Proiect SDA 2014-2015

Descriere

Scopul acestui proiect este realizarea unei aplicații care să aplice un filtru median pe o imagine. Aceasta este o tehnică folosită pentru a uniformiza o imagine cu zgomot. Pentru fiecare pixel din imagine, filtrarea constă în selectarea unei ferestre de n x n pixeli, centrată pe pixelul sursă, calcularea medianei nivelurilor de gri din fereastră, și înlocuirea pixelului original cu valoarea mediană. Mediana este definită ca valoarea din mijlocul secvenței sortate. De exemplu, pentru următoarea fereastră de 3 x 3:

11	 90	 74
71	 14	 92
20	 87	 68

Secvența sortată a acestor pixeli este <11, 14, 20, 68, 71, 74, 87, 90, 92>, iar valoarea din mijloc este 71, care este valoarea mediană a acestei ferestre. Prin urmare, procedura de filtrare va înlocui valoarea din centrul ferestrei (14) cu valoarea mediană: 71.

Rezultatul înlocuirii tuturor pixelilor din imagine cu valorile mediane este o imagine uniformizată, aproape fără zgomot de fundal, lucru care îmbunătățește performanțele algoritmilor de recunoaștere de imagini. Partea negativă este că în noua imagine se pierd detaliile.

Cerință

Programul vostru trebuie să citească o imagine în format PGM, să aplice o filtrare mediană cu fereastă de n x n (cu n specificat la execuția programului) folosind un algoritm de sortare specificat tot la execuție, și să scrie imaginea rezultată într-un fișier nou. Dacă fișierul executabil obținut la compilare se numește filtru.exe, atunci programul va fi rulat astfel:

filtru.exe <fisier_intrare> <fisier_iesire> [ins|qs|cnt] <n>

Unde ins - insertion sort, qs - quick sort, cnt - counting sort, iar n este dimensiunea ferestrei. Spre exemplu:

filtru.exe enb.pgm enb_filtered.pgm qs 3

Această comandă va rula filtrul cu o fereastră de 3 x 3 pixeli, folosind quick sort pentru sortare pe fișierul de intrare enb.pgm și va scrie rezultatul în enb_filtered.pgm.

Programul va afisa în consolă timpul de execuție la finalul rulării.

Se va răspunde la următoarele întrebări:

• Care algoritm de sortare e mai eficient din punct de vedere al timpului de execuție pentru o fereastră de 3 x 3? Dar pentru una de 20 x 20?
• Care este complexitatea în timp, în funcție de dimensiunea imaginii (m) și a ferestrei (n)?
• Care este dimensiunea maximă a ferestrei pentru care imaginea filtrată poate fi încă recunoscută?

În plus, pentru fiecare din cei trei algoritmi de sortare, se va realiza un grafic al timpului de execuție în funcție de suprafața ferestrei în intervalul (3 x 3) - (20 x 20).

Observații

• Pentru pixelii care sunt prea aproape de margine pentru a putea selecta o fereastră de dimensiunea cerută, se vor duplica pixelii din margine. De exemplu, pentru colțul din stânga sus al unei imaginii:

34 12 54 23 53
21 45 23 67 33
23 64 23 62 35
34 67 46 23 12
14 66 43 23 67
23 63 35 23 63

Pentru aplicarea unei ferestre de 3 x 3 pe pixelul cu valoarea 34 (din stânga sus), se duplică pixelii cu valorile 21, 34 și 12 în felul următor:

34 34 12
34 34 12 54 23 53
21 21 45 23 67 33
   23 64 23 62 35
   34 67 46 23 12
   14 66 43 23 67
   23 63 35 23 63

• Pentru specificarea de argumente la execuția programului, se folosesc parametri pentru funcția main, conform acestui tutorial.
• Pentru testare puteti folosi imaginea ftp://hermes.arh.pub.ro/public/imageset/enb.pgm (acest fișier poate fi vizualizat ca imagine cu programul Inkscape).
• Dimensiunea ferestrei (n) este întotdeauna impară.

Evaluare

• Se punctează următoarele:
  • funcționalitatea implementată conform cerinței - 20p
  • răspunsul la întrebările cerute și graficele realizate corect - 10p
  • formatarea codului - 5p
  • memoria alocată dinamic dezalocată corect la finalul execuției programului - 5p

• Acest proiect valorează 40 de puncte din nota totală la SDA. Se cer minim 20 de puncte din 40 pentru promovarea laboratorului și implicit pentru intrarea în examen.
• Proiectul va fi prezentat public de către autor și va fi evaluat, acordându-se o notă între 0 și 40.
• Autorului i se vor pune 5 întrebări exclusiv din codul scris în cadrul proiectului și partea teoretică asociată. Orice întrebare la care se răspunde greșit, sau nu se răspunde, va fi penalizată cu 5 puncte. Rezultatul este că examenul se poate pica și cu un proiect de 40 de puncte.