BÀI GIẢNG MÔN XỬ LÝ ẢNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG MÔN XỬ LÝ ẢNH Số ĐVHT: CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG I, GIỚI THIÊÊU •Giới thiêuê XỬ LÝ ẢNH là môÊt lĩnh vực được quan tâm và đã trở thành môÊt môn học chuyên ngành của sinh viên ngành CNTT XỬ LÝ ẢNH có liên quan đến nhiều ngành khác như: lý thuyết thông tin, lý thuyết thống kê, trí tuêÊ nhân tạo, nhâÊn dạng… CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG •Ứng dụng – Thông tin, truyền thông ảnh – Xử lý ảnh vêÊ tinh, viễn thám – Thiên văn, nghiên cứu không gian, vũ tru – Địa chất thăm CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG •Ứng dụng – Người máy, tự đôÊng hoá – Máy thông minh, thị giác máy nhân tạo – Sinh học, y học, VâÊt lý, hoá học – Giám sát kiểm soát, quân sự – Phuc vu cuôÊc sống CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG •Lĩnh vực Xử lý ảnh số có thể chia làm bốn lĩnh vực: -Cải thiê ên ảnh: khắc phuc nhược điểm của ảnh (nhoè, mờ, méo hình…) cho ảnh tốt ( đẹp hơn) -Khôi phục ảnh: ảnh bị xuống cấp cần khôi phuc để ảnh sau xử lý giống ảnh ban đầu MôÊt ảnh gốc chưa xuống cấp không thể khôi phuc nữa có thể cải thiêÊn để tăng đôÊ nét, đôÊ sáng… CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG •Lĩnh vực -Mã hoá ảnh: biểu diễn ảnh với môÊt số bít ít nhất điều kiêÊn chất lượng ảnh chấp nhâÊn được cho từng ứng dung cu thể -Nhâ ên diê ên ảnh: diễn đạt nôÊi dung ảnh bằng môÊt hêÊ ký hiêÊu nào đó ƯD thị giác máy tính, kỹ thuâÊt robot và nhâÊn dạng muc tiêu CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG II, Mô Êt số khái niê Êm •Ảnh: Thông tin về các vâÊt thể hay quang cảnh được chiếu sáng mà người quan sát và cảm nhâÊn được bằng mắt và hêÊ thống thần kinh thị giác Trong xử lý ảnh, ảnh có thể xem là tập hợp các điểm ảnh, điểm ảnh được xem là đặc trưng cường độ sáng hay dấu hiệu nào đó tại toạ độ không gian của đối tượng CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG II, MôÊt số khái niêÊm Mức xám là kết quả của sự mã hoá tương ứng môÊt cường đôÊ sáng của mối điểm ảnh với môÊt giá trị số ( hay gọi là quá trình lượng hoá ) Đối tượng của xử lý ảnh là các ảnh tự nhiên (ảnh chup ), dữ liêÊu ảnh có nguồn gốc từ tín hiêÊu ảnh đăÊc trưng bởi biên đôÊ và dải tần số CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG II, Mô Êt số khái niê Êm •Hê ê thống xử lý ảnh thu nhâÊn hình ảnh ở đầu vào, thực hiêÊn các phép xử lý để tạo môÊt ảnh ở đầu thoả mãn các yêu cầu về cảm thu HoăÊc thực hiêÊn quá trình phân tích rút các đăÊc trưng của ảnh cho phép hiểu được nôÊi dung ảnh 10 CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG IV, Thu nhâ Ên ảnh 2, ĐôÊ sáng, màu sắc và đôÊ bão hoà Hai phương pháp tổng hợp màu: -Tổng hợp bằng phép côÊng thông lượng RGB -Tổng hợp bằng phép trừ phổ: YCM 24 CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG IV, Thu nhâ Ên ảnh 3, HêÊ màu 25 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH I, Thiết bị thu nhận ảnh Giới thiệu: Trong hệ xử lý ảnh thiết bị thu nhận ảnh thực quá trình số hoá ảnh Nhìn chung các hệ thống thu nhận ảnh thực quá trình: •Cảm biến: biến đổi lượng quang học thành lượng điện (giai đoạn lấy mẫu) •Tổng hợp lượng điện thành dữ liệu ảnh (giai đoạn lượng tử hóa) 26 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH I, Thiết bị thu nhận ảnh 1, Lấy mẫu Sử dung cảm biến máy quét để biến tín hiệu quang của ảnh thành tín hiệu điện liên tuc Máy quét sẽ quét theo chiều ngang của ảnh tạo tín hiệu điện hai chiều f(x,y) liên tuc 27 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH I, Thiết bị thu nhận ảnh 28 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH 1, Lấy mẫu Ảnh liên tuc được biểu diễn bởi hàm f(x, y), Δx là khoảng cách giữa hai điểm theo truc x, Δy là khoảng cách giữa hai điểm truc y Δx, Δy được gọi là chu kỳ lấy mẫu theo truc x và truc y - Gọi fx =1/ Δx là tần số lấy mẫu theo truc x - Gọi fy = 1/ Δ y là tần số lấy mẫu theo truc y 29 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH 1, Lấy mẫu Để đảm bảo không xảy tượng chồng phổ, cho phép tái tạo lại ảnh gốc từ ảnh đã số hóa thì tần số lấy mẫu fx thoả mãn: fx >= 2fxmax , fy >= 2fymax Trong đó fxmax, fymax là tần số cao nhất của tín hiệu ảnh theo truc x, y 30 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH I, Thiết bị thu nhận ảnh 2, Lượng tử hoá Là quá trình ánh xạ biến liên tuc r (biểu diễn giá trị độ sáng) sang biến rời rạc u ϵ {u1, u2, uL} xác định trước, L là số mức lượng tử hoá Chia dải độ sáng thành L mức, nếu r ϵ ( ri,ri+1) thì gán cho độ sáng r giá trị ui, hay r đã được lượng hoá bởi mức i 31 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH 2, Lượng tử hoá 32 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH 2, Lượng tử hoá Việc chia dải biến thiên thành số mức phải thoả mãn tiêu chí về độ nhạy của mắt Mắt người không phân biệt được các giá trị mức, phân biệt được mức kề 33 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH 3, Biểu diễn ảnh Ảnh máy tính là kết quả thu nhận theo các phương pháp số hoá được nhúng các thiết bị kỹ thuật khác Quá trình lưu trữ ảnh nhằm muc đích: - Tiết kiệm nhớ - Giảm thời gian xử lý Việc lưu trữ thông tin nhớ có ảnh hưởng rất lớn đến việc hiển thị, in ấn và xử lý 34 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH 3, Biểu diễn ảnh Một số phương pháp biểu diễn: Mã loạt dài: Sử dung biểu diễn cho ảnh nhị phân Dùng ma trận nhị phân: nếu (m,n) ϵ vùng ảnh U(m,n) = nếu không 35 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH Mã xích: Thường dùng để biểu diễn biên của ảnh Mã hoá hướng, theo cách đó hướng của vector nối điểm biên liên tuc cũng được mã hoá 36 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH Mã xích: 37 CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH Mã tứ phân: Một vùng ảnh coi được bao kín bởi hình chữ nhật Thực lặp quá trình chia vùng làm vùng cho đến vùng nhận được toàn điểm đen điểm trắng Cây biểu diễn gồm chuỗi các ký hiệu b (black), w (white), g (grey) và các kí hiệu mã hoá vùng 38