Đang tải... (xem toàn văn)
In Chuong5 Bài giảng Xử lý ảnh số 35 GV Mai Cường Thọ Chương V Xử lý và nâng cao chất lượng ảnh Nâng cao chất lượng ảnh là một bước quan trọng tạo tiền đề cho xử lý ảnh � Mục đích làm nổi bật một số đ[.]
Bài giảng Xử lý ảnh số 35 Chương V Xử lý nâng cao chất lượng ảnh Nâng cao chất lượng ảnh bước quan trọng tạo tiền đề cho xử lý ảnh Mục đích: làm bật số đặc tính ảnh: Thay đổi độ tương phản, lọc nhiễu, biên, làm trơn biên, khuếch đại ảnh… - Tăng cường ảnh: Nhằm hoàn thiện trạng thái quan sát ảnh Bao gồm điều khiển mức xám, thay đổi độ tương phản, giảm nhiễu, làm trơn, nội suy… - Khôi phục ảnh: Nhằm khôi phục ảnh gần với trạng thái thực trước biến dạng, tùy theo nguyên nhân gây biến dạng Các phương pháp thực hiện: - Thực miền không gian + Toán tử điểm (Point Operations): giá trị điểm ảnh đầu phụ thuộc vào giá trị đầu vào vị trí tương ứng ảnh vào + Toán tử cục (Local Operations): giá trị điểm ảnh đầu phụ thuộc vào giá trị lân cận ảnh vào - Thực miền tần số + Toán tử tổng thể (Global Operations): giá trị điểm ảnh đầu phụ thuộc vào tất giá trị điểm ảnh ảnh vào I Tăng cường ảnh I.1 Các thao tác miền không gian (Spatial Operations) - Là hàm thao tác trực tiếp tập điểm ảnh - Biểu diễn công thức tổng quát sau: V (m, n) = T [ S (m, n)] - Một láng giềng (Neighborhood) (m,n) định nghĩa việc sử dụng ảnh (subimage) hình vng, hình chữ nhật bát giác, có tâm điểm (m,n) Hình 5.1 Một số dạng lân cận - Khi láng giềng 1x1, hàm T trở thành hàm biến đổi hay ánh xạ mức xám (gray level transformation function) v = T[s] s, v mức xám S(m,n) V(m,n) GV Mai Cường Thọ Bài giảng Xử lý ảnh số 36 Các kỹ thuật tăng cường ảnh sử dụng toán tử điểm - Xử lý điểm ảnh phép xử lý đơn giản Có cách tiếp cận cách xử lý này: + Dùng hàm thích hợp (hàm tuyến tính hay hàm phi tuyến) tùy theo mục đích cải thiện ảnh để biến đổi giá trị điểm ảnh (mức xám, độ sáng) sang giá trị khác (mức xám mới) + Dựa vào kỹ thuật biến đổi lược đồ xám (Histogram) (i) Tăng độ tương phản Trước tiên cần làm rõ khái niệm độ tương phản Ảnh số tập hợp điểm mà điểm có giá trị sáng khác nhau, độ sáng để mắt người dễ cảm nhận ảnh song định Thực tế hai đối tượng có độ sáng đặt hai khác cho cảm nhận khác Như vậy, độ tương phản biểu diễn thay đổi độ sáng đối tượng so với nền, cách nôm na độ tương phản độ điểm ảnh hay vùng ảnh so với Với khái niệm này, ảnh ta có độ tương phản kém, ta thay đổi tuỳ theo ý muốn Hình 5.2 Các hình vng mức xám xuất khác Nguyên lý: Điều chỉnh lại biên độ toàn dải hay dải có giới hạn cách biến đổi tuyến tính (T hàm tuyến tính) hay phi tuyến biên độ đầu vào + Cách biến đổi tuyến tính: v αs v = β ( s − a ) + v a γ ( s − b) + v b s≤a a (ii) Tách nhiễu phân ngưỡng Tách nhiễu Là trường hợp đặc biệt phân ngưỡng độ dốc α = γ = v L Ứng dụng để quan sát ảnh, cắt ảnh giảm nhiễu biết tín hiệu đầu vào nằm khoảng [a, b] Đồ thị minh họa: → Phân ngưỡng (Thresholding) - Là trường hợp đặc biệt tách nhiễu a = b = const - Ứng dụng tạo ảnh nhị phân, in ảnh màu, ảnh gần nhị phân cho ảnh nhị phân quét ảnh có xuất nhiễu cảm biến biến đổi Thí dụ trường hợp ảnh vân tay - Đồ thị minh họa: → (ii) Biến đổi âm (Digital Negative) - Biến đổi âm nhận dùng phép biến đổi v = L − s Ứng dụng ảnh y học tròng tạo ảnh âm GV Mai Cường Thọ β a b L s L s L s v L v a≡ b L Bài giảng Xử lý ảnh số 38 (iii) Cắt theo mức (Intensity Level Slicing) - Làm bật miền mức xám định (để tăng cường số đặc điểm đó) Có kỹ thuật thực hiện: + Hiển thị giá trị cao cho tất mức xám vùng quan tâm, ngược lại (không nền) + Làm sáng vùng mức xám mong muốn, giữ nguyên giá trị xám khác (có nền) L a ≤ s ≤ b ≠ 0 Không nền: v = L a ≤ s ≤ b ≠ s Có nền: v = (iv) Trích chọn bít (Bit Plane Slicing) Mục đích để làm bật thành phần toàn ảnh việc sử dụng bít đặc biệt - Mỗi mức xám s điểm ảnh mã hóa B bít, biểu diễn: s = k1 B −1 + k 2 B −2 + + k B −1 + k B - Trong bít mã hóa, người ta chia làm loại: bít bậc thấp bít bậc cao Với bít bậc cao, độ bảo tồn thơng tin cao nhiều so với bít bậc thấp, bít bậc thấp thường biểu diễn nhiễu hay L k n = ≠ 0 Muốn trích chọn bít thứ n chúng, ta dùng biến đổi: v = (v) Các toán tử logic đại số Sử dụng toán tử logic: Ứng dụng ảnh nhị phân NOT, AND, OR, XOR, NOT_AND Sử dụng toán tử đại số: Cộng, Trừ, Nhân… - Trừ ảnh: mục đích tìm khác ảnh quan sát ảnh thời điểm khác Sử dụng biến đổi v( m, n) = st1 (m, n) − st ( m, n) Kỹ thuật dùng dự báo thời tiết, y học GV Mai Cường Thọ Bài giảng Xử lý ảnh số 39 (vi) Mơ hình hóa biến đổi lược đồ xám Lược đồ xám: hàm rời rạc cung cấp tần suất xuất mức xám h( s k ) = n k + sk mức xám thứ k + nk số điểm ảnh khác có mức xám sk + n tổng số điểm ảnh ảnh - Biểu diễn lược đồ xám: + Trục tung biểu diễn số điểm ảnh cho mức xám (hoặc tỷ lệ số điểm ảnh có mức xám tổng số điểm ảnh) + Trục hoành biễu diễn mức xám Ví dụ: # Phương pháp giãn lược đồ xám (Histogram Stretching ) - Thường số ảnh, giá trị xám khơng phủ tồn dải động sẵn có ảnh, mà tập trung số mức xám định (tồn nhiều giá trị xám =0, 2B-1) Điều làm cho ảnh tối, sáng tương phản h(sk) h(sk) ảnh tối sk ảnh sáng sk ảnh tương phản cao sk h(sk) h(sk) ảnh tương phản thấp GV Mai Cường Thọ sk Bài giảng Xử lý ảnh số 40 Để giải điều này, ta thực thao tác giãn lược đồ xám lên toàn dải động ảnh Giả sử dải động (dải độ sáng ) ảnh ÷ B − , thì: thao tác ánh xạ cho: Giá trị xám nhỏ ảnh → giá trị Giá trị xám lớn ảnh → giá trị 2B-1 Ánh xạ là: v k = (2 B ) −1 ( s k − min) max − # Phương pháp san lược đồ xám (Histogram Equalization) Mục đích phương pháp cố gắng chuyển lược đồ xám ảnh gần với lược đồ định trước h(sk) h(sk) a Ảnh gốc b Max sk a b Max Ảnh sau san sk Thuật toán san bằng: + Khởi tạo H for (i=0; i