis of 2D projection of sedimentary grains, an influence of pixel resolution on a result roundness value was evaluated. Further, a minimal number of grains, which is necessary to analyze in order to reliably compare a pair of geomorphological geneses, was investigated. For the determination of this number, a method was proposed and experimentally verified. In the section of automatic analysis of sedimentary grain surface structure, a method for classification of geomorphologic geneses was proposed. The method utilizes low-level texture features which describes individual images of sedimentary grains. A model of geomorphological genesis is constituted of a set of histograms representing occurrences of different configurations of low-level texture features. The methods proposed in the thesis were tested and evaluated based on a database, which consists of sedimentary grain samples from 4 different geomorphological geneses (eolic, glacial, slope and volcanic).
Description
Keywords
Citation
KŘUPKA, A. Automatizace exoskopické analýzy pomocí zpracování obrazů sedimentárních zrn pořízených elektronovým mikroskopem [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2016.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Teleinformatika
Comittee
prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc. (předseda)
prof. Ing. Kamil Vrba, CSc. (člen)
prof. Ing. Karel Bartušek, DrSc. (člen)
prof. Ing. Boris Šimák, CSc. (člen)
doc. Ing. Jan Mikulka, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Mekyska, Ph.D. (člen)
RNDr. Marek Křížek, Ph.D. - oponent (člen)
prof. Ing. Ivan Baroňák, PhD. - oponent (člen)
Date of acceptance
2016-12-01
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení