Nghiên cứu về một số thuật toán tách biên ảnh

l.Cơ quan chủ trì: 2.Cơ quan chủ quản: Phòng khoa học môi trườngNhà A2-HVKTQS Điện thoại: 069.515.223 BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN PHIẾU ĐÃNG KÝ ĐỂ TÀI Ngày 26 tháng năm 2005 Chủ nhiệm đề tài Ngày 30 tháng năm 2005 HỔ Sơ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu KHOA HỌC Phan Đức Huy 8.Tóm tắt đề tài:đề tài: {ìtíịhìcu cứu oc ảê'thuật toán ^ĩctỉ Ngày 30 tháng9 năm 2006 Cơ quan chủ quản Phòng Khoa vàtoán Môi tách Trường Đề tài “ Nghiên cứu sốHọc thuật biên ảnh” bao gồm chương 28 mục đề cập đến số thuật toán hay có tính Giáo viên hướng dẫn:NGUYEN VĂN khái quát lĩnh vực tách xử lý ảnh, lĩnh vực tương đối mơí mẻ Việt Nam Trong nội dung chương trình bày khái niêm trình Cụ thể tên chương mục sau: Hồ sơ bao gồm: Mở đầu Chương I: Tổng quan khái iệm số kĩ thuật xử lí Hà Nội,ngày30 /8/2007 BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN THUYẾT MINH ĐỂ TÀI I.Thông tin chung đề tài Tên đề tài: Nghiên cứu số 2.Mã số: thuật toán tách biên ảnh _ 3.Thời gian thực hiện:l năm 4.Cấp quản lý: Kinh phí:l.100.000 đồng VN Thuộc chương trình: Môn học “Phương pháp nghiên cứu khoa học.” Chủ nhiệm đề tài: II.Nội dung khoa học công nghệ đề tài Mục tiêu đề tài: Là phục vụ công việc nhận dạng ảnh, mặt ứng dụng quan xử lý ảnh ứng dụng nhiều lĩnh vực quân số hoá đổ, nhận dạng nguy cơ, ■ ■ _ 10 Tình hình nghiên cứu nước: _ 11 Cách tiếp cận-phương pháp nghiên cứu-kỹ thuật sử dụng: 12 NỎỈ dung nghiên cứu: vk =ỴJpÁ V —V = Im V mm (X-l)+0.5 (12) vmin giá trị nhỏ V từ công thức (11) u = xk (10) trở thành : K j=n (13) /=0 pu(xk) pv(xk) giống 2.3.2 Đào đỏ tương phán tv sỏ thống kẽ Trong trình xử lý ảnh, cần thiết nâmg cao khả tìmmột đối tượng ảnh.Khả tìm Ổ (14) 7= : p : độ sáng trung bình đối tượng : độ lệch chuẩn độ sáng đối tượng so với xung quanh Xét ánh xạ đảo sau : ổ(ĩfị rì) (15) p(m,n) trung bình địa phương (16) vv (17) Từ công thức 15,16,17 thấy rằng, điểm mà chênh lệch độ sáng so với điểm xung quanh nhỏ kết đầu lớn Vì vậy, phép biến đổi làm lên điểm biên yếu ảnh 2.3.3 Phóng to ành phép nôi suy Trong trình xử lý ảnh, thông thường hay có nhu cầu phóng to vùng ảnh Vì cần phải có phép toán thực Có thể thực sau: Nếu biểu diễn công thức ta được: V(m,n)=u(k,l) 1 H= 1 k=Int [m/2] l=Int [n/2] n=0,1,2, m=0,l,2, Một phương pháp khác phép nội suy tuyến tính, thực công thức sau: H 1/4 1/2 1/4 1/2 1/2 1/4 1/2 Hoàn toàn áp dụng với phép nội suy cấp cao để phóng to ảnh thêm vào p hàng p cột số zero, sau áp dụng xếp chồng p lần với mẫu H ta kết phóng to (p+1) lần mong muốn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÌM BIÊN l.Cơ sơ phép toán tìm biên Tìm biên, tìm đường bao quanh đối tượng ảnh Trong thực tế ảnh thường kèm theo nhiễu, tìm biên công việc khó, trước sử dụng thuật toán tìm biên, phải trải qua bước tiền xử lý, trình loại bỏ nhiễu Cơ sở phương pháp tìm biên, trình biến đổi lớn giá trị độ sáng điểm ảnh qua biên Điều có nghĩa là, điểm biên điểm có biến đổi lớn giá trị độ sáng Trong đó, biến đổi giá trị độ sáng điểm thuộc đối tượng nhỏ Như vậy, làm lên điểm ảnh mà có biến đổi lớn giá trị độ sáng, làm vùng khác ảnh, mà biến thiên độ sáng vùng đều, có nghĩa làm biên ảnh Đây sở thuật toán tìm biên xuất phát từ sở này, có hai phương pháp tìm biên tổng quát, phương pháp tìm biên nhỏ (3x3, 5x5, ) + Phép xử lý tổng thể: thực toàn ảnh coi sử dụng ma trận hệ số lọc có kích thước kích thước ảnh Phương pháp tìm biên phi tuyến: phương pháp không dựa phép lọc tuyến tĩnh mà sử dụng phép toán phi tuyến, phép lựa chọn, so sánh, 2.Các phương pháp tìm biên dưa trẽn kỹ thuát loc tuyến tính Thực chất, trình xếp chồng ảnh đầu vào với hạt nhân xếp chồng tương ứng Các hạt nhân xếp chồng xây dựng 2.1 Phép toán Gradỉent Phép toán Gradient phép toán sở cho tất phép lọc tuyến tính dùng để tìm biêndx theo phương pháp tìm biên trực tiếp Đây (19) G ( X ) = dx dY dy Trong : X hàm độ sáng hai biến liên tục x,y Công thức tính cách gần ảnh số, phép toán đạo dX(n% rì) _ X(m+1 ,rì)~ X(m -1, (20) rì) dm X(n% /7+1) 2-X(n% n -1) dXựìịrì) (21) dn Phép toán Gradient ảnh số phép toán nhân chập ảnh với hạt nhân Dx, Dy : + X1(M)=0 N(M)=T1 + Xhì(M)=0 N(M)=Th 2L J Dy = Ta tính độ lớn Gradient kết hợp đạo hàm theo hai hướng: Căn vào X1(M) Xh(M) để chọn cực trị địa phương theo -|2 -ữ tương r cDỉpịrì) cDịpịrì) hoặcN{m,n)=\QXị nhiều hướng Từ đó, tìm biên ứng = điểm + dm dn Với Gm, Gn đạo hàm theo phương m,n Ngoài khái niệm độ lớn Gradient theo hướng X y, Như nghiên cứu toán học, phép tính đạo hàm người ta ảnh cho đưa khái niệm hướng Gradient Hướng Gradient phép thể biến đổi lớn độ sáng điểm ảnh Do đó, qua góc phép định nghĩa : toán Gradient, điểm biên làm lên Đây sở để thực bước trình tìmtrên phương pháp tìmbiên Gm/Gn} (23) pháp sau: địnhGradient_Direction(x,y)=tan'{ vị biên Có thể định vị biên theo phương Trong đópháp Gm, ngưỡng Gn độđơn lớn giản Gradient theo trục X y nói Phương ảnh X_Direction Y Direction M diểm biên G(M)>G(M,) G(M)>G(M9) Các mẫu xếp chồng gọi mẫu xếp chồng Sobel Trong M ị , M hai điểm thuộc lâncận giới hạn Phương pháp tìm biên dựa mẫu gọi phương pháp tìm khoảng biên Sobel Do đó: L(X) = X(m+\,n) + X(m — Ì,n) + X(m,n + \) — 4X(m,n) (26) Công thức (26) phép nhân chập ảnh đầu vào với hạt nhânTừ ảnh sau thực xếp chồng với mẫu đó, ta 21 2 -2 -4 -5-10 -12 -9 -6-1 nhân2chập -1 -4 -8-12 -14-11-4 44 -1 0 -1-6 -3 2-2 98 -1 -1 0-2 -2 11100 -1 2 122 -2 -4-3 Sau tính tổng giá trị tuyệt đối biến đổi độ sáng theo hai trục điểm có: Laplace phép toán tính đạo hàm bậc hai, Phéptatoán chất toán học thể điểm uốn hàm độ sáng abs(A)+abs(B) Nếu chọn ngưỡng 12 (theo phương pháp đơn giản ), ta Bước định vị biên phương pháp thực ảnh sau: đầu có đường biên xác định Tại điểm ảnh tính giá trị L(M) L(X) tương ứng dáng Rõ ràng, ảnh kết cuối cho hình Xác định ảnh Xp(M) theo: biên đối tượng ảnh gốc 2.2 Toán tử Laplace Xp(M)=0 L(M)>=0 Xp(M)= L(M) (29 15 Dạng kết sựkhi kiến của(a) đề tài.một [ qeF(mrì) qeF{m,n) J 5-3 (c) Giá trị lớn tám lần xếp chồng tương ứng với điểm ảnh vào đó, cho kết điểm ảnh đầu Mô tả toán học, tương ứn2 Đăng ký với -Phiếu đăng ký 01 ngày Chủ nhiệm đề đề môn bắt đầu tài.ở , phép toán a b đượctài định nghĩa phần dư phép tiến chia (a+b ) cho F(j) trị số phần dư thứ j cửa sổ lọc Thứ tự phần tử cửa sổ lọc theo chiều (hoặc ngược chiều ) kim đồng hồ, riêng phần tử thứ phần tử trung tâm cửa sổ 2.3.3, Tìm biên báng phép toán hình thái (Morphologỉcal edge operator) Phép toán thực sở ảnh ban đầu làm Hoàn trơn chuẩn bị bảo phép lọc trung vị Giả sử p điểm ảnh làm vệ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM _Đốc lâp-Tư do-Hanh phúc BỘ QUỐC PHÒNG HOC VIÊN KTQS ĐỂ CƯƠNG NGHIÊN cứu Tên đề tài Mã số Lớp TCĐT- Nguồn phí kinh Cấp Tổng số quản lý Thu Nguyê Thiết Xây 1.100.000ĐV ế n bị N vật liệu Ngày 23 tháng năm 2006 năngđề tài Tính cấp thiết lượng dựng Thủ trưởng Cơ quan chủ trì đề Chủ đề tài Phannhiệm Đức Huy Tình hình nghiên cứu đề tài IV.Các tổ chức cá nhân tham gia thực đề tài 17 18.ĐỘÍ ngũ thực đề tài Đăng ký với -Phiếu đăng ký 01 ngày đề môn bắt đầu tài tiến hành làm V.Kinh phí thực đề tài Viết nháp toàn Chủ đề tài nhiệm Hoàn chỉnh chuẩn bị bảo vệ Dự TOÁN CHI TIÊU KINH PHÍ cụ THỂ PHẦNNgày3()tháng KẾT LUẬN 2006Lực LƯỢNG TỔnăm CHỨC Thủ trưởng Chủ nhiệm đề tài: Học viên : Phan Đức HuyCo quan chủ trì đề tài Thư kí đề tài : Học viên : Phạm Văn Cường Uỷ viên đề tài : Học viên : Nguyễn Thế Hiến Chủ nhiệm đề tài (Họ tên chữ ký) YÊU CẦU KHOA HỌC,THựC TIẼN ĐÔÌ VỚI SẢN PHÀM: [...]... 2.3.3, Tìm biên báng phép toán hình thái (Morphologỉcal edge operator) Phép toán này thực hiện trên cơ sở ảnh ban đầu đã được làm Hoàn chính trơn chuẩn bị bảo bằng phép lọc trung vị Giả sử p là một điểm của ảnh đã được làm vệ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM _Đốc lâp-Tư do-Hanh phúc BỘ QUỐC PHÒNG HOC VIÊN KTQS ĐỂ CƯƠNG NGHIÊN cứu 1 Tên đề tài 2 Mã số Lớp TCĐT- Nguồn phí kinh 3 Cấp Tổng số quản lý...Giả sử ảnh gốc I(m,n) được làm trơn bằng bộ lọc trung bình tạo ra ảnh Oj(m,n): Q(ĩĩịr?)=— yV(m-Ấ:,77-/) (28) 5 5 Nw k,léfV(m,n) 5 (a) W(m,n) là cửa sổ của (m,n) nhận điểm này làm trung tâm (phép xếp Lần hai,thích quayhợp cửa sổ đilà một 45° thu được: chồng tại trung tâm ) được chọn Nw số góc điểm của cửa sổ này -3 5 5 Một điểm ảnh đầu ra 02 (m,n) được tính từ ảnh 0,(m,n) thông qua (bì... sựkhi kiến của(a) đề đi tài .một 5 [ qeF(mrì) qeF{m,n) J 5-3 (c) Giá trị lớn nhất trong tám lần xếp chồng tương ứng với điểm ảnh vào đó, sẽ cho kết quả điểm ảnh đầu ra Mô tả bằng toán học, nó tương ứn2 3 Đăng ký với -Phiếu đăng ký 01 ngày Chủ nhiệm bộ đề đề môn bắt đầu tài.ở đây , phép toán a b đượctài định nghĩa là phần dư của phép tiến chia (a+b ) cho 8 và F(j) là trị số của phần dư thứ j của cửa... Thủ trưởng Cơ quan chủ trì đề Chủ đề tài Phannhiệm Đức Huy 5 Tình hình nghiên cứu đề tài IV.Các tổ chức cá nhân tham gia thực hiện đề tài 17 18.ĐỘÍ ngũ thực hiện đề tài 3 Đăng ký với -Phiếu đăng ký 01 ngày bộ đề môn bắt đầu tài tiến hành làm V.Kinh phí thực hiện đề tài Viết nháp toàn Chủ đề tài nhiệm Hoàn chỉnh chuẩn bị bảo vệ Dự TOÁN CHI TIÊU KINH PHÍ cụ THỂ PHẦNNgày3()tháng KẾT LUẬN 9 2006Lực LƯỢNG ...BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN THUYẾT MINH ĐỂ TÀI I.Thông tin chung đề tài Tên đề tài: Nghiên cứu số 2.Mã số: thuật toán tách biên ảnh _ 3.Thời gian thực hiện:l... QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÌM BIÊN l.Cơ sơ phép toán tìm biên Tìm biên, tìm đường bao quanh đối tượng ảnh Trong thực tế ảnh thường kèm theo nhiễu, tìm biên công việc khó, trước sử dụng thuật toán. .. đường biên có đường biên dài, có đường biên ngắn, có Với điểm biên B, ta lại tìm biên với bốn điểm tương đường ứng biên không Vấn đề cần loại bỏ số biên ảnh gốc biên thực (C) ảnh không đáng quan