TĂNG CƯỜNG CHẤT LƯỢNG ẢNH (Image Enhancement)

Slide 1 FUNDAMENTALS OF DIGITAL IMAGE PROCESSING TĂNG CƢỜNG CHẤT LƢỢNG ẢNH (Image Enhancement) CHƢƠNG 3 Image EnhancementFundamentals of Digital Image Processing 2 3 1 Giới thiệu Mục đích tăng cường chất lượng ảnh là làm cho ảnh được tăng cường phù hợp hơn ảnh ban đầu cho một ứng dụng cụ thể nào đó Quan hệ với khôi phục ảnh khôi phục ảnh là xử lý ảnh bị suy giảm hay suy biến (degradation) để ảnh thu được càng giống ảnh ban đầu càng tốt Các toán tử + Toán tử điểm ánh xạ giá trị mức xám đầu vào +.

FUNDAMENTALS OF DIGITAL IMAGE PROCESSING CHƢƠNG TĂNG CƢỜNG CHẤT LƢỢNG ẢNH (Image Enhancement) Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement 3.1 Giới thiệu - Mục đích: tăng cường chất lượng ảnh làm cho ảnh tăng cường phù hợp ảnh ban đầu cho ứng dụng cụ thể - Quan hệ với khơi phục ảnh: khôi phục ảnh xử lý ảnh bị suy giảm hay suy biến (degradation) để ảnh thu giống ảnh ban đầu tốt - Các toán tử + Toán tử điểm: ánh xạ giá trị mức xám đầu vào + Tốn tử khơng gian: lọc khơng gian + Toán tử biến đổi: thực miền biến đổi -2- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement 3.2 Các toán tử điểm (Point Operators) a Kéo dãn độ tương phản (Contrast Stretching) - Tăng dải động mức xám ảnh xử lý Kéo dãn độ tƣơng phản -3- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement - Ghim (clipping): trường hợp đặc biệt tăng độ tương phản ==0 Thích hợp để làm giảm nhiễu biết ảnh đầu vào nằm khoảng [a,b] Phải thực ảnh biểu diễn số hữu hạn bit số nguyên không dấu - Lấy ngưỡng (thresholding): trường hợp đặc biệt ghim a=b=t -4- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement (a) Ảnh ban đầu (b) Kéo dãn độ tƣơng phản:a=80,b=175, va=40, vb=215 (c) Ghim (d) Lấy ngƣỡng t=128 -5- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement • Các tốn tử điểm khác - Biến đổi âm (image negative): v   2n  1  u  u, v   2n  1 (a), (c): Ảnh ban đầu (b), (d): Ảnh biến đổi âm -6- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement - Trích chọn bit (Bit extraction): 2n -1 vt   0 ut  ut  u  un 1 , , u0  (a)-(h): Ảnh trích chọn bit 0-7 -7- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement - Nén dải (Range compression): Dải động ảnh biến đổi đơn vị lớnchỉ nhìn thấy số pixel Có thể nén dải động v  c.log10 (1 | u |) c : const - Trừ ảnh (Image subtraction) Để so sánh ảnh với nhau, thường ảnh đối tượng thời điểm khác Trừ theo bit v(i, j )  a.| u1 (i, j )  u2 (i, j ) | b -8- a, b : const Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement Ứng dụng trừ ảnh: chụp mạch xóa (Angiography) Ảnh chụp trƣớc (trái) sau (phải) tiêm thuốc Ảnh chụp mạch xóa khơng (trái) có (phải) hiệu chỉnh nhiễu chuyển động -9- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement b Sửa đổi mức xám đồ (Histogram Modification) - Mức xám đồ/lược đồ mức xám: biểu diễn tần số xuất tương đối (xác suất xuất hiện) mức xám có ảnh - Gồm phương pháp + Cân mức xám đồ (Histogram Equalization) Mức xám đồ ảnh đầu đồng + Chỉ định mức xám đồ (Histogram Specification) Mức xám đồ ảnh đầu có dạng cho trước -10- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement v  m, n      1 u  m, n    hLPu  m, n   u  m,n    u  m, n   hLPu  m, n    u  m, n   .hHPu  m, n  hLP, hHP : đáp ứng xung lọc thông thấp thông cao tương ứng λ: chọn khoảng từ 0,25-0,33 (1) Ảnh ban đầu (2) Lọc thông thấp (3) (1)-(2) (4) (1)+λ(3) -30- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement Trái-phải: Ảnh ban đầu Ảnh lọc thông thấp Ảnh |(1)-(2)| Ảnh (1)+λ(3) -31- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement • Sai khác thống kê (Statistical Differencing) - Tăng cường ảnh cho ảnh có kỳ vọng độ lệch chuẩn mong muốn vm, n   d  m, n    d um, n  um, n m d   1   u m, n  u(m,n), (m,n): kỳ vọng độ lệch chuẩn cục md, d: kỳ vọng độ lệch chuẩn mong muốn : hệ số ngăn giá trị đầu lớn (m,n) nhỏ : hệ số điều khiển tỷ số cường độ đường biên md, d, , : 128;8,5;1/6;0,1 -32- Fundamentals of Digital Image Processing u m, n   NW Image Enhancement u m  k , l  n     k ,l W   m, n     NW   12  u m  k , l  n   u m, n     k ,l W  (a), (c): Ảnh ban đầu (b), (d): Ảnh sai khác thống kê -33- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement e Lọc đồng hình (Homomophic Filtering) - Là kỹ thuật tăng cường chất lượng ảnh ảnh bị ảnh hưởng nhiễu có chất nhân - Có thể giảm dải động, tăng độ tương phản cục Với mơ hình tạo ảnh chiếu-phản xạ u(m, n)  im, nr m, n i(m,n): độ chiếu sáng, đóng góp vào dải động thay đổi chậm r(m,n): độ phản xạ, thể chi tiết đối tượng, đóng góp chủ yếu vào độ tương phản nội giả thiết biến đổi nhanh -34- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement log um, n  log im, n  log r m, n Sơ đồ khối lọc đồng hình Suy hao log[i(m,n)] để làm giảm dải động Tăng log[r(m,n)] để tăng độ phân giải nội -35- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement (a) Ảnh ban đầu (b) Ảnh lọc đồng hình -36- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement f Phóng to, thu nhỏ (Zooming) - Có nhiều kỹ thuật nội suy (interpolation) dùng để thay đổi kích thước ảnh nhằm tăng cường chất lượng ảnh hiển thị - Tín hiệu liên tục nội suy vx    u n hc x  n  n u(n) Hàm nội suy liên tục hc(x) v(x) Tín hiệu liên tục Lấy mẫu lại Zoom số với hàm nội suy liên tục -37- v(m) Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement Một số hàm nội suy liên tục -38- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement • Nội suy liên tục chiều - Nội suy tách được: hc(x,y)=hc(x).hc(y) - Nội suy song tuyến: x=x-m; y=y-n vx, y   1  x 1  y u m, n   1  x yu m, n  1  x1  y u m  1, n   xyu m  1, n  1 -39- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement • Nội suy L:1 (L:1 Interpolator) - Dựa lý thuyết xử lý tín hiệu số - Gồm: tăng tốc độ lấy mẫu lên L lần, lọc thông thấp, khuếch đại lên L lần u(n) L y(m) LPF h(m) v(m) L khuếch đại tăng lấy mẫu Nội suy L:1 -40- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement ym  um L vm  L hk  ym  k   L hk u m L  k  k k - Quan hệ nội suy liên tục nội suy L:1 Đặt x=m/L v  m / L    u (n).hc  m / L  n  n Đặt k/L=m/L - n v  m / L    hc  k / L  u  (m  k ) / L  k  L h  k  u  (m  k ) / L  k  h(n)  (1/ L).hc (n / L) -41- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement Nội suy 2:1 (a) vuông, (b) tam giác, (c) chuông, (d) cubic B-spline -42- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement • L:1 Decimator - Giảm tốc độ lấy mẫu L lần u(n) LPF h(m) v(m) y(m) L giảm lấy mẫu L:1 Decimator vm   hk u Lm  k  k -43- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement 3.4 Các toán tử biến đổi (Transformation Operators) - Biến đổi ảnh sang miền biểu diễn khác - Tăng cường chất lượng ảnh biển đổi - Biến đổi ngược miền không gian U Biến đổi đơn vị AUAT V Toán tử tăng cường V* Biến đổi ngược A-1V*(AT)-1 Sơ đồ khối thực toán tử biến đổi -44- U* ... đích: tăng cường chất lượng ảnh làm cho ảnh tăng cường phù hợp ảnh ban đầu cho ứng dụng cụ thể - Quan hệ với khôi phục ảnh: khôi phục ảnh xử lý ảnh bị suy giảm hay suy biến (degradation) để ảnh. .. (c): Ảnh ban đầu (b), (d): Ảnh sai khác thống kê -33- Fundamentals of Digital Image Processing Image Enhancement e Lọc đồng hình (Homomophic Filtering) - Là kỹ thuật tăng cường chất lượng ảnh ảnh... (Transformation Operators) - Biến đổi ảnh sang miền biểu diễn khác - Tăng cường chất lượng ảnh biển đổi - Biến đổi ngược miền không gian U Biến đổi đơn vị AUAT V Toán tử tăng cường V* Biến đổi ngược A-1V*(AT)-1