Bài giảng Xử lý ảnh - Bài 2 & 3: Nâng cao chất lượng ảnh cung cấp cho người học các kiến thức: Tổng quan về nâng cao chất lượng ảnh, kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh, một số phép biến đổi cơ bản. Mời các bạn cùng tham khảo.
Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi XỬ LÝ ẢNH NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH Giảng Viên: ThS Đinh Phú Hùng Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính & Mạng Email: hungdp@wru.edu.vn Ngày 22 tháng năm 2015 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Nội Dung Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Nâng cao chất lượng ảnh bước cần thiết xử lý ảnh nhằm hồn thiện số đặc tính ảnh Nâng cao chất lượng ảnh gồm hai công đoạn khác nhau: tăng cường ảnh khơi phục ảnh Mục đích nhằm hồn thiện đặc tính ảnh như: - Tăng độ tương phản, điều chỉnh mức xám ảnh - Lọc nhiễu, hay làm trơn ảnh - Làm biên ảnh / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Các thuật toán triển khai việc nâng cao chất lượng ảnh hầu hết dựa kỹ thuật: Kỹ thuật miền điểm Kỹ thuật miền không gian Kỹ thuật miền tần số / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Toán tử điểm Toán tử điểm phép biến đổi điểm ảnh xét, khơng liên quan đến điểm lân cận khác Có hai cách tiệm cận với phương pháp này: Dùng hàm biến đổi thích hợp với mục đích yêu cầu đặt để biến đổi giá trị mức xám điểm ảnh sang giá trị mức xám khác Dùng lược đồ mức xám (Gray Histogram) Về mặt toán học, toán tử điểm ánh xạ từ giá trị cường độ ánh sáng u(m,n) sang giá tri cường độ ánh sáng khác v(m,n) thông qua hàm f(.), tức là: v(m,n) = f(u(m,n)) / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Toán tử điểm Một số kỹ thuật miền điểm: - Phép biến đổi âm - Phép biến đổi logarit - Phép biến đổi lũy thừa - Cân Histogram - / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Phép biến đổi âm Phép biến đổi âm bản: Với ảnh có mức xám nằm khoảng [0 L-1] ta có: s = L-1-r Trong đó: r giá trị điểm ảnh trước xử lý s giá trị điểm ảnh sau xử lý Biến đổi âm bản: Làm bật chi tiết có mầu sáng vùng tối Đặc biệt áp dụng ảnh có vùng tối lớn / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Phép biến đổi âm Đồ thị phép biến đổi âm bản: / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Phép biến đổi âm Ảnh trước sau phép biến đổi âm bản: / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Phép biến đổi âm Ví dụ phép biến đổi âm bản: Cho ảnh xám đa cấp I với cấp xám nằm từ [0 255] Tìm ảnh âm I 10 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Phép biến đổi lũy thừa Đồ thị phép biến đổi lũy thừa: 17 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Phép biến đổi lũy thừa Nhận xét: Với γ < 1, giá trị mức xám nhỏ qua phép biến đổi tạo mức xám lớn hơn, giá trị mức xám cao chuyển thành mức xám nhỏ Với γ = 1, phép biến đổi hàm tuyến tính đầu vào đầu Đặc biệt c = γ = 1, ảnh đầu ảnh đầu vào giống Với γ >1, ta có phép biến đổi ngược so với γ < 18 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Phép biến đổi lũy thừa Ảnh trước sau phép biến đổi lũy thừa: 19 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Phép biến đổi lũy thừa Ví dụ phép biến đổi lũy thừa: Cho ảnh xám đa cấp I với cấp xám nằm từ [0 255] Dùng biến đổi s = r 0.3 để tìm ảnh đầu I 20 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Histogram ảnh với mức xám khoảng từ [0, L-1] hàm rời rạc h(rk ) = nk , rk mức xám thứ k nk số lượng pixel ảnh có mức xám rk Histogram đồ thị biểu diễn độ sáng ảnh với trục hoành độ sáng trục tung số lượng điểm ảnh độ sáng tương ứng Chiều cao cột đồ thị thể số lượng pixel mức sáng tương ứng Histogram thường chuẩn hóa Với n tổng số pixels ảnh, histogram chuẩn hóa tính qua biểu thức: nk h(rk ) = n n Có thể coi p(rk ) hàm mật độ xác suất rk , cho biết khả xuất tương ứng giá trị mức xám p(rk ) = 21 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Ảnh đồ thị histogram tương ứng: Chú ý: Lệnh imhist(I) dùng để vẽ histogram ảnh matlab 22 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Ảnh đồ thị histogram tương ứng: 23 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Ảnh đồ thị histogram tương ứng: 24 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Mục đích cân histogram đưa ảnh có mức xám phân bố đồng Kỹ thuật “cân histogram” cải thiện chất lượng ảnh tự động mà không cần làm thủ công với chức co/giãn mức xám Ý tưởng: Tìm phép biến đổi g = T(f) áp dụng cho pixel ảnh f(x,y) để g(x,y) phân bố 25 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Cho ảnh I có kích thước MxN có L mức xám Các bước thực cân Histogram sau: Thống kê số lượng pixel nk tương ứng mức xám rk Tính hàm phân bố tĩch lũy cho điểm ảnh có mức xám k nhỏ k: cdf (rk ) = ni i=0 Tính giá trị pixel sk theo công thức sau: sk = round( cdf (rk ) − cdfmin ∗ (L − 1)) M ∗ N − cdfmin 26 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Ảnh đồ thị histogram sau cân bằng: Chú ý: Lệnh H = histeq(I) dùng để cân histogram ảnh matlab 27 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Cho ảnh I biểu diễn ma trận hình Hãy thực cân Histogram ảnh I với số mức xám 28 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Bảng tính tốn sau: Kết sau cân Histogram: 29 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Bài tập: Cho ảnh I hình vẽ Hãy thực hiện: Vẽ đồ thị Histogram ảnh I Cân Histogram ảnh I với mức xám 10 Vẽ đồ thị Histogram ảnh I sau cân 30 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Bảng tính tốn sau: Kết sau cân Histogram: 31 / 31 ... ta có: s = L-1-r Trong đó: r giá trị điểm ảnh trước xử lý s giá trị điểm ảnh sau xử lý Biến đổi âm bản: Làm bật chi tiết có mầu sáng vùng tối Đặc biệt áp dụng ảnh có vùng tối lớn / 31 Tổng quan... vẽ histogram ảnh matlab 22 / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Cân Histogram Ảnh đồ thị histogram tương ứng: 23 / 31 Tổng quan nâng cao... thừa - Cân Histogram - / 31 Tổng quan nâng cao chất lượng ảnh Kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phép biến đổi Phép biến đổi âm Phép biến đổi âm bản: Với ảnh có mức xám nằm khoảng [0 L-1]