XỬ LÝ ẢNH SỐ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ INTRODUCTION TO DIGITAL IMAGE PROCESSING TRẦN THANH LƯƠNG Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đại học Khoa học Huế Email: ttluong@hueuni.edu.vn 2 NỘI DUNG BÀI GIẢNG  Tổng quan về xử lý ảnh  Ứng dụng của xử lý ảnh số  Các khái niệm cơ bản trong xử lý ảnh  Các mối quan hệ cơ bản giữa các điểm ảnh 3 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (1)  Hình ảnh đóng vai trò quan trọng trong việc trao đổi thông tin.  Tính trực quan của hình ảnh giúp hiểu rõ và sâu sắc hơn về thông tin.  Phân tích, tổng hợp hình ảnh theo ý tưởng, mục đích của người sử dụng.  Một khoa học còn tương đối mới so với các ngành khoa học khác. 4 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (2)  Xử lý ảnh là gì? Là một phần của lĩnh vực xử lý tín hiệu số. Tăng cường chất lượng thông tin hình ảnh đối với quá trình tri giác của con người và biễu diễn trên máy tính. Ảnh Ảnh tốt hơn Xử lý ảnh 5 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (3)  Lịch sử về xử lý ảnh Bắt nguồn từ hai ứng dụng: nâng cao chất lượng thông tin hình ảnh và xử lý số liệu cho máy tính Ứng dụng đầu tiên là việc truyền thông tin ảnh báo giữa London và New York vào năm 1920 qua cáp Bartlane. Mã hóa dữ liệu ảnh  khôi phục ảnh Thời gian truyền ảnh: Từ 1 tuần  3 tiếng 6 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (4)  Lịch sử về xử lý ảnh nh số được to ra vo năm 1921 từ băng m hóa của một máy in điện tín. (McFarlane) nh số được to ra vo năm 1922 từ card đục l sau 2 lần truyền qua Đi Tây Dương. Một vi li có thể nhn thấy được. 7 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (5)  Lịch sử về xử lý ảnh nh 15 cấp độ xám được truyền từ Luân Đôn đến New York, năm 1929. (McFarlane) Trong khoảng thời gian ny, người ta ch nói đến ảnh số, chứ chưa đề cp g đến xử lý ảnh số, v một lý do đơn giản: để xử lý ảnh số th cần phải có máy tính để xử lý, m trong giai đon ny khái niệm máy tính chưa có. Hệ thống đầu tiên có khả năng mã hóa hình ảnh với mức xám là 5 và tăng lên 15 vào năm 1929 8 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (6)  Lịch sử về xử lý ảnh Năm 1964, ảnh mặt trăng được đưa về trái đất thông qua các máy chụp của tàu Ranger 7 của Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, California) để cho máy tính xử lý: Chnh méo. nh đầu tiên của mặt trăng được chụp bởi tu v trụ M Ranger 7, vo 9 giờ 09 pht sáng ngy 31/7/1964 (nguồn: NASA) 9 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (7)  Lịch sử về xử lý ảnh Song song với các ứng dụng trong khám phá không gian, các k thut xử lý ảnh cng đ bắt đầu vo cuối những năm 1960 v đầu những năm 1970 trong y học, theo di ti nguyên trái đất v thiên văn học. Đến nay xử lý ảnh đ có một bước tiến dài trong nhiều ngành khoa học, từ những ứng dụng đơn giản đến phức tp. 10 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (8)  Các giai đon của xử lý ảnh Camera Sensor Thu nhận ảnh Số hóa Phân tích ảnh Đối sánh Nhận dạng Hệ quyết định Lƣu trữ Lƣu trữ [...]... TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (10)  Các thành phần chính của hệ thống xử lý ảnh Màn hình đồ họa Camera Bộ xử lý Tƣơng tự Bộ nhớ ảnh Bộ nhớ ngoài Máy chủ Bộ xử lý ảnh số Máy in Bàn phím Con chuột 12 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (11)  Các thiết bị cơ bản trong xử lý ảnh Camera: cũng giống như con mắt của hệ thống Camera có hai loại: loại CCIR ứng với chuẩn CCIR quét ảnh với tần số 1/25, mỗi ảnh gồm 625... ảnh ứng với một phần tử ảnh (pixel) 13 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (12)  Các thiết bị cơ bản trong xử lý ảnh Bộ xử lí tƣơng tự: Bộ xử lý tương tự thực hiện các chức năng sau:  Chọn camera thích hợp nếu hệ thống có nhiều camera  Chọn màn hình hiển thị tín hiệu  Thực hiện lấy mẫu và mã hoá  Tiền xử lí ảnh trong khi thu nhận 14 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (13)  Các thiết bị cơ bản trong xử lý ảnh. .. CỦA XỬ LÝ ẢNH (6)  Ảnh tia X (ảnh X-Quang) Ảnh X-Quang chụp lồng ngực Ảnh X-Quang chụp hàm mặt 21 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (7)  Ảnh tia X (ảnh X-Quang) Hệ thống máy chụp ảnh cắt lớp CT 22 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (8)  Ảnh tia X Ảnh chụp cắt lớp CT 23 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (9)  a c d Ảnh trong dải cực tím (a) Trùng bình thường (b) Trùng bệnh than (c) Chùm sao thiên nga 24 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH. .. CỦA XỬ LÝ ẢNH (2)  Bức xạ phổ điện từ của ánh sáng 17 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (3)  Ảnh Gamma 18 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (4)  Ảnh Gamma a b c d Ảnh phóng xạ (a) Quét bộ xương (b) Chụp PET (Positron Emission Tomography) Ảnh thiên văn (c) Chùm sao thiên nga Ảnh phản ứng hạt nhân (d) Sự bức xạ tia Gamma từ lò phản ứng 19 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (5)  Ảnh tia X (ảnh X-Quang) Hệ thống máy chụp ảnh X-Quang...TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (9)  Các giai đoạn của xử lý ảnh Thu nhận ảnh: ảnh được thu nhận từ thế giới thực qua máy chụp hình, từ tranh ảnh qua máy quét hoặc từ vệ tinh thông qua bộ cảm bién số hoặc tương tự Số hóa ảnh: Số hóa các ảnh thu nhận được để lưu trữ vào máy tính Phân tích ảnh: Gồm nhiều thao tác: Tăng cường ảnh, khử nhiễu, chỉnh méo, trich chọn đặc trưng,... chiều được mô hình hóa bởi máy tính 28 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (14)  Dò tìm mặt người Dò tìm vị trí của mặt người, làm bước tiền xử lý cho việc nhận dạng mặt người 29 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (15)  Dò tìm mặt người 30 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (16)  Dò tìm mặt người 31 32 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (1)  Điểm ảnh (pixel – picture element) Biến đổi ảnh từ tín hiệu liên tục sang tín hiệu rời rạc thông... 25 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (11)  Ảnh hồng ngoại Ảnh hồng ngoại chụp bề mặt trái đất Những nơi có ánh sáng mạnh là những nơi có nguồn nhiệt lớn 26 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (12)  Ảnh hồng ngoại Ảnh hồng ngoại chụp không gian trên bề mặt trái đất Ảnh này cho biết lượng hơi nước tích tụ trong không gian, phục vụ cho việc dự báo thời tiết 27 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (13)  Tạo ảnh trên máy tính... XỬ LÝ ẢNH SỐ (13)  Các thiết bị cơ bản trong xử lý ảnh Bộ xử lí ảnh số: Gồm nhiều bộ xử lí chuyên dụng: xử lí lọc, trích chọn đường bao, nhị phân hoá ảnh Máy chủ: Đóng vai trò điều khiển các thành phần nêu trên Bộ nhớ ngoài: Lưu trữ dữ liệu ảnh cũng như các kiểu dữ liệu khác, để có thể chuyển giao cho quá trình khác 15 ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ ẢNH (1)  Bức xạ phổ điện từ của ánh sáng Năng lượng của... rời rạc thông qua lấy mẫu và lượng tử hóa Sử dụng khái niệm điểm ảnh để biểu diễn độ sáng, màu sắc, của các vị trí trên ảnh Mỗi điểm ảnh là một cặp tọa độ (x, y) và màu sắc Các điểm ảnh (x, y) tạo nên độ phân giải (resolution) Chẳng hạn màn hình VGA có độ phân giải 640  480, CGA 320  200 33 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (2)  Điểm ảnh (pixel – picture element) a b c d e f (a) 1024  1024 (b) 512... 32 34 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (3)  Mức xám (Gray) Mức xám là kết quả của việc mã hoá ứng với một cường độ sáng của mỗi điểm ảnh với một giá trị số Thông thường ảnh được mã hoá dưới dạng 16, 32, 64 hay 256 mức Ví dụ: tại điểm ảnh tọa độ (20, 40) có mức xám là 60, tại điểm ảnh tọa độ (30, 40) có mức xám là 23, 35 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (4)  Mức xám (Gray) 36 . Tổng quan về xử lý ảnh  Ứng dụng của xử lý ảnh số  Các khái niệm cơ bản trong xử lý ảnh  Các mối quan hệ cơ bản giữa các điểm ảnh 3 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (1)  Hình ảnh đóng vai. trên máy tính. Ảnh Ảnh tốt hơn Xử lý ảnh 5 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (3)  Lịch sử về xử lý ảnh Bắt nguồn từ hai ứng dụng: nâng cao chất lượng thông tin hình ảnh và xử lý số liệu cho máy. nhau 12 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH SỐ (10)  Các thnh phần chính của hệ thống xử lý ảnh Màn hình đồ họa Bộ xử lý Tƣơng tự Camera Bộ nhớ ảnh Máy chủ Bộ xử lý ảnh số Bàn phím Con chuột