Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh 26 giống nh hình 1.17. Khi I o khác I, I tăng lên so với trờng hợp I o = I, nghĩa là mức độ nhạy cảm cờng đ ộ của ngời quan sát giảm. Kết quả chỉ ra rằng độ nhạy cảm cờng độ lớn nhất khi ở gần mức thích nghi của ngời quan sát. Đây là cách khác để hệ thị giác đáp ứng một phạm vi rộng của cờng độ tại những thời điểm khác nhau. 3.3 Hiệu ứng dải Mach và đáp ứng tần số không gian . Xét một ảnh mà cờng độ là hằng số theo chiều dọc nhng tăng theo hàm bậc thang trên chiều ngang nh trong hình 1.21(a). Cờng độ theo chiều ngang đợc bi Hình 1.19 . Hai tác nhân kích thích dùng trong nghiên cứu hiệu ứng thích nghi v ề độ nhạy cảm cờng độ. Mỗi lần thử ta cho ngời quan sát nhìn một trong hai tác nhân kích thích và yêu cầu chọn xem I R hay I L sáng hơn. Tác nhân kích thích trong mỗi lần thử đợc chọn ngẫu nhiên từ hai tác nhân. Các kết quả của thí nghiệm này có thể dùng để đo I theo hàm I và I o . Hình 1.20. Biểu đồ của I /I theo hàm của I và I o . Khi I o bằng I, I / I giống nh hình 1.17 (đờng vẽ chấm trong hình). Khi I o khác I, I tăng so với trờng hợp I o = I. Điều này chứng tỏ rằng độ nhạy cảm cờng độ của ngời quan sát đã giảm. I I +I (I L ) (I R ) I +I I (I L ) (I R ) I 0 I 0 I 1 I 2 I 3 I 4 log Ilog I I I I 0 = I 1 I 0 = I 2 I 0 = I 3 I 0 = I 4 Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh 27 diễn trên hình 1.21(b). Tuy cờng độ trong mỗi vùng hình chữ nhật là không đổi, nhng ta cảm nhận thấy ở mỗi vùng về phía trái đều sáng hơn và về p hía phải tối hơn, điều đó gọi là hiệu ứng dải Mach. Hiện tợng này phù hợp với bộ lọc không gian trong mô hình ở mức ngoại vi của hệ thị giác trong hình 1.15. Khi áp dụng bộ lọc cho tín hiệu có những mất liên tục sắc cạnh, sẽ xảy ra sự quá ngỡng (overshoo t) và dới ngỡng (undershoot). Điều đó một phần là do hiện tợng cảm nhận độ sáng không đều trong vùng cờng độ đều. Nh vậy rút ra kết luận là trong xử lý ảnh không cần duy trì chính xác hình dạng viền cạnh. Sự có mặt của bộ lọc thông giải không gian t rong hệ thị giác có thể mô tả trong hình 1.22 . ảnh I(x,y) trong hình 1.22 đợc tính theo công thức: I (x, y) = I o (y)cos ( (x)x)+ constant (1.11) Hằng số đợc chọn sao cho I(x, y) là dơng với tất cả (x,y). Khi chúng ta dịch chuyển theo chiều ngang từ trái qua phải, tần số không gian (x) tăng. Hình 1.21 . Minh hoạ hiệu ứng dải Mach. Khi chúng ta dịch chuyển theo chiều dọc từ trên xuống dới c ờng độ I o (y) tăng. Nếu đáp ứng tần số không gian là hằng số trong suốt dải tần, thì mức độ nhạy cảm (b) Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh 28 cờng độ có thể là hằng số theo chiều ngang. Trong hình 1.22, chúng ta nhạy cảm với độ tơng phản trong vùng trung tần hơn trong vùng tần thấp và cao, biểu thị tính chất thông dải của hệ thị giác. Đáp ứng tần số bộ lọc không gian H( yx , ), đợc đo chính xác hơn với giả định mô hình trong hình 1.15 là đúng, đợc biểu diễn trong hình 1.23. Trục ngang biểu diễn tần số không gian/góc nhìn. Tần số không gian về cảm nhận của một ảnh thay đổi theo hàm khoảng cách giữa mắt và ảnh. Khi khoảng cách tăng, tần số không gian cảm nhận cũng tăng. Để xét đến hiện tợng này thờng dùng tần số không gian / góc nhìn (tần số không gian liên quan đến miền không gian trên võng mạc) để xác định H( yx , ). Đáp ứng tần số H( yx , ) lớn nhất với tần số không gian trong dải 5 10 chu kỳ/độ và giảm khi tần số không gian tăng, hoặc bắt đầu giảm từ giá trị 5 10 chu kỳ/độ. Hình 1.22 . Vạch sóng hình sin đã điều chế minh hoạ tính chất thông dải của mức ngoại vi hệ thị giác con ngời. 3.4 Mặt nạ không gian. Khi đem nhiễu ngẫu nhiên có mức đồng đều thêm vào ảnh thì trong vùng nền đều dễ nhận thấy hơn là trong vùng có độ tơng phản cao. Hiệu ứng này rõ rệt hơn hiệu ứng ảnh hởng của độ sáng đến biểu hiện nhiễu đã thảo luận trong phần 3.1. ảnh trong hình 1.18, minh hoạ hiệu ứng độ sáng toàn bộ lên độ rõ nhiễu. Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh 29 Hình 1.23 . Đáp ứng tần số H( yx , ) trong mô hình trong hình 1.15. Trong hình, nhiễu trong vùng biên không rõ bằng nhiễu trong vùng nền đều. Ngoài ra nhiễu trong vùng biên tối không rõ bằng nhiễu trong vùng nền đồng đều sáng. Một cách để giải thích điều đó là xét tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) tại chỗ. Nếu định nghĩa tỷ số SNR tại chỗ là tỷ số lợng biến thiên tín hiệu trên lợng biến thiên nhiễu trong một khu vực nhỏ, thì với mức nhiễu bằng nhau SNR trong vùng độ tơng phản cao lớn hơn trong vùng nền đều. Một cách nhìn khác là mặt nạ không gia n (hiệu ứng che khuất). Trong vùng độ tơng phản cao, mức tín hiệu cao và có khuynh hớng che khuất nhiễu nhiều hơn . Hiệu ứng che khuất (mặt nạ không gian) có thể đợc khai thác trong xử lý ảnh. Ví dụ nỗ lực giảm nhiễu nền bằng bộ lọc không gian sẽ dẫn đến làm mờ ảnh ở mức độ nhất định. Trong vùng có độ tơng phản cao, nơi hiệu ứng làm mờ ảnh do lọc không gian tạo ra rõ nét hơn, nhiễu lại không rõ, do đó chỉ cần lọc không gian ít. 3.5. Các hiện tợng thị giác khác. Đối với ngời quan sát ảnh rõ nét trông đẹp hơn ảnh gốc. Điều này đợc sử dụng trong việc cải thiện biểu hiện của ảnh đối với ngời quan sát. Theo kinh nghiệm chung, cảnh quan nhân tạo hấp dẫn ngời xem cũng là điều thờng tình. Khía cạnh tích cực của hiện tợng này là có thể đem khai thác trong n hững ứng dụng nh sản xuất chơng trình truyền hình thơng mại. Khía cạnh tiêu cực là đôi khi nó làm cho việc Tần số không gian (chu kỳ/độ ) 0.60 1.8 6.0 18 60 10.0 4.0 2.0 1.0 0.4 0.18 Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh 30 phát triển một thuật toán hoàn hảo dùng các kỹ thuật xử lý bằng máy tính khó khăn hơn. Ví dụ, một số thuật toán xử lý ảnh có khả năng làm giảm một lợng lớn nhiễu nền. Tuy nhiên, trong xử lý ảnh cũng có khi gây ra nhiễu nhân tạo. Nhng ngay cả khi lợng nhiễu nhân tạo đa vào ít hơn nhiều so với lợng nhiễu nền đã khử đi, thì nhiễu nhân tạo vẫn có thể gây sự chú ý của ngời xem ,và ngời xem sẽ thí ch ảnh cha xử lý hơn ảnh đã xử lý. Các hiện tợng thị giác thảo luận trong phần trớc, có thể giải thích đơn giản, ít ra thì cũng giải thích một cách định tính; nhng nhiều hiện tợng thị giác khác không thể giải thích đơn giản, một phần là do chúng ta thiếu kiến thức. Ví dụ, hiện tợng thị giác có liên quan một phần đến xử lý ở mức trung tâm thì cha thể giải thích cho vừa ý đợc. Hình 1.24 biểu diễn một phác hoạ chỉ gồm một số ít nét. Cha hiểu đợc tại sao chúng ta liên hệ đợc ảnh này với Einstein . Nhng ví dụ này cũng chứng minh đợc là, sự phác thảo những nét chính của đối tợng là quan trọng để nhận dạng đợc nó. Điều này có thể khai thác trong các ứng dụng nh nhận dạng đối tợng bằng ảnh vi tính và phát triển hệ thống điện thoại video tốc độ b it thấp cho ngời điếc. Hình 1.24 Phác hoạ mặt Einstein bằng một số ít nét vẽ. Các hiện tợng đã thảo luận ở trên liên quan đến sự cảm nhận ánh sáng chiếu sáng liên tục. Khi ánh sáng chiếu gián đoạn, sự cảm nhận của chúng ta phụ thuộc nhiều vào tần số ánh sáng. Xét ánh sáng phát ra trong những xung rất ngắn N lần trên giây. . 1.8 6. 0 18 60 10.0 4.0 2.0 1.0 0.4 0.18 Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh 30 phát triển một thuật toán hoàn hảo dùng các kỹ thuật xử lý bằng máy tính khó khăn hơn. Ví dụ, một số thuật toán xử lý ảnh. hơn hiệu ứng ảnh hởng của độ sáng đến biểu hiện nhiễu đã thảo luận trong phần 3.1. ảnh trong hình 1.18, minh hoạ hiệu ứng độ sáng toàn bộ lên độ rõ nhiễu. Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh 29 Hình 1.23. Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh 26 giống nh hình 1.17. Khi I o khác I, I tăng lên so với trờng hợp I o = I, nghĩa là mức độ nhạy cảm cờng đ ộ của ngời quan sát giảm. Kết quả chỉ ra rằng độ nhạy