Chương 1. Giới thiệu chung về xử lý ảnh

Xử lý tín hiệu và mã hóa (Master program) Xử lý tín hiệu và mã hóa (Master program) Giảng viên TS Phạm Việt Hà Email phamviethagmail com ĐT CQ (04) 37544486 Địa chỉ CQ 122 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội 1 Chương 1 Giới thiệu chung về xử lý ảnh Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 2 1 Giới thiệu chung Con người thu nhận thông tin qua các giác quan, trong đó thị giác đóng vai trò quan trọng nhất Những năm trở lại đây với sự phát triển của phần cứng máy tính, xử lý ảnh và đồ hoạ đó phát triển một cá.

Xử lý tín hiệu mã hóa (Master program) Giảng viên: TS Phạm Việt Hà Email: phamvietha@gmail.com ĐT CQ: (04).37544486 Địa CQ: 122 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Giới thiệu chung Con người thu nhận thông tin qua giác quan, thị giác đóng vai trò quan trọng Những năm trở lại với phát triển phần cứng máy tính, xử lý ảnh đồ hoạ phát triển cách mạnh mẽ có nhiều ứng dụng sống Xử lý ảnh đồ hoạ đóng vai trị quan trọng tương tác người - máy Quá trình xử lý ảnh xem trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho kết mong muốn Kết đầu trình xử lý ảnh ảnh “tốt hơn” kết luận Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Giới thiệu chung Hình Hệ thống tạo ảnh Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Giới thiệu chung Hình Các bước hệ thống xử lý ảnh Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Các bước Thu nhận ảnh (Image Acquisition): Là thiết bị biến đổi quang-điện, cho phép biến đổi hình ảnh quang học thành tín hiệu điện dạng analog hay trực tiếp dạng số Có nhiều dạng cảm biến cho phép làm việc với ánh sáng nhìn thấy hồng ngoại Hai loại thiết bị biến đổi quang – điện chủ yếu thường sử dụng đèn ghi hình điện tử CCIR (Comittee Consultatif International Radiotelecommunique ) loại camera ống chuẩn với tần số 1/25, ảnh 25 dòng chip CCD (Charge Couple Device) photodiode tạo cường độ sáng điểm ảnh Camera thường dùng loại quét dòng ; ảnh tạo có dạng hai chiều Chất lượng ảnh thu nhận phụ thuộc vào thiết bị thu, vào môi trường Tiền xử lý ảnh (Image PreProcessing): Sau thu nhận, ảnh nhiễu độ tương phản thấp nên cần đưa vào tiền xử lý để nâng cao chất lượng Chức tiền xử lý lọc nhiễu, nâng độ tương phản để làm ảnh rõ hơn, nét Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Các bước Phân vùng/đoạn ảnh (Segmentation): tách ảnh đầu vào thành vùng thành phần để biểu diễn phân tích, nhận dạng ảnh Đây phần phức tạp khó khăn xử lý ảnh dễ gây lỗi, làm độ xác ảnh Kết nhận dạng ảnh phụ thuộc nhiều vào công đoạn Biểu diễn ảnh (Image Representation): Đầu ảnh sau phân đoạn chứa điểm ảnh vùng ảnh (ảnh phân đoạn) cộng với mã liên kết với vùng lận cận Việc biến đổi số liệu thành dạng thích hợp cần thiết cho xử lý máy tính Việc chọn tính chất để thể ảnh gọi trích chọn đặc trưng (Feature Selection) gắn với việc tách đặc tính ảnh dạng thông tin định lượng làm sở để phân biệt lớp đối tượng với đối tượng khác phạm vi ảnh nhận Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Các bước Nhận dạng nội suy ảnh (Image Recognition and Interpretation): nhận dạng ảnh trình xác định ảnh Quá trình thường thu cách so sánh với mẫu chuẩn học (hoặc lưu) từ trước Nội suy phán đốn theo ý nghĩa sở nhận dạng Có nhiều cách phân loai ảnh khác ảnh Theo lý thuyết nhận dạng, mơ hình tốn học ảnh phân theo hai loại nhận dạng ảnh bản: - Nhận dạng theo tham số - Nhận dạng theo cấu trúc Truyền ảnh lưu trữ (Chanel or Storage): ảnh sau số hoá lưu vào nhớ, chuyển sang khâu để phân tích truyền Nếu lưu trữ/truyền ảnh trực tiếp từ ảnh thơ, địi hỏi dung lượng nhớ cực lớn không hiệu theo quan điểm ứng dụng công nghệ Thông thường, ảnh thô đặc tả (biểu diễn) lại (hay đơn giản mã hoá) theo đặc điểm ảnh gọi đặc trưng ảnh như: biên ảnh, vùng ảnh Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Một số khái niệm xử lý ảnh Điểm ảnh (Picture Element/Pixel): xem dấu hiệu hay cường độ sáng toạ độ không gian đối tượng Ảnh (Picture): xem tập hợp hữu hạn điểm ảnh kề Khi số hố thường biểu diễn ma trận chiều a[i][j], phần tử ma trận tương ứng với điểm ảnh có giá trị nguyên đặc trưng cường độ sáng véc tơ cấu trúc màu với hàm n biến P(c1, c2, , cn) Mức xám (Gray level): kết mã hoá tương ứng cường độ sáng điểm ảnh với giá trị số - kết q trình lượng hố Các thang giá trị mức xám thông thường 16, 32, 64, 128, 256 (Mức 256 mức phổ dụng Lý do: từ kỹ thuật máy tính dùng byte (8 bit) để biểu diễn mức xám, tức từ đến 255) Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Một số khái niệm xử lý ảnh Độ phân giải ảnh (Resolution): mật độ điểm ảnh ấn định ảnh số hiển thị Kỹ thuật xử lý ảnh: trình biến đổi hình ảnh thành hình ảnh khác máy tính điện tử cách tự động phụ thuộc vào mục đích người sử dụng Ảnh Số bit/pixel Số màu Ảnh đen trắng Ảnh đa cấp xám 256 Ảnh RGB 24 256 Ảnh 32 bit 32 256 (true color+độ sâu) Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Ứng dụng Nâng cao chất lượng ảnh: Là bước thú vị xử lý ảnh số Về bản, nâng cao chất lượng ảnh làm bật chi tiết ảnh, tăng độ tương phản, làm sắc nét, làm mượt ảnh Phục hồi ảnh: liên quan đến việc nâng cao chất lượng ảnh, liên quan đến đối tượng ảnh Nén ảnh: bước giảm kích thước để lưu trữ ảnh, băng thơng cần thiết để truyền ảnh Nhận dạng: gán nhãn cho đối tượng dựa đặc trưng Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 10 Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Ứng dụng Nâng cao chất lượng ảnh Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 11 Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Ứng dụng Giảm nhiễu ảnh Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 12 Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Ứng dụng Tăng độ nét Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 13 Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Ứng dụng Phục hồi ảnh Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 14 Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Ứng dụng Nén ảnh original image 262144 Bytes image encoder compressed bitstream 00111000001001101… image decoder (2428 Bytes) dungleba@gmail.com Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 15 Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Ứng dụng Nhận dạng chữ viết: Là bước thú vị xử lý ảnh số Về bản, nâng cao chất lượng ảnh làm bật chi tiết ảnh, tăng độ tương phản, làm sắc nét, làm mượt ảnh Phục hồi ảnh: liên quan đến việc nâng cao chất lượng ảnh, liên quan đến đối tượng ảnh Nén ảnh: bước giảm kích thước để lưu trữ ảnh, băng thông cần thiết để truyền ảnh Nhận dạng: gán nhãn cho đối tượng dựa đặc trưng Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 16 ... điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Giới thiệu chung Hình Hệ thống tạo ảnh Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Giới thiệu chung Hình Các bước hệ thống xử lý ảnh. .. điện Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Một số khái niệm xử lý ảnh Độ phân giải ảnh (Resolution): mật độ điểm ảnh ấn định ảnh số hiển thị Kỹ thuật xử lý ảnh: trình biến đổi hình ảnh thành hình ảnh. .. chung xử lý ảnh Ứng dụng Tăng độ nét Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 13 Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh Ứng dụng Phục hồi ảnh Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 14 Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh