Chào mừng các bạn đến với giáo trình Xử Lý Hình Ảnh: Từ Cơ Bản đến Nâng Cao Trong thời đại công nghệ hiện đại, xử lý hình ảnh đã trở thành một lĩnh vực quan trọng và hứa hẹn nhiều tiềm năng. Từ nhận diện khuôn mặt đến phân loại đối tượng, xử lý hình ảnh đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng thực tế như nhận dạng biển số xe, giám sát an ninh, và thậm chí trong lĩnh vực y tế. Giáo trình này được thiết kế nhằm cung cấp cho các bạn hiểu biết sâu sắc về lý thuyết và ứng dụng của xử lý hình ảnh. Chúng ta sẽ bắt đầu từ những khái niệm cơ bản như biểu diễn hình ảnh số, xử lý màu sắc, và lọc hình ảnh. Sau đó, chúng ta sẽ chuyển sang các chủ đề nâng cao như nhận diện đối tượng, phân loại hình ảnh, và sử dụng mạng nơron học sâu trong xử lý hình ảnh. Bằng cách tích hợp lý thuyết với các ví dụ thực tế và bài tập thực hành, chúng ta hy vọng rằng giáo trình sẽ giúp các bạn phát triển kỹ năng cần thiết để tiếp cận và giải quyết các thách thức trong lĩnh vực này. Hãy chuẩn bị cho một hành trình học tập sâu sắc và thú vị về xử lý hình ảnh
Chương TÌM HIỂU HÌNH ẢNH CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG HÌNH ẢNH I TÌM HIỂU ĐIỂM ẢNH Điểm Ảnh - Pixel - Hình ảnh cấu tạo chấm sáng nhỏ có khả chứa màu sắc gọi Pixel - Với kích thước hình ảnh chứa nhiều pixel làm cho hình ảnh sắc nét ngược lại - Mơt pixel khơng có kích thước định mà thay đổi theo độ phân giải ảnh - Khi pixel có chứa màu sắc tạo nên ảnh : Image - Khi pixel khơng có màu sắc gọi vùng suốt : Transparent Độ phân Giải – Resolution Số lượng pixel chứa đơn vị hình ảnh gọi độ phân giải Đây yếu tố định chất lượng ảnh in ấn Độ phân giải cao hình ảnh rõ nét Theo mặc định ảnh có độ phân giải 300ppi.(Pixel Per Inch) Hệ Màu – Mode Color - Hệ màu khơng gian màu hình ảnh - Thơng thường hình ảnh photoshop có hệ màu RGB Color : Màu tạo sóng màu Red, Green, Blue CMYK Color : Màu sắc tạo sóng màu Cryan, Magenta, Yellow, Black Grayscale : Hình ảnh có 256 thang màu xám Chú ý: Bit màu tương ứng với số màu mà ảnh hiển thị Ví dụ bit tức màu tương ứng 256 màu II TÌM HIỂU ẢNH BITMAP VÀ ẢNH VECTOR Ảnh Bitmap Bitmap cịn gọi Raster hình chụp máy chụp hình, viết rõ “map of bits” hình kết hợp ô vuông nhỏ gọi “dot” hay “pixel ” Mỗi vng có chứa tối thiểu “bit on” cho màu đen hay “bit off ” cho màu trắng Đối với vng có màu sắc chứa 16, 24 hay 48 bits Bits nhiều hình có nhiều màu rõ đẹp Độ lớn hình qui định số ô vuông theo chiều dọc theo chiều ngang mà thường gọi “resolution ” Thí dụ “resolution 250x250” có nghìa hình có 62,500 ô vuông (dots) Khi ấn định nét rõ chi tiết hình bitmap dùng tiêu chuẩn inch có vng “dots per inch” (dpi) hay “ pixels per inch ” (ppi) Hình xuất trang Web thường có 72 dpi hình in thương mại có 300 dpi Trung bình nên chọn 200 - 400 dpi Khi lưu trữ máy tính, hình ảnh dạng bitmap thường có phần mở rộng sau : GIF, BMP, PEG, JPG,… Ảnh Vector Là hình vẽ tay với computer, kết hợp dấu chấm, đường thẳng, đường cong hình đa gíac software dựa theo phương trì nh tóan học Sinh viên Ivan Sutherland đại học Mỹ MIT người sáng chế software có tên Sketchpad dùng vẽ Vector graphic vào năm 1961 So sánh với bitmap, hình vector graphic chiếm chỗ computer khơng chứa pixels mà phương trình tóan học kéo dãn rộng hình khơng bị cưa hay nhoè Khi bạn sử dụng công cụ vẽ Flash để vẽ ảnh, bạn thu ảnh dạng vector Bạn thu ảnh dạng vector bạn import ảnh tạo chương trình khác Illustrator, Freehand, AutoCAD DXF Chương LÀM QUEN VỚI MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC TRONG PHOTOSHOP I GIỚI THIỆU Chương trình Photoshop chương trình xử lý ảnh (bitmap) chuyên nghiệp, lắp ghép hình ảnh, phục chế ảnh củ, tạo ảnh nghệ thuật, hổ trợ thiết kế Web phục vụ in ấn Link: Tại Tại Cấu hình máy tính cho Photpshop CS2 Photoshop cần cấu hình máy đủ mạnh để xử lý hình ảnh độ phân giải cao Cấu hình tối thiểu: - CPU: Pentium IV - OS: Microsoft Windows XP SP2 - RAM: 256MB (khuyến cáo 512 MB RAM) - Card hình: 32 MB (khuyến cáo 64 MB trở lên) - Độ phân giải: 800x600 - Ổ đĩa cứng trống: 500MB Cài đặt chương trình Photoshop Muốn cài đặt chương trình Photoshop cần có đĩa CD chứa chương trình Photoshop số hiệu ứng (Effect) Cửa sổ hình Photoshop 3.1 Giới thiệu giao diện 1: Thanh menu lệnh - chứa tất lệnh biến đổi hình ảnh Photoshop 2: Thanh tùy chọn cơng cụ (Options) - chứa tính chất, lựa chọn riêng cho công cụ 3: Thanh công cụ (Toolbar) - chứa tất công cụ chuẩn hiệu chỉnh hình ảnh 4: Vùng màu xám Photoshop 5: Trang chứa hình ảnh thao tác 6: Thanh trạng thái – Thể trạng thái hình ảnh thao tác 7: Các bảng báo di động 8: Các lớp phim hình ảnh thao tác 3.2 Chế độ xem ảnh - Photoshop cho phép xem hình ảnh từ 0.67% đến 3.200% - Phóng to: Ctrl phím + - Thu nhỏ: Ctrl phím – - Nhấn Ctrl + Alt phím + (hoặc phím -) để phóng to thu nhỏ hình ảnh cửa sổ chứa hình ảnh - Nhấm Ctrl + Alt phím số để đưa tỉ lệ 100% 3.3 Chế độ cuộn ảnh Để cuộn xem hình ảnh mà kích thước lớn cửa sổ hiển thị dùng cơng cụ Hand (H) nhấn giử rê chuột Khi kích họat công cụ mà muốn trở công cụ Hand ta nhấn phím H phím SpaceBar bàn phím Tìm hiểu Toolbar Cơng dụng cơng cụ Toolbar Trong Adobe Photoshop có 20 nhóm cơng cụ khác giúp cho việc sửa chữa thiết kế ảnh đạt kết nhanh chóng Sau số nhóm cơng cụ tiêu biểu chức Marquee: Nhóm cơng cụ xác định vùng chọn dạng mặt nạ Lasso: Nhóm cơng cụ chọn tự Move: Công cụ di chuyển vật thể Magic wand: Công cụ chọn theo vùng tương đồng Crop: Công cụ cắt xén hình ảnh Brush – pencil healing: Cơng cụ vẽ, sơn tự Brush – patch – history brush: Công cụ tô Clone stamp: Công cụ nhân Eraser: Nhóm cơng cụ tẩy Paint bucket tool: cơng cụ tô màu Gradient: Công cụ tô màu chuyển sắc Dore – Burn – Sponge: Nhóm cơng cụ hiệu chỉnh tơng màu Blur – Sharpen – Smudge: Nhóm cơng cụ phục hồi ảnh Pen: Nhóm cơng cụ vẽ đường dẫn Shape: Nhóm cơng cụ vẽ hình Tye mask: Nhóm cơng cụ tạo chữ Eye drpper – color sampler: Nhóm cơng cụ trích mẫu màu từ hình ảnh II CÁC PALETTE DI ĐỘNG TRONG PHOTOSHOP Khi làm việc với hình ảnh Photoshop ta thường phải sử dụng bảng báo, gọi Palette di động (vì tắt, mở di chuyển vị trí bảng báo theo nhu cầu sử dụng) Các Palette tắt mở cách bỏ đánh dấu chọn vào tên chúng menu Window Để thu nhỏ diện tích Palette di động xếp chung nhiều palette thành một, nhấp chọn vào tên palette bảng lên Palette Navigator - Để làm rõ vùng ảnh khác thơng thường phải phóng lớn vùng ảnh cần thao tác Khi Palette Navigator tỉ lệ phóng lớn ảnh vùng ảnh nhìn rõ - Khi di chuyển trượt bên bảng (hoặc nhập thơng số xác ) làm thay đổi tỉ lệ phóng lớn ảnh, sau di chuyển khung bao màu đỏ đến vùng ảnh cần thao tác Ảnh hình thay đổi tương ứng Palette Info - Palette info thể toạ độ trỏ chuột thông số màu vị trí toạ độ - Hai bên cho biết tỉ lệ màu điểm tọa độ theo hai hệ màu RGB CMYK Hai ô bên thông báo toạ độ trỏ mouse (X – Y ) kích thước vùng chọn hoạt động (W - H) Palette Color - Palette color giúp chọn nhanh, xác màu Foreground hay màu background cách điều chỉnh trượt tam giác dãy màu dùng ống hút trích lấy mẫu màu hộp màu bên - Màu chọn ô màu Palette toolBox Palette Swatches - Giúp chọn màu nhanh chóng cách click chuột chọn mẫu màu lưu sẳn Nếu dùng ống hút chọn màu chọn màu cho Foreground, muốn chọn màu cho Background phải nhấn giữ phím ALT hút mẫu màu - Palette Swatches cho phép lưu giữ thêm mẫu màu từ hộp Foreground toolbox cách click chọn biểu tượng Create new Swaches of Foreground color… Palette Style - Palette Style giúp tạo nhanh chóng hiệu ứng cho layer, từ hiệu ứng lưu trữ sẳn cách nhấp chuột chọn vào khung style mẫu - Có thể tạo mẫu Style từ Layer lưu giữ chúng cho lần sau Palette Character – Paragraph Hai bảng báo chủ yếu dùng để định dạng Font chữ, phân đoạn Photshop Palette Layer -Layer hiểu phim suốt đặt chồng lên Background hình ảnh -Thơng thường hình ảnh photoshop tạo nhiều layer, layer chứa vật thể riêng biệt Các layer thường tạo lệnh cắt dán cơng cụ tơ vẽ Tính chất tiện dụng hiệu chỉnh ảnh mà không làm ảnh hưởng đến vùng ảnh khác - Palette layer dùng để quản lý layer Trong lần thay đổi thay đổi layer bật sáng xanh - gọi Layer hành Các layer khác có biểu tượng mắt sáng cho phép nhìn thấy vật thể chứa bên chúng - gọi layer hiển thị - biểu tượng layer khơng dược bật sáng vật thể chứa tronglayer khơng nhìn thấy - gọi Layer ẩn - Sau thao tác xong với hình ảnh trộn chung Layer với thành layer Background (để làm giảm kích thước hình ảnh lưu giữ) Palette Chanel - Chủ yếu dùng để lưu trữ kênh màu hình ảnh, bao gồm kênh tổng hợp kênh đơn hình ảnh có hệ màu CMYK hiểu bảng tách màu - Ngồi ra, palette chanel cịn dùng để lưu trữ vùng chọn dạng kênh có thang độ xám kênh Alpha Palette History - Palette history cho phép ghi lại thao tác gần dùng hiệu chỉnh cho ảnh Mỗi thay đổi cho ảnh ghi lại với tên lệnh hay tên công cụ sử dụng Khi muốn quay trở trạng thái cũ hình ảnh bạn cần chọn vào tên lệnh tương ứng (các tên lệnh bên tự động bị mờ) bạn tiếp tục chỉnh sửa hình ảnh từ thời điểm - Theo mặc định, palette history có khả lưu giữ 20 trạng thái gần ảnh, trạng thái cũ bị huỹ để giải phóng nhớ Để giữ trạng thái đặc biệt suốt phiên làm việc bạn phải tạo ảnh chụp nhanh cho riêng trạng thái mục Snappshort - Một bạn đóng hình ảnh mở lại tồn trạng thái trước Snappshort bị xố Lúc Palette history tiếp tục ghi lại thay đổi III QUẢN LÝ FILE Tạo tập tin Để tạo tập tin ảnh mới, ta vào menu File chọn New Khi hộp thoại New lên, ta xác lập giá trị cho tập tin sau: - Name: Tên tập tin - Preset: Kiểu file thiết kế (web, photo, …) - Size: Một số kích thước chuẩn theo kiểu chọn Preset - Chọn Layer Background hành - Gõ phím Ctrl + J Khi vật thể tạo Layer có vị trí vật thể góc - Ta dùng Move Tool (V) để di chuyển Layer vừa chép 1.2 Trường hợp vật thể nằm Layer riêng - Chọn Layer chứa vật thể hành - Dùng Move Tool nhấn giữ Alt di chuyển vật thể → Khi vật thể tạo Layer 1.3 Trường hợp chép vật thể hai hình ảnh - Tạo vùng chọn bao quanh vật thể cần chép - Chọn Layer chứa vật thể Layer hành - Dùng Move Tool Drag vật thể sang ảnh Chú ý : Khi thấy xuất dấu (+) theo trỏ nhả chuột 1.4 Tạo cho Layer - Drag Layer cần chép đến biểu tượng Create a new layer cuối Palette Layer - Khi xuất Layer copy Palette vị trí Layer trùng với vị trí cũ vật thể Layer gốc 1.5 Xoá vật thể (Layer Kéo Layer chứa vật thể đến biểu tượng Delete Layer cuối Petette Layer gõ phím Delete bàn phím III PALETTE LAYER Các dạng Layer có cửa sổ : Layer màu xanh sáng Layer hành Các Layer thị đựơc nối theo sau Layer ẩn Layer liên kết Add a layer style : thêm kiểu layer Add layer mask : thêm mặt nạ Create new fill or adjustment layer : tạo mẫu tô hiệu ứng Create new group: tạo nhóm layer Create a new layer : tạo layer suốt 10 Delete Layer : xoá layer 11 Nút gọi nhanh lệnh layer 12 Opacity : Độ đậm nhạt Layer 13 Beleding Mode : chế độ hoà trộn màu layer 14 Clock All: khoá Layer chọn 11 12 13 14 VI BIẾN ĐỔI KÍCH THƯỚC VẬT THỂ Chọn Edit\Transform (như hình) Scale : thay đổi kích thước Rotate : xoay vật thể Skew : làm nghiên vật thể Distort : biến dạng vật thể cách định vị cho nút góc Perspective : tạo phối cảnh cho vật thể Warp: làm vật thể trở nên méo mó Rotate 1800 : xoay vật thể 180 độ ngược chiều kim đồng hồ Rotate 900 CW : xoay vật thể 90 độ chiều kim đồng hồ Rotate 900 CCW : xoay vật thể 90 độ chiều kim đồng hồ 10 Flip Horizontal : lấy đối xứng theo trục ngang 11 Flip Vertical : lấy đối xứng theo trục dọc