Nghiên cứu các phép biến đổi ảnh và tìm biên ảnh

LỜI CẢM ƠN Em không hoàn thành luận văn hướng dẫn bảo thầy giáo PGS.TS Lê Huy Thập Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn thầy Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, động viên tất bạn trình thực luận văn Là sinh viên lần đầu nghiên cứu khoa học chắn đề tài em không tránh khỏi thiếu sót, em mong đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn để đề tài em hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn công lao dạy dỗ bảo thầy, cô giáo Kính chúc quý thầy cô giáo mạnh khỏe, tiếp tục đạt nhiều thắng lợi nghiên cứu khoa học nghiệp trồng người Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2012 Sinh viên thực Nguyễn Quang Hiệu Trang LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Quang Hiệu Sinh viên lớp: K34CNTT - Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Hà Nội Tôi xin cam đoan: Luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu phép biến đổi ảnh tìm biên ảnh” công trình nghiên cứu thân hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Lê Huy Thập tham khảo số tài liệu Internet Luận văn không chép từ tài liệu có sẵn Kết nghiên cứu không trùng với tác giả khác Tôi xin chịu trách nhiệm lời cam đoan này! Hà nội, ngày 05 tháng 05 năm 2012 Người cam đoan Nguyễn Quang Hiệu Trang MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH 10 1.1 Các giai đoạn trình xử lý ảnh 10 1.2 Mô tả ảnh 13 1.3 Biểu diễn ảnh 16 Chƣơng CÁC KỸ THUẬT NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ẢNH 20 2.1 Kỹ thuật tăng giảm độ sáng 20 2.2 Tăng giảm độ tƣơng phản 22 2.3 Tách ngƣỡng 23 2.4 Phép giãn ảnh đa cấp xám 23 2.5 Phép co ảnh đa cấp xám 25 2.6 Đóng, mở mức xám 25 2.7 Làm trơn theo kiểu Morphology 26 2.8 Các tác động ảnh xám cục 26 2.9 Các phép biến đổi hình học 29 Chƣơng CÁC MÔ HÌNH MÀU 31 3.1 Học thuyết mầu 31 3.2 Mô hình ba mầu 31 3.3 Các mô hình mầu vật lý 32 3.4 Mô hình mầu theo hƣớng thụ cảm 33 Chƣơng CÁC PHƢƠNG PHÁP TÌM BIÊN ẢNH 35 4.1 Phân loại kỹ thuật phát biên 35 Trang 4.1.1 Kỹ thuật phát biên trực tiếp 35 4.1.2 Kỹ thuật phát biên gián tiếp 35 4.1.3 Quy trình phát biên 36 4.2 Kỹ thuật phát biên Gradient (Sobel) 36 4.3 Toán tử la bàn Kirsh 37 4.4 Kỹ thuật phát biên Laplace 39 4.5 Tổng quan thuật toán 41 4.5.1 Cơ sở lý thuyết thuật toán 41 4.5.2 Hoạt động thuật toán 43 Chƣơng XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 48 5.1 Phát biểu toán 48 5.2 Giao diện đa ngôn ngữ 49 5.3 Xây dựng chức 51 5.4 Các form lọc (fillter) 54 5.5 Hiệu ứng ảnh (Displacement center) 55 5.6 Biên Ảnh (Edge Detetion ) 56 5.6.1 Kỹ thuật phát biên Gradient 56 5.6.2 Toán tử la bàn Kirsh 56 5.6.3 Kỹ thuật phát biên Laplace 56 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 Trang DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Quá trình xử lý ảnh 11 Hình 1.2: Ví dụ ảnh xám 14 Hình 1.3 Ảnh nhị phân có kích thước 8x8 15 Hình 1.4 : Ảnh nhị phân biểu diễn mã loạt dài tương ứng 17 Hình 1.5: Hướng điểm biên mã tương ứng 18 Hình 4.1 Biên ảnh với toán tử Sobel 37 Hình 4.2 Biên ảnh với toán tử Kirsh 39 Hình 4.3 Biên ảnh với kỹ thuật Laplace 41 Hình 4.4 Đạo hàm hàm Gauss theo hai hướng (x, y) 44 Hình 4.5 Hình mô tả điểm biên lân cận 46 Hình 5.1 Form giao diện 51 Trang MỞ ĐẦU Mục đích, lý chọn đề tài Trên giới có nhiều công trình nghiên cứu nhiều quốc gia từ năm 1920 đến xử lý ảnh góp phần thúc đẩy tiến lĩnh vực lớn mạnh không ngừng Xử lý ảnh mảng quan trọng kỹ thuật thị giác máy tính, tiền đề cho nhiều nghiên cứu thuộc lĩnh vực Hai nhiệm vụ trình xử lý ảnh nâng cao chất lượng hình ảnh xử lý số liệu cung cấp cho trình khác có việc ứng dụng thị giác vào điều khiển Quá trình việc thu nhận ảnh nguồn (từ thiết bị thu nhận ảnh dạng số tương tự) gửi đến máy tính Người lập trình tác động thuật toán tương ứng lên liệu ảnh nhằm thay đổi cấu trúc ảnh phù hợp với ứng dụng khác Phần lớn người thu nhận thông tin thị giác, cụ thể hình ảnh Vì xử lý ảnh vấn đề thiếu quan trọng để thu hình ảnh tốt hơn, đẹp hơn, nhằm đáp ứng nhu cầu thông tin khác người nhận Trong xử lý ảnh, việc nhận dạng phân lớp đối tượng cần trải qua trình thao tác khác Phát biên giai đoạn quan trọng kỹ thuật phân đoạn chủ yếu dựa vào giai đoạn Mục đích việc dò biên đánh dấu điểm số ảnh số mà có thay đổi đột ngột độ xám, tập hợp nhiều điểm biên tạo nên đường bao quanh ảnh (đường biên) Nhờ có đường biên mà phân biệt đối tượng nền, phân biệt vùng khác định vị đối tượng từ mà nhận dạng đối tượng Đây sở quan trọng việc ứng dụng phương pháp vào thực tiễn sống, đặc biệt điều kiện đất Trang nước ta bước phát triển lên nên việc nghiên cứu ứng dụng vấn đề cần quan tâm phát triển Xuất phát từ thực tế đó, luận văn em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu phép biến đổi ảnh tìm biên ảnh” đề tài hệ thống hoá kiến thức phương pháp phát biên, từ kỹ thuật biến đổi ảnh, dò biên cài đặt chương trình để đưa nhận xét, so sánh, đánh giá phương pháp tìm biên ảnh Qua có nhìn tổng quát phương pháp phát biên Nhiệm vụ, yêu cầu - Nhiệm vụ: Luận văn phải nêu nét việc sử dụng kỹ thuật xử lý ảnh tìm biên ảnh Xây dựng chương trình ứng dụng nhằm mục đích mô trình hiển thị biên dựa ngôn ngữ Visual C# - Yêu cầu: Do nhiệm vụ nêu trên, luận văn phải thực yêu cầu sau: + Nghiên cứu phép xử lý ảnh lọc nhiễu, cải thiện ảnh, khôi phục ảnh để làm số đặc tính ảnh hay làm cho ảnh nhận gần với ảnh gốc, phát đặc tính biên cạnh góc, phân vùng + Nghiên cứu phương pháp nhận dạng biên theo kỹ thuật đạo hàm bậc Gradient + Nghiên cứu phương pháp nhận dạng biên theo kỹ thuật đạo hàm bậc hai Laplace + Xây dựng ứng dụng nhận dạng biên với kỹ thuật khác dựa ngôn ngữ Visual C# Trang Phƣơng pháp nghiên cứu a Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận Nghiên cứu qua việc đọc sách, báo tài liệu liên quan nhằm xây dựng sở lý thuyết đề tài biện pháp cần thiết để giải vấn đề đề tài b Phƣơng pháp chuyên gia Tham khảo ý kiến chuyên gia để thiết kế chương trình phù hợp với yêu cầu thực tiễn, nội dung xử lý nhanh đáp ứng yêu cầu ngày cao người sử dụng c Phƣơng pháp thực nghiệm Thông qua quan sát thực tế, yêu cầu sở, lý luận nghiên cứu kết đạt qua phương pháp Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu a Đối tƣợng nghiên cứu Các kĩ thuật xử lý ảnh tìm biên ảnh b Phạm vi nghiên cứu Phạm vi luận văn em dừng lại việc nghiên cứu phát triển phần nhỏ ứng dụng việc xử lý ảnh tìm biên ảnh thông qua số kĩ thuật phát biên dựa phương pháp phát biên trực tiếp Ý nghĩa thực tiễn đề tài Nếu đề tài “Nghiên cứu phép biến đổi ảnh tìm biên ảnh” xây dựng C# giúp ta rút ngắn thời gian xử lý công việc, thỏa mãn nhu cầu ngày cao người, cho kết xác kết thu Cấu trúc khoá luận Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu giúp đỡ bảo tận tình thầy giáo PGS.TS Lê Huy Thập, em hoàn thành luận văn Trang Ngoài phần mở đầu kết luận, nội dung khoá luận gồm chương, nội dung cụ thể chương sau: Chƣơng 1: Tổng quan xử lý ảnh Trong chương trình bày sơ lược xử lý ảnh, giới thiệu bước xử lý hệ thống xử lý ảnh Một số thành phần cốt tử xử lý ảnh, điểm ảnh, mức xám, ảnh số, ảnh nhị phân, ảnh đen trắng, ảnh màu, biên ảnh, trình bày khái niệm Chƣơng 2: Các kỹ thuật nâng cao chất lƣợng ảnh Nội dung chương đề cập đến số kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh phương pháp như: tăng giảm độ sáng, tương phản, xử lý màu ảnh, lọc làm mịn ảnh Chƣơng 3: Các mô hình màu Chương nói học thuyết mô hình màu mô tả qua thành phần tông màu, độ bão hòa cường độ màu Chƣơng 4: Các phƣơng pháp tìm biên ảnh Nội dung chương đề cập đến số kỹ thuật phát biên toán tử mặt nạ (sobel), toán tử la bàn (kirsh) kỹ thuật phát biên laplace Chƣơng 5: Xây dựng ứng dụng Qua việc cài đặt thử nghiệm phép biến đổi ảnh tìm biên trình bày chương trước, từ kết mô thực nghiệm chạy chương trình, chương trình đưa kết luận, so sánh phép biến đổi ảnh tìm biên ảnh Chỉ phương pháp biến đổi ảnh tìm biên ảnh phù hợp với loại ảnh cần xử lý Trang Chƣơng TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH Xử lý ảnh mảng quan trọng kỹ thuật thị giác máy tính, tiền đề cho nhiều nghiên cứu thuộc lĩnh vực Hai nhiệm vụ trình xử lý ảnh nâng cao chất lượng thông tin hình ảnh xử lý số liệu cung cấp cho trình khác có việc ứng dụng thị giác vào điều khiển Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhiều quốc gia từ năm 1920 đến xử lý ảnh góp phần thúc đẩy tiến lĩnh vực lớn mạnh không ngừng Quá trình việc thu nhận ảnh nguồn (từ thiết bị thu nhận ảnh dạng số tương tự) gửi đến máy tính Dữ liệu ảnh lưu trữ định dạng phù hợp với trình xử lý Người lập trình tác động thuật toán tương ứng lên liệu ảnh nhằm thay đổi cấu trúc ảnh phù hơp với mục đích khác 1.1 Các giai đoạn trình xử lý ảnh Con người thu nhận thông tin qua giác quan thị giác đóng vai trò quan trọng Sự phát triển nhanh phần cứng máy tính, xử lý ảnh đồ hoạ phát triển mạnh mẽ ngày có nhiều ứng dụng sống Xử lý ảnh đóng vai trò quan trọng tương tác người máy Quá trình xử lý nhận dạng ảnh trình thao tác nhằm biến đổi ảnh đầu vào kết mong muốn Kết đầu trình xử lý ảnh ảnh “tốt hơn” kết luận Trang 10 Như cách thức thực bước thứ hai sau: Sau tiến hành nhân xoắn ảnh I với lọc Gauss bước ta có ảnh S làm trơn Tiến hành thực bước hai cách lấy đạo hàm ảnh theo hai hướng x y tổng hợp kết lại Như biết, phương pháp Gradient phương pháp dò biên cục dựa vào cực đại đạo hàm, phương pháp đạo hàm bậc Chính ta thực việc đạo hàm bước hai cách nhân hai ảnh kết S bước với mặt nạ phương pháp Gradient dựa theo toán tử Sobel, Pixel Difference Ở ta tiến hành nhân xoắn ảnh S với hai mặt nạ phương pháp Sobel hai hướng x y sau: 1   Hx = 2  2   1   1 1 0 Hy =       1 Sau tiến hành nhân xoắn ảnh theo hai hướng x y ta hai ảnh theo hai hướng Sx Sy, ta tiến hành tổng hợp hai kết kết cuối S’: S’ = ( S x2  S y2 ) Hướng biên θ sau: -1 Sy θ = tan S x Ảnh S’ tìm kết bước thứ hai Bước thứ 3: Tiến hành Non-maximum Supression Tức loại bỏ số cạnh dư thừa: Đối với điểm ảnh ảnh S’ ta tiến hành so sánh giá trị điểm với giá trị hai điểm lân cận điểm Hai điểm lân cận hai điểm nằm đường thẳng chứa hướng đường biên θ Trang 45 Công thức tính hướng đường biên θ nằm bước Giả sử ta có điểm biên xét vị trí (x, y), ta có điểm lân cận điểm biên hình dưới: Hình 4.5 Hình mô tả điểm biên lân cận Tại điểm biên ta tiến hành tính giá trị góc hướng đường biên θ Nếu hướng đường biên θ ≤ 22,50 θ >157,50 đặt giá trị θ = 00 hai điểm biên lân cận điểm biên vị trí (x-1, y) (x+1, y) Tương tự ta có kết hai điểm biên lân cận theo hướng biên khác bảng đây: Giá trị θ Θ ≤ 22,50 θ >157,50 Phương hướng Điểm ảnh θ = 00 (x-1, y) (x+1, y) 22,50 < θ ≤ 67,50 θ = 450 (x-1, y-1) (x+1, y+1) 67,50 < θ ≤ 112,50 θ = 900 (x-1, y-1) (x+1, y-1) 112,50 T h: Tiến hành đánh dấu giữ lại điểm biên Ngược lại: loại bỏ điểm biên (đặt giá trị 0) Trang 47 Chƣơng XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 5.1 Phát biểu toán Phương pháp biến đổi ảnh tìm biên ảnh bao gồm nhiều công đoạn nhỏ Ảnh thực tế ảnh liên tục không gian giá trị độ sáng Trước hết công việc tăng cường ảnh để nâng cao chất lượng ảnh Do nguyên nhân khác nhau: chất lượng thiết bị thu nhận ảnh, nguồn sáng hay nhiễu, ảnh bị suy biến Do cần phải tăng cường khôi phục lại ảnh để làm bật số đặc tính ảnh, hay làm cho ảnh gần giống với trạng thái gốc (trạng thái trước ảnh bị biến dạng), Những mục đích riêng biệt đặt cho trình xử lý trước là: + Thực điều chỉnh độ chiếu sáng để khắc phục hậu chiếu sáng không đồng đều, giảm nhỏ thành phần nhiễu, cải thiện độ tương phản ảnh màu khuôn màu không tốt Hiệu chỉnh độ méo giá trị xám, chuẩn hóa độ lớn, dạng màu, điều chỉnh lọc để khuyếch đại tần số với thông tin quan trọng khuyếch đại nén tần số khác + Phương pháp có ưu điểm đơn giản, sáng, tính toán không nặng nề, cho phép phục hồi lại trạng thái ban đầu ảnh tình cần thiết Tuy nhiên lại có khuyết điểm quan trọng, dễ dàng làm tăng độ tương phản nhiễu ảnh giảm chi tiết hữu ích ảnh +Bằng cách tìm hiểu lỗi mà thuật toán phát biên mắc phải ta rút phương pháp phát biên phù hợp Thông thường lỗi mà thuật toán phát phạm phải là: Lỗi âm: Một thuật toán phát biên không thông báo cạnh tồn Lỗi dương: Một thuật toán phát biên thông báo cạnh không tồn Điều nhiễu việc thiết kế thuật toán sơ sài trình phân ngưỡng Trang 48 Vì vị trí điểm biên bị nhầm Ngày nay, với phát triển phương tiện thu nhận biểu diễn ảnh, ảnh màu thay hoàn toàn ảnh mức xám việc biểu diễn lưu trữ thông tin ưu vượt trội hẳn so với ảnh mức xám Do đó, kỹ thuật, thuật giải thực việc phân vùng ảnh loại ảnh màu liên tục phát triển để đáp ứng nhu cầu Các thuật giải, kỹ thuật thường phát triển dựa tảng thuật giải phân vùng ảnh mức xám có sẵn 5.2 Giao diện đa ngôn ngữ Khi viết ứng dụng, thường tạo giao diện theo ngôn ngữ đó, ví dụ tiếng Anh hay tiếng Việt Các ứng dụng muốn chuyển đổi sang ngôn ngữ khác, phải sửa lại toàn giao diện dịch lại chương trình Để hỗ trợ khả chuyển đổi ngôn ngữ chạy, phương pháp thường sử dụng tạo bảng ánh xạ xâu ký tự theo ngôn ngữ chuyển đổi cách viết mã Tuy nhiên, cách có số hạn chế kết hiển thị không (do độ dài xâu ngôn ngữ khác nhau), không tổng quát cho điều khiển .NET hỗ trợ đa ngôn ngữ từ tảng, chương trình viết NET có khả chuyển đổi ngôn ngữ chạy cách dễ dàng Đặc tính NET nhắc đến không nhiều tài liệu, thường không để ý đến có nhu cầu Trước tiên cần phải hiểu giao diện bao gồm: - Tiêu đề hiển thị cửa sổ điều khiển cửa sổ - Các thông báo chương trình dùng MessageBox Giao diện không bao gồm nội dung liệu hiển thị, chương trình dự định hỗ trợ nhiều ngôn ngữ, cần phải lưu ý số điểm sau: Trang 49 - Không viết trực tiếp xâu ký tự mã nguồn chương trình, xâu ký tự mã nguồn chuyển đổi sang ngôn ngữ khác chạy, xâu ký tự cần đặt tài nguyên chương trình - Nên chọn ngôn ngữ ngầm định (tiếng Anh) phát triển chương trình, việc chuyển đổi ngôn ngữ thực cuối cùng, chức chương trình hoàn tất Mô hình mà Microsoft đưa ra, với cửa sổ gồm phần: - Tệp chứa mã người dùng soạn thảo - Tệp chứa mã sinh trình thiết kế - Các tệp tài nguyên cửa sổ, chứa hình ảnh, xâu ký tự… sử dụng cửa sổ Ứng với ngôn ngữ hiển thị, có tệp tài nguyên tương ứng Khi dịch, tài nguyên đưa vào tệp dịch (exe, dll), dựa vào ngôn ngữ lựa chọn mà tài nguyên tương ứng sử dụng để hiển thị Luận văn giới thiệu chương trình hỗ trợ hai ngôn ngữ hiển thị tiếng Anh tiếng Việt, có chuyển đổi ngôn ngữ chạy Chương trình viết ngôn ngữ C#, Visual Studio 2005 Trang 50 5.3 Xây dựng chức Hình 5.1 Form giao diện 5.3.1 Âm (negative) Chuyển từ ảnh màu thành ảnh âm Kết ảnh thực hiện: Ảnh gốc Ảnh kết Trang 51 5.3.2 Mức xám (Gray) Chuyển ảnh màu sang ảnh xám (ảnh đen trắng) Ảnh kết thực được: Ảnh gốc Ảnh kết 5.3.3 Độ sáng (Brightness) Công cụ chỉnh sửa cho phép tăng giảm độ sáng ảnh Với Brightness làm sáng lên ảnh tối cách cộng thêm giá trị nguyên vào pixel, làm tối ảnh sáng cách ngược lại Các giá trị cộng trừ nằm [-255, 255] Ảnh kết tăng độ sáng: Ảnh gốc Ảnh kết Trang 52 5.3.4 Logic (Logic) Các phép toán xử lý ảnh: Ảnh gốc AND OR XOR NOT SUB NAND Ảnh kết NOR SUM Ảnh kết Trang 53 5.4 Các form lọc (fillter) 5.4.1 Làm mịn (smooth) Chức chỉnh sửa làm tăng giảm độ tương phản ảnh Ảnh kết tăng độ tương phản: Ảnh gốc Ảnh kết 5.4.2 Làm sắc nét (Sharpen) Chức làm đậm Ảnh kết thực hiện: Ảnh gốc Ảnh kết Trang 54 5.5 Hiệu ứng ảnh (Displacement center) 5.5.1 Lật dọc (Flip Hozi) Hiệu ứng gương theo chiều dọc Thuật toán: Ảnh ban đầu có kích thước: rộng n cao m (n * m) Tạo ảnh Temp có kích thước rộng n cao n (n * m) Ảnh kết : Ảnh gốc Ảnh kết 5.5.2 Cuộn xoáy (swirl) Ảnh kết : Ảnh gốc Ảnh kết Trang 55 5.6 Biên Ảnh (Edge Detetion ) 5.6.1 Kỹ thuật phát biên Gradient a) Ảnh gốc b) Ảnh biên 5.6.2 Toán tử la bàn Kirsh a) Ảnh gốc b) Ảnh biên 5.6.3 Kỹ thuật phát biên Laplace a) Ảnh gốc b) Ảnh biên Trang 56 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Trong trình nghiên cứu tài liệu thực luận văn định hướng thầy giáo PGS.TS Lê Huy Thập, em đạt số kết sau: - Nghiên cứu phép xử lý ảnh lọc nhiễu, cải thiện ảnh, khôi phục ảnh để làm số đặc tính ảnh hay làm cho ảnh gần với ảnh gốc, phát đặc tính biên cạnh góc, phân vùng - Tìm hiểu cách tổng quan vấn đề xử lý ảnh phát biên ảnh Hệ thống hoá phương pháp phát biên xử lý ảnh Đặc biệt việc phát biên sử dụng phương pháp laplace kết hợp chúng phần đạt kết tốt việc phát biên chúng bộc lộ số nhược điểm cần phải khắc phục Em xây dựng chương trình ứng dụng phương pháp phát biên như: toán tử mặt nạ (sobel), toán tử la bàn (kirsh) kỹ thuật phát biên laplace Ngoài ra, trình nghiên cứu em tự tích luỹ thêm cho kiến thức toán học, kỹ thuật lập trình Và quan trọng rèn luyện kỹ để nghiên cứu khoa học Tuy bước đầu, kết giúp ích cho em nghiên cứu sau để thu kết tốt Hƣớng phát triển đề tài Dựa vào kết bước đầu đạt luận văn em tiếp tục nghiên cứu đề xuất số cải tiến phương pháp lọc nhiễu, cải thiện ảnh, khôi phục ảnh để làm số đặc tính ảnh phát biên hiệu Trang 57 tương lai Nghiên cứu đặc điểm hình dạng, đặc điểm màu sắc kết cấu để tăng hiệu cho đánh dấu tìm đường biên Xây dựng ứng dụng xử lý ảnh hoàn chỉnh dựa theo phương pháp biến đổi ảnh phát biên trình bày luận văn Và cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Công nghệ thông tin trường Đại học sư phạm Hà Nội tạo điều kiện đóng góp ý kiến giúp đỡ em thực luận văn Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Lê Huy Thập, người trực tiếp hướng dẫn, bảo, giúp đỡ em hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2012 Sinh viên thực Nguyễn Quang Hiệu Trang 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thuỷ (1999), “Nhập môn xử lý ảnh số”, NXB KH&KT [2] Phạm Việt Bình (2006), “Phương pháp xử lý biên ứng dụng nhận dạng đối tượng ảnh”, Luận án tiến sỹ [3] Võ Đức Khánh, Hoàng văn Kiếm, “Giáo trình xử lý ảnh số” NXB Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [4] Hoàng Kiếm, Nguyễn Ngọc Kỷ tác giả (1992), “Nhận dạng phương pháp ứng dụng”, NXB Thống kê [5] Nguyễn Kim Sách (1997), “Xử lý ảnh Video số”, NXB Khoa học kỹ thuật [6] Ngô Quốc Tạo (1996), “Nâng cao hiệu số thuật toán nhận dạng ảnh”, Luận án phó tiến sỹ [7] Đỗ Năng Toàn (2000), “Một số thuật toán phát vùng ứng dụng trình vectơ hoá tự động”, Tạp chí tin học điều khiển học [8] Đỗ Năng Toàn (2002), “Biên ảnh số tính chất”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Tập 40, số ĐB, tr 41-48 [9] Nguyễn Quốc Trung (2004), “Xử lý tín hiệu lọc số”, NXB KH&KT Trang 59 [...]... vùng dựa vào phép xử lý kết cấu đối tượng, cụ thể là dựa vào sự biến thiên nhỏ và đồng đều độ sáng của các điểm ảnh thuộc một đối tượng Nếu các vùng của ảnh được xác định thì đường phân ranh giữa các vùng đó chính là biên ảnh cần tìm Việc phát hiện biên và phân vùng đối tượng là hai bài toán đối ngẫu Từ phát hiện biên ta có thể tiến hành phân lớp đối tượng, như vậy là đã phân vùng được ảnh Và ngược... nhiễu Cơ sở của các phép toán phát hiện biên đó là quá trình biến đổi về giá trị độ sáng của các điểm ảnh Tại điểm biên sẽ có sự biến đổi đột ngột về mức xám Đây chính là cơ sở của kỹ thuật phát hiện biên Xuất phát từ cơ sở này, có hai phương pháp phát hiện biên tổng quát, đó là: phương pháp phát hiện biên trực tiếp và phương pháp phát hiện biên gián tiếp 4.1 Phân loại các kỹ thuật phát hiện biên 4.1.1... trục thay đổi Còn trục mới xuất hiện bằng cách quay trục cũ đi một góc θ ngược chiều kim đồng hồ, khi đó tọa độ mới được theo theo công thức x’ = cosθ + y.sinθ y’ = -x.sinθ + y.cosθ  cos  Với T là ma trận quay: T   sin   0 sin  cos 0 0 0 1 2.9.4 Các phép biến đổi hợp nhất Ta có thể hết hợp các phép biến đổi để tạo ra một phép biến đổi mới Ví dụ kết hợp phép quay và dịch bằng cách nhân... tính dưới các dạng khác nhau tùy theo giá trị mức xám của từng điểm ảnh cũng như sự mã hóa các điểm ảnh Dựa vào sự khác nhau đó mà người ta phân ra thành 3 loại ảnh chủ yếu đó là: ảnh nhị phân, ảnh xám và ảnh màu a) Ảnh nhị phân Ảnh nhị phân chỉ bao gồm hai mức màu phân biệt: màu đen và màu trắng Trang 14 Mức xám của tất cả các điểm ảnh chỉ nhận một trong hai giá trị 0 hoặc 1 (0 là màu đen và 1 là màu... bằng giá trị nhỏ nhất của hiệu cặp giá trị pixel ảnh I và mẫu T B2: Lặp lại B1 cho đến hết ảnh I B3: Mức xám pixel ảnh có kết quả âm, có 2 cách khắc phục: + Đặt các giá trị âm thành 0 + Biến đổi tổng thể mức xám: tìm giá trị xám nhỏ nhất p trong ảnh và cộng tất cả các giá trị xám lên p để mức chênh lệch giữa các pixel là không đổi Ví dụ: Cho ảnh I6x6 và mẫu T sau 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 2 4 4 4 4... 0 0 0 1 2.9.3 Phép quay ảnh Ngay từ khi xuất hiện, hiệu ứng quay ảnh đã gây ấn tượng lớn và thu hút sự quan tâm của những người yêu thích xử lý ảnh Thực ra đây là phương pháp chuyển đổi các Pixel trong ảnh Do không làm thay đổi giá trị màu trong ảnh nên có thể thực hiện phương pháp này trên ảnh màu cũng như trên ảnh xám Một ảnh được xem như là một mảng hai chiều, chuyển đổi lại vị trí các Pixel là sắp... 35 được ảnh nghĩa là đã phân lập được thành các đối tượng, từ đó phát hiện được biên cần tìm Tuy nhiên, phương pháp tìm biên trực tiếp thường sử dụng có hiệu quả và ít chịu ảnh hưởng của nhiễu Song nếu sự biến thiên độ sáng của ảnh là không cao thì khó có thể phát hiện được biên, trong trường hợp này việc tìm biên theo phương pháp trực tiếp tỏ ra không đạt được hiệu quả tốt Phương pháp tìm biên gián... 110 101 010 100 010 Hình 1.5: Hướng các điểm biên và mã tương ứng 1.3.2 Các loại tệp cơ bản trong xử lý ảnh Ảnh thu được sau quá trình số hóa thường được lưu lại phục vụ cho các quá trình tiếp theo Trong quá trình phát triển của kỹ thuật xử lý ảnh tồn tại nhiều định dạng ảnh khác nhau - Ảnh định dạng BITMAP - Ảnh định dạng IMG - Ảnh định dạng PCX - Ảnh định dạng GIF - Ảnh định dạng JPEG Tuy định dạng.. .Ảnh tốt hơn Ảnh đầu vào Xử lý ảnh Kết luận Hình 1.1 Quá trình xử lý ảnh Như vậy mục tiêu của xử lý ảnh có thể chia làm ba hướng như sau: - Xử lý ảnh ban đầu để cho ra một ảnh mới tốt hơn theo một mong muốn của người dùng (ví dụ: ảnh mờ cần được xử lý để rõ hơn) - Phân tích ảnh để thu được thông tin nào đó giúp cho việc phân loại và nhận biết ảnh (ví dụ: phân tích ảnh vân tay để trích chọn các đặc... thế bằng giá trị trung bình của các điểm lân cận nó theo một cửa sổ có tâm trùng với điểm ảnh đầu vào, thường là (2k+1)x(2k+1) Điều quan trọng ở đây đó là xác định ngưỡng xám 2.9 Các phép biến đổi hình học 2.9.1 Phép dịch ảnh Là sự tịnh tiến gốc tọa độ, trong đó các trục của tọa độ sau phép biến đổi sẽ di chuyển theo cùng hướng, việc phân chia thang trên tọa độ là không đổi Gốc tọa độ cũ (-tx, -ty) thì ... đưa kết luận, so sánh phép biến đổi ảnh tìm biên ảnh Chỉ phương pháp biến đổi ảnh tìm biên ảnh phù hợp với loại ảnh cần xử lý Trang Chƣơng TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH Xử lý ảnh mảng quan trọng kỹ... dụng việc xử lý ảnh tìm biên ảnh thông qua số kĩ thuật phát biên dựa phương pháp phát biên trực tiếp Ý nghĩa thực tiễn đề tài Nếu đề tài Nghiên cứu phép biến đổi ảnh tìm biên ảnh xây dựng C#... luận nghiên cứu kết đạt qua phương pháp Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu a Đối tƣợng nghiên cứu Các kĩ thuật xử lý ảnh tìm biên ảnh b Phạm vi nghiên cứu Phạm vi luận văn em dừng lại việc nghiên cứu