Phương pháp phân đoạn ảnh dựa trên mô hình tách, ghép vùng

Đại học Thái Nguyên TRNG I HC CễNG NGH THễNG TIN V TRUYN THễNG BI TH MINH THU PHNG PHP PHN ON NH DA TRấN Mễ HèNH TCH, GHẫP VNG Luận văn thạc Sỹ KHOA HC MY TNH THI NGUYấN - 2012 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn LI CAM OAN Vi mc ớch hc tp, nghiờn cu nõng cao trỡnh kin thc v trỡnh chuyờn mụn nờn tụi lm lun ny mt cỏch nghiờm tỳc v hon ton trung thc Mc dự gp nhiu khú khn vic tỡm ti liu lm lun nhng vi s n lc ca bn thõn cựng vi s hng dn tn tỡnh ca thy giỏo PGS.TS Ngụ Quc To n lun Phng phỏp phõn on nh da trờn mụ hỡnh tỏch, ghộp vựng ó hon thnh Tụi xin cam oan ton b ni dung lun l tụi t su tm, tỡm hiu, tra cu trờn mng Internet v mt s sỏch tham kho phự hp vi ni dung yờu cu ca lun n nay, ni dung ca lun ny cha tng c cụng b hay xut bn di bt c hỡnh thc no Nu sai tụi xin hon ton chu trỏch nhim Thỏi Nguyờn, ngy 15 thỏng nm 2012 HC VIấN Bựi Th Minh Thu S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn LI CM N Li u tiờn em xin by t lũng bit n sõu sc ti thy giỏo PGS.TS Ngụ Quc To - Vin Cụng ngh thụng tin, Vin Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam ó hng dn, gii ỏp nhng thc mc v to iu kin em hon thnh lun tt nghip ny Em cng xin gi li cm n chõn thnh n cỏc thy cụ giỏo ca Vin Cụng ngh thụng tin - Vin khoa hc Vit Nam, trng i hc Cụng ngh thụng tin v truyn thụng - i hc Thỏi Nguyờn ó nhit tỡnh ging dy, truyn t kin thc cho em sut nm hc qua Cui cựng em xin gi li cm n n gia ỡnh, bn bố, cỏc ng nghip nhng ngi ó ng viờn, giỳp v to iu kin cho em sut quỏ trỡnh hc ti trng cng nh quỏ trỡnh lm lun ny Xin trõn trng cm n S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn i MC LC Trang Trang ph bỡa Li cam oan Mc lc i Danh mc cỏc ch vit tt iii Danh mc cỏc bng iv Danh mc cỏc hỡnh v v M U CHNG 1:TNG QUAN V X Lí NH V PHN ON NH 1.1 Tng quan v x lý nh 1.1.1 Gii thiu v x lý nh 1.1.2 Quỏ trỡnh x lý nh 1.1.3 Mt s khỏi nim c bn 1.1.4 Cỏc nh dng c bn x lý nh 11 1.2 c trng nh 12 1.2.1 Mu sc 12 1.2.2 Kt cu 16 1.2.3 Hỡnh dng 17 1.3 Tng quan v phõn on nh 18 1.3.1 Phõn on nh 18 1.3.2 Mt s phng phỏp phõn on nh 19 1.4 Kt lun chng 21 CHNG 2: PHN ON NH THEO Mễ HèNH TCH, 22 GHẫP VNG 2.1 Phõn on nh theo mụ hỡnh tỏch vựng 22 2.1.1 Tỏch vựng theo phng phỏp tỏch cõy t phõn 22 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn ii 2.1.2 Tỏch theo vựng ng nht 25 2.2 Phõn on nh theo mụ hỡnh ghộp vựng 33 2.2.1 Ghộp vựng theo phng phỏp HAC 33 2.2.2 Ghộp vựng theo phng phỏp K-means 39 2.3 Kt lun chng 42 CHNG 3: CHNG TRèNH PHN ON NH V 43 NG DNG PHN ON NH TRONG TRA CU NH 3.1 Chng trỡnh phõn on nh da trờn mụ hỡnh tỏch vựng 43 3.2 Chng trỡnh phõn on nh da trờn mụ hỡnh ghộp vựng 43 3.2.1 Ghộp vựng theo phng phỏp HAC 45 3.2.2 Ghộp vựng theo phng phỏp K-means 48 3.3 ng dng phõn on nh tra cu nh 49 3.3.1 Tra cu nh 49 3.3.2 Thit k h thng tra cu nh 50 3.3.3 Chng trỡnh tra cu nh 55 3.4 Kt lun chng 59 KT LUN 60 TI LIU THAM KHO 61 PH LC 63 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn iii DANH MC CC CH VIT TT STT Ch vit tt Tờn ting Anh CBC Color Base Clustering CIE Commission International d'E clairage CSDL C s d liu CSI Color Spatial Information GIF Graphics Interchanger Format HAC Hierachical Agglomerative Clustering HSB Hue, Saturation, Brightness HSL Hue, Saturation, Lightness HSI Hue, Saturation, Intensity 10 HSV Hue, Saturation, Value 11 IMG Image File Format 12 JPEG Joint Photographic Experts Group 13 MST Minimum Spanning Tree 14 RGB Red Green Blue 15 PCX Personal Computer eXchange 16 TIFF Targed Image File Format S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MC CC BNG Bng 2.1 Tớnh lch DXselectedrow cho phõn hoch theo dũng ca nh I Bng 2.2 Tớnh lch DXselectedcol cho phõn hoch theo ct ca nh I Bng 2.3 Tớnh lch DXselectedrow cho phõn hoch theo dũng ca vựng BR2 Bng 2.4 Tớnh lch DXselectedcol cho phõn hoch theo ct ca vựng BR2 Bng 3.1 S lng cỏc loi nh c s d liu S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn v DANH MC CC HèNH V Hỡnh 1.1 Quỏ trỡnh x lý nh Hỡnh 1.2 Quỏ trỡnh x lý nh Hỡnh 1.3 Khỏi nim 4-lỏng ging Hỡnh 1.4 Khỏi nim 8-lỏng ging Hỡnh 1.5 Vớ d v chu tuyn ca i tng nh Hỡnh 1.6 Khụng gian mu RGB c trc quan hoỏ nh mt hỡnh Hỡnh 1.7 Mụ t khụng gian mu HSV Hỡnh 2.1 Thut toỏn tỏch cõy t phõn Hỡnh 2.2 Minh thut toỏn tỏch cõy t phõn Hỡnh 2.3 Cõy t phõn tng ng Hỡnh 2.4 Thut toỏn CSI Hỡnh 2.5 nh I c 1010 im nh Hỡnh 2.6 nh I sau c tỏch thnh hai vựng BR1 v BR2 Hỡnh 2.7 Vựng BR2 sau c tỏch thnh hai vựng BR2,1 v BR2,2 Hỡnh 2.8 Biu din phõn cm phõn cp bottom-up ca i tng Hỡnh 2.9 Thut toỏn phõn cm Hỡnh 2.10 Thut toỏn Single-Linkage Hỡnh 2.11 Thut toỏn K-means Hỡnh 2.12 Vớ d minh thut toỏn K-means Hỡnh 3.1 Giao din chng trỡnh phõn on v tra cu nh Hỡnh 3.2 Chn nh t c s d liu Hỡnh 3.3 nh sau phõn on Hỡnh 3.4 Chn nh t c s d liu Hỡnh 3.5 Kt qu phõn on vi cỏc giỏ tr ngng mu khỏc v ngng c ging S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn vi Hỡnh 3.6 Kt qu phõn on vi cỏc giỏ tr ngng mu ging v ngng c khỏc Hỡnh 3.7 Chn nh t c s d liu Hỡnh 3.8 Kt qu phõn on vi s cm = Hỡnh 3.9 Kt qu phõn on vi s cm = Hỡnh 3.10 Kin trỳc tng quỏt ca h thng tra cu nh Hỡnh 3.11 Mụ hỡnh chi tit ca h thng tra cu nh Hỡnh 3.12 Biu Use-Case tng quỏt h thng Hỡnh 3.13 Biu trỡnh t tra cu nh Hỡnh 3.14 Biu trỡnh t lu vo c s d liu Hỡnh 3.15 Chn nh truy Hỡnh 3.16 Kt qu truy Hỡnh 3.17 Chn nh truy Hỡnh 3.18 Kt qu truy Hỡnh 3.19 Chn nh truy Hỡnh 3.20 Kt qu truy S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn M U Ngy nay, x lý nh ó tr thnh mt ngnh khoa hc ln v cú nhiu ng dng cỏc lnh vc: Y t (x lý nh siờu õm, nh chp ct lp), tỡm kim ti phm (nhn dng nh ti phm, du võn tay), th giỏc mỏy tớnh (dựng x lý nh phỏt hin i tng chuyn ng), tra cu nh X lý nh nghiờn cu cỏc quỏ trỡnh x lý thụng tin dng hỡnh nh, m hỡnh nh li l mt nhng dng thụng tin phong phỳ nht i vi ngi Quỏ trỡnh x lý nh bao gm cỏc bc: thu nhn nh, tin x lý, phõn on nh, biu din v mụ t, nhn dng v ni suy da trờn c s tri thc Phõn on nh l mt nhng cụng vic quan trng v khú khn nht ca x lý nh, quyt nh s thnh cụng hay tht bi ca ton b cụng vic phõn tớch nh Nu bc phõn on nh khụng tt thỡ s dn n vic nhn din sai v cỏc i tng nh Chớnh vỡ vy phi cú nhng phng phỏp phõn on nh tt cựng vi nhng k thut phõn tớch nh phự hp quỏ trỡnh x lý nh t hiu qu tt nht Phõn on nh l quỏ trỡnh phõn hoch mt nh s thnh nhiu on (tp cỏc pixel) Mc tiờu ca phõn on l n gin húa hoc thay i biu din ca mt nh thnh biu din cú ý ngha v d phõn tớch Phõn on nh c s dng xỏc nh cỏc i tng v cỏc ng biờn (ng thng, ng cong, ) nh Núi cỏch khỏc, phõn on nh l quỏ trỡnh gỏn nhón cho mi pixel nh cho cỏc pixel cú cựng nhón cú chung cỏc thuc tớnh trc quan no ú Cho n cú nhiu hng tip cn phõn on nh, cú th chia thnh ba nhúm chớnh nh sau: Da trờn khụng gian c trng, da trờn khụng gian nh, da trờn cỏc mụ hỡnh vt lý Mi hng tip cn cú u v nhc im riờng v ph thuc nhiu vo lnh vc ng dng c th Do ú, vic S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Lun thc s Khoa hc mỏy tớnh http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... PHÂN ĐOẠN ẢNH VÀ 43 ỨNG DỤNG PHÂN ĐOẠN ẢNH TRONG TRA CỨU ẢNH 3.1 Chương trình phân đoạn ảnh dựa mô hình tách vùng 43 3.2 Chương trình phân đoạn ảnh dựa mô hình ghép vùng 43 3.2.1 Ghép vùng theo phương. .. 1.4 Kết luận chương 21 CHƯƠNG 2: PHÂN ĐOẠN ẢNH THEO MÔ HÌNH TÁCH, 22 GHÉP VÙNG 2.1 Phân đoạn ảnh theo mô hình tách vùng 22 2.1.1 Tách vùng theo phương pháp tách tứ phân 22 Số hóa Trung tâm Học liệu... theo vùng đồng 25 2.2 Phân đoạn ảnh theo mô hình ghép vùng 33 2.2.1 Ghép vùng theo phương pháp HAC 33 2.2.2 Ghép vùng theo phương pháp K-means 39 2.3 Kết luận chương 42 CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH PHÂN