CHƯƠNG 4: XỬ LÝ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH pdf

1 CHƢƠNG 4: XỬ LÝ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ẢNH (image enhancement) 4.1. CC K THUT TNG CNG NH (Image Enhancement) Nhim v ca tng cng nh khụng phi l lm tng lng thụng tin vn cú trong nh m lm ni bt cỏc c trng ó chn lm sao cú th phỏt hin tt hn, to thnh quỏ trỡnh tin x lý cho phõn tớch nh. Toán tử điểm Tăng độ t-ơng phản Xoá nhiễu Chia cửa sổ Mô hình hoá l-ợc đồ Toán tử KG Lọc trung vị Trơn nhiễu Lọc dải thấp Trơn ảnh Biến đổi Lọc gốc Lọc tuyến tính Lọc sắc thể Giả màu Sai màu Hình 4.1. Các kỹ thuật cải thiện ảnh  Nâng cao chất lƣợng ảnh là bước cần thiết trong xử lý ảnh nhằm hoàn thiện một số đặc tính của ảnh. Nâng cao chất lượng ảnh gồm hai công đoạn khác nhau: tăng cường ảnh và khôi phục ảnh. Tăng cường ảnh nhằm hoàn thiện các đặc tính của ảnh như : - Lọc nhiễu, hay làm trơn ảnh, - Tăng độ tương phản, điều chỉnh mức xám của ảnh, - Làm nổi biên ảnh. Các thuật toán triển khai việc nâng cao chất lượng ảnh hầu hết dựa trên các kỹ thuật trong miền điểm, không gian và tần số. Toán tử điểm là phép biến đổi đối với từng điểm ảnh đang xét, không liên quan đến các điểm lân cận khác, trong khi đó, toán tử không gian sử dụng các điểm lân cận để quy chiếu tới điểm ảnh đang xét. 4 XỬ LÝ ĐIỂM  Toán tử T hoạt động tại mỗi vùng lân cận của vị trí điểm ảnh (x, y) trong ảnh f để cho ảnh đầu ra g tương ứng.  T tác động lên vùng lân cận có kích thước 11 (tác động lên điểm đơn)  g chỉ phụ thuộc vào giá trị của f tại điểm (x, y), và T trở thành hàm biến đổi cấp xám có dạng: s = T(r) r = f(x, y) s = g(x, y)  Kỹ thuật này được gọi là kỹ thuật xử lý điểm 5 BIẾN ĐỔI ĐỒNG NHẤT  Ví dụ: Hàm biến đổi đồng nhất các điểm ảnh r s=T(r) m T(r) Tối Sáng Tối Sáng Hàm biến đổi đồng nhất T(r). Ảnh kết quả có độ tương phản giống với ảnh gốc. m 6 TĂNG ĐỘ TƢƠNG PHẢN  Ví dụ: Hàm tăng cường độ tương phản của ảnh r s=T(r) m T(r) Tối Sáng Tối Sáng Hàm tăng độ tương phản T(r). Ảnh kết quả có độ tương phản cao hơn ảnh gốc nhờ làm tối những mức xám nhỏ hơn m và tăng độ sáng những cấp xám lớn hơn m m 7 TĂNG ĐỘ TƢƠNG PHẢN  Ví dụ: Hàm tăng cường độ tương phản của ảnh r s=T(r) m T(r) Tối Sáng Tối Sáng Hàm tăng độ tương phản T(r). Ảnh kết quả có độ tương phản cao hơn ảnh gốc nhờ làm tối những mức xám nhỏ hơn m và tăng độ sáng những cấp xám lớn hơn m m 8 PHÂN NGƢỠNG  Ví dụ: Hàm phân ngưỡng r s=T(r) m T(r) Tối Sáng Tối Sáng Hàm phân ngưỡng T(r) cho kết quả là ảnh có hai mức xám (ảnh nhị phân) . Những điểm ảnh có cấp xám nhỏ hơn m sẽ được quy về màu đen, những điểm ảnh có giá trị lớn hơn hoặc bằng m được quy về màu trắng. 9 XỬ LÝ MẶT NẠ/BỘ LỌC  Đối với những lân cận lớn hơn 11 việc xử lý điểm ảnh phức tạp hơn nhiều.  Một lân cận có kích thước lớn hơn 11 được gọi là một mặt nạ, hoặc bộ lọc, hoặc mẫu, hoặc cửa sổ.  Các giá trị trong mặt nạ được gọi là các hệ số của mặt nạ.  Kỹ thuật này được gọi là kỹ thuật xử lý mặt nạ hay kỹ thuật lọc 10 MỘT SỐ PHÉP BIẾN ĐỔI CẤP XÁM CƠ BẢN  Quy ước: Các giá trị điểm ảnh trước khi xử lý ký hiệu là r. Các giá trị điểm ảnh sau khi xử lý ký hiệu là s. r và s quan hệ với nhau qua biểu thức s = T(r). r s 0 0 T(r) L-1 L-1 [...]... 208 0 5 5 2 2 4 10 12 95 4 26 2 4.2 Các kỹ thuật tăng cường ảnh sử dụng toán tử điểm 4.2.1 Kiến thức cơ bản 4.2 Các kỹ thuật tăng cường ảnh sử dụng toán tử điểm 4.2.2 Tăng độ tương phản Các ảnh với độ tương phản thấp có thể là do ánh sáng hoặc do bộ cảm biến Giãn độ tương phản là làm tăng dải động của các mức xám trong ảnh được xử lý Nếu ảnh của ta có độ tương phản kém, ta có thể thay đổi tuỳ theo... phép biến đổi âm bản Cấp xám đầu ra  Âm bản L/2 L/4 Cấp xám đầu vào 0 L/4 L/2 3L/4 12 L-1 PHỦ ĐỊNH ẢNH PHÉP BIẾN ĐỔI ÂM BẢN  Hình dưới mô tả ảnh gốc và ảnh phủ định bằng cách sử dụng phép biến đổi âm bản 13 PHỦ ĐỊNH ẢNH PHÉP BIẾN ĐỔI ÂM BẢN  Cho ảnh đa cấp xám I, với các cấp xám nằm trong đoạn [0, 7] Tìm ảnh âm bản của I s = 7 - r 0 5 2 7 2 7 4 2 3 2 2 3 4 3 0 5 1 6 3 5 4 6 1 1 2 6 2 4 6 1 2 0 2 4 3... tăng cƣờng ảnh sử dụng toán tử điểm 4.2.2 Tăng độ tƣơng phản  α = β = γ= 1 : Ảnh kết quả trùng với ảnh gốc  α , β , γ > 1 : Giãn độ tương phản  α , β , γ < 1 : Co độ tương phản v vb va a b L u 4.2 Các kỹ thuật tăng cƣờng ảnh sử dụng toán tử điểm 4.2.3 Tách nhiễu và phân ngƣỡng  Tách nhiễu: Là trường hợp đặc biệt của giãn độ tương phản khi có độ dốc α = γ = 0 Ứng dụng để quan sát ảnh, cắt ảnh hoặc... PHÉP BIẾN ĐỔI LOG L-1 3L/4 Ngược lại nó ánh xạ một khoảng rộng các giá trị cấp xám cao trong ảnh đầu vào thành một khoảng hẹp hơn các giá trị cấp xám của ảnh đầu ra L/4 Cấp xám đầu ra Phép biến đổi Log ánh xạ một khoảng hẹp các giá trị cấp xám thấp trong ảnh đầu vào thành một khoảng rộng hơn các giá trị cấp xám của ảnh đầu ra  Log L/2  Cấp xám đầu vào 0 L/4 L/2 3L/4 17 L-1  Đối ngẫu với phép biến... cường ảnh sử dụng toán tử điểm 4.2.2 Tăng độ tương phản * Các cặp giá trị (r1,s1) và (r2,s2) sẽ ảnh hưởng đến độ tương phản của ảnh • Nếu r1=s1 và r2=s2 thì phép biến đổi là hàm tuyến tính không làm thay đổi mức xám • Nếu r1=r2, s1=0 và s2=L-1 thì phép biến đổi thành hàm phân ngưỡng tạo nên ảnh nhị phân • Thông thường r1 . thiện ảnh  Nâng cao chất lƣợng ảnh là bước cần thiết trong xử lý ảnh nhằm hoàn thiện một số đặc tính của ảnh. Nâng cao chất lượng ảnh gồm hai công đoạn khác nhau: tăng cường ảnh và khôi phục ảnh. . cường ảnh nhằm hoàn thiện các đặc tính của ảnh như : - Lọc nhiễu, hay làm trơn ảnh, - Tăng độ tương phản, điều chỉnh mức xám của ảnh, - Làm nổi biên ảnh. Các thuật toán triển khai việc nâng cao chất. gọi là kỹ thuật xử lý mặt nạ hay kỹ thuật lọc 10 MỘT SỐ PHÉP BIẾN ĐỔI CẤP XÁM CƠ BẢN  Quy ước: Các giá trị điểm ảnh trước khi xử lý ký hiệu là r. Các giá trị điểm ảnh sau khi xử lý ký hiệu là