bài giảng môn xử lý ảnh

BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN Giảng viên: ThS. Trần Thúy Hà Điện thoại/E-mail: 0912166577 / thuyhadt@gmail.com Bộ môn: Kỹ thuật điện tử- Khoa KTDT1 Học kỳ/Năm biên soạn: Học kỳ 2 năm 2013 XỬ LÝ ẢNH BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 2  MỤC TIÊU MÔN HỌC  Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản:  Các khái niệm về ảnh  Phương pháp và kỹ thuật xử lý ảnh: Biểu diễn, Lọc và nâng cao chất lượng ảnh  Phương pháp phân vùng ảnh  Xác định biên ảnh  Các phương pháp nhận dạng ảnh  Một số kỹ thuật và công nghệ nén ảnh số 2 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 3 • Tài liệu • Học liệu bắt buộc: – [1]. Đỗ Năng Toàn, Giáo trình Xử lý ảnh, Học viện CNBCVT, 2010 – [2] Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thuỷ, Nhập môn xử lý ảnh số. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 1999 • Học liệu tham khảo – [3] John C. Russ , The Image Processing Handbook, CRC Press, 2002 – [4] Alan C. Bovik , Handbook of Image and Video Processing, Academic Press, 2000 – [5] Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, Steven L. Eddins, Digital Image Processing Using MATLAB, Prentice Hall, 2003 – [6] Nguyễn Kim Sách. Xử lý ảnh và Video số. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 1997 3 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 4 • Đánh giá • Tham gia học tập trên lớp: 10% • Thực hành/Thí nghiệm/Bài tập/Thảo luận: 10% • Kiểm tra giữa kỳ: 10% • Kiểm tra cuối kỳ: 70% 4 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 5 1. Chương 1. Nhập môn xử lý ảnh. ( 2 tiết). 2. Chương 2. Thu nhận ảnh. (4 tiết). 3. Chương 3. Xử lý nâng cao chất lượng ảnh. (4 tiết). 4. Chương 4. Các phương pháp phát hiện biên. (4 tiết). 5. Chương 5. Phân vùng ảnh. (4 tiết). 6. Chương 6. Nhận dạng ảnh. (4 tiết). 7. Chương 7. Nén dữ liệu ảnh (2 tiết). 5 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 6 Chương 1. NHẬP MÔN XỬ LÝ ẢNH BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 7 1. Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh. 2. Những vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 8 1.1. Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh. Quá trình xử lý ảnh là quá trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho ra kết quả mong muốn. Kết quả đầu ra của một quá trình xử lý ảnh có thể là một ảnh “tốt hơn” hoặc một kết luận. BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 9 Ảnh là tập hợp các điểm ảnh. Mỗi điểm ảnh là đặc trưng cường độ sáng hay một dấu hiệu nào đó tại một vị trí nào đó của đối tượng trong không gian. Ảnh có thể xem như một hàm n biến P(c 1 , c 2 , , c n ). Do đó, ảnh trong xử lý ảnh có thể xem như ảnh n chiều. BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 10 Sơ đồ tổng quát của một hệ thống xử lý ảnh: [...]... sinh ra ảnh GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 25 Trang 25 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH CHƯƠNG 2 THU NHẬN ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 26 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH       2.1 CÁC THIẾT BỊ THU NHẬN ẢNH 2.2 LẤY MẪU VÀ LƯỢNG TỬ 2.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN ẢNH 2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN... www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 20 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH Hệ thống nhận dạng tự động bao gồm ba khâu tương ứng với ba giai đoạn chủ yếu sau: Thu nhận dữ liệu và tiền xử lý Biểu diễn dữ liệu Nhận dạng, ra quyết định www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 21 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH Bốn cách... TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 11 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH Kí hiệu I(x,y) để chỉ một pixel Thường chọn n = p = 256 Một pixel có thể lưu trữ trên 1, 4, 8 hay 24 bit www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 12 Trang 12 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH Gray level: Mức xám/Màu Là số các giá trị có thể có của các điểm ảnh của ảnh Mức xám là... ẢNH CƠ BẢN 2.5 KỸ THUẬT TÁI NHẬN ẢNH 2.6 KHÁI NIỆM ẢNH ĐEN TRẮNG, ẢNH MÀU www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 27 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH 2.1 CÁC THIẾT BỊ THU NHẬN ẢNH Các thiết bị thu nhận ảnh có 2 loại chính ứng với 2 loại ảnh thông dụng Raster, Vector và có thể cho ảnh đen trắng hoặc ảnh màu Các thiết bị thu nhận ảnh Raster thông thường là camera,... TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 30 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH Lấy mẫu bằng scanner Ảnh được biểu diễn bởi hàm f(x,y) Để ảnh gốc có thể tái tạo được thì tần số lấy mẫu: fx  2fxmax và fy  2 fymax với fxmax và fymax là tần số cao nhất của tín hiệu vào www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 31 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH  2.2.2 Lượng... www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 23 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH Có 4 kỹ thuật cơ bản trong nén ảnh: Nén ảnh thống kê: dựa vào việc thống kê tần xuất xuất hiện của giá trị các điểm ảnh Nén ảnh không gian: dựa vào vị trí không gian của các điểm ảnh để tiến hành mã hóa Kỹ thuật lợi dụng sự giống nhau của các điểm ảnh trong các vùng gần nhau www.ptit.edu.vn GIẢNG... KHOA KTDT1 Trang 14 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH 1.2.3 Khử nhiễu Có 2 loại nhiễu cơ bản trong quá trình thu nhận ảnh:  Nhiễu hệ thống: là nhiễu có quy luật có thể khử bằng các phép biến đổi Nhiễu ngẫu nhiên: vết bẩn không rõ nguyên nhân → khắc phục bằng các phép lọc www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 15 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH 1.2.4 Chỉnh mức xám... Ví dụ: Tạo ảnh đa cấp xám thì L=256: f(m,n) = g ∈[0, 255] Tạo ảnh 224 thì L=224 : f(m, n) = g ∈ [0, 224 −1] www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 33 Trang 33 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH • 2.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN ẢNH Quá trình lưu trữ ảnh nhằm 2 mục đích: Tiết kiệm bộ nhớ Giảm thời gian xử lý Việc lựa chọn độ phân giải thích hợp để ảnh càng đẹp... về ảnh đen trắng Ứng dụng: In ảnh màu bằng máy in đen trắng www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 16 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH • Tăng số mức xám: Thực hiện nội suy ra các mức xám trung gian bằng kỹ thuật nội suy Kỹ thuật này nhằm tăng cường độ mịn cho ảnh www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 17 Trang 17 BÀI... và đặc trưng của mỗi ảnh cụ thể, trên cơ sở đó các ảnh thường được biểu diễn theo 2 mô hình cơ bản: Mô hình Raster Mô hình Vector www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 34 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH • 2.3.1 Mô hình Raster Đây là cách biểu diễn ảnh thông dụng nhất hiện nay Ảnh được biểu diễn dưới dạng ma trận các điểm (điểm ảnh) Ảnh thu nhận qua các . trong xử lý ảnh BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 8 1.1. Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh. Quá trình xử lý ảnh. 6 Chương 1. NHẬP MÔN XỬ LÝ ẢNH BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - KHOA KTDT1 Trang 7 1. Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh. 2. Những vấn. không gian. Ảnh có thể xem như một hàm n biến P(c 1 , c 2 , , c n ). Do đó, ảnh trong xử lý ảnh có thể xem như ảnh n chiều. BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ ẢNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS. TRẦN THÚY HÀ BỘ MÔN: