Tham khảo tài liệu ''xử lý ảnh số - phân đoạn ảnh part 1'', công nghệ thông tin, an ninh - bảo mật phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Chu.o.ng ˙’ NH ˆ D - OA PHAN N A `e xu˙’ l´ Trong c´ac Chu.o.ng 1-3 ch´ ung ta d¯˜a cung cˆa´p nh˜ u.ng kiˆe´n th´ u.c co ba˙’n vˆ y a˙’nh v`a `en xu˙’ l´ y a˙’nh sau d¯´o c´ac Chu.o.ng 4-6 d¯˜a gia˙’i th´ıch chi tiˆe´t c´ac phu.o.ng ph´ap tiˆ `an c`on la.i cu˙’a gi´ao tr`ınh t`ım hiˆe˙’u c´ac k˜ Phˆ y thuˆa.t t´ach thˆong tin t` u mˆo.t a˙’nh Ta go.i l˜ınh vu c n`ay l`a phˆan t´ıch a˙’nh (image analysis) `au tiˆen phˆan t´ıch a˙’nh l`a phˆan d¯oa.n a˙’nh (image segmentation) Bu.´o.c d¯ˆ `eu th`anh phˆ `an theo mˆo.t quy luˆa.t n`ao Phˆan d¯oa.n a˙’nh l`a chia nho˙’ mˆo.t a˙’nh th`anh nhiˆ `e cˆ `an gia˙’i quyˆe´t Viˆe.c phˆan d¯oa.n s˜e d¯´o M´ u c d¯ˆo chia nho˙’ n`ay phu thuˆo.c v`ao vˆa´n d¯ˆ `an t´ach d¯˜a d¯u.o c c´ach ly Chˇa˙’ng ha.n, c´ac u d` u.ng la.i nˆe´u c´ac vˆa.t thˆe˙’ cˆ ´.ng du.ng `e quan u m´ay bay th´am, ngo`ai nh˜ u.ng th´ u kh´ac, vˆa´n d¯ˆ x´ac d¯.inh mu.c tiˆeu du.´o.i d¯ˆa´t t` tˆam l`a x´ac d¯.inh c´ac loa.i xe trˆen mˆo.t d¯u.`o.ng phˆo´ Bu.´o.c d¯`ˆau tiˆen l`a t´ach d¯u.`o.ng `an v´o.i n`ay kho˙’i a˙’nh v`a sau d¯´o phˆan d¯oa.n n´o th`anh c´ac d¯ˆo´i tu.o ng c´o k´ıch thu.´o.c gˆ k´ıch thu.´o.c s cu˙’a chiˆe´c xe Ch´ ung ta s˜e khˆong phˆan d¯oa.n nh˜ u.ng d¯ˆo´i tu.o ng c´o k´ıch `eu so v´o.i s c˜ `an nˇa` m ngo`ai thu.´o.c sai kh´ac nhiˆ ung nhu khˆong phˆan d¯oa.n c´ac th`anh phˆ d¯a.i lˆo Phˆan d¯oa.n a˙’nh l`a mˆo.t nh˜ u.ng b`ai to´an quan tro.ng v`a kh´o nhˆa´t phˆan t´ıch a˙’nh tu d¯ˆo.ng v`ı n´o cho ph´ep tr´ıch t` u a˙’nh c´ac d¯ˆo´i tu.o ng quan tˆam cho c´ac giai `e sau, chˇa˙’ng ha.n miˆeu ta˙’ v`a nhˆa.n da.ng Tiˆe´n tr`ınh phˆan t´ıch a˙’nh th`anh d¯oa.n xu˙’ l´ y vˆ cˆong hay thˆa´t ba.i phu thuˆo.c v`ao qu´a tr`ınh phˆan d¯oa.n V`ı l´ y n`ay, ta thu.`o.ng kha˙’o s´at cˆa˙’n thˆa.n d¯ˆe˙’ c´o d¯u.o c mˆo.t a˙’nh d¯u.o c phˆan d¯oa.n tˆo´t Thuˆa.t to´an phˆan d¯oa.n a˙’nh d¯o.n sˇa´c n´oi chung du a trˆen mˆo.t hai d¯ˇa.c tru.ng co ba˙’n cu˙’a gi´a tri x´am: gi´an d¯oa.n v`a tu.o.ng tu Trong pha.m tr` u th´ u nhˆa´t, ch´ ung ta 195 phˆan d¯oa.n du a trˆen su thay d¯ˆo˙’i khˆong liˆen tu.c cu˙’a m´ u.c x´am, v´ı du nhu t´ach c´ac d¯iˆe˙’m cˆo lˆa.p, t´ach c´ac d¯u.`o.ng v`a biˆen (edges) mˆo.t a˙’nh C´ach tiˆe´p cˆa.n ch´ınh pha.m tr` u th´ u hai du a trˆen co so˙’ ta.o ngu.˜o.ng, tˇang v` ung l´o.n lˆen, chia v`a ho p la.i C´ac d¯ˇa.c tru.ng n`ay c´o thˆe˙’ ´ap du.ng cho ca˙’ a˙’nh t˜ınh v`a a˙’nh d¯ˆo.ng (dynamic image/time varying) Tuy nhiˆen, tru.`o.ng ho p sau chuyˆe˙’n d¯ˆo.ng d¯u.o c d` ung nhˇa` m d¯u.a nh˜ u.ng go i y ´ d¯ˆe˙’ ca˙’i thiˆe.n c´ac thuˆa.n to´an phˆan d¯oa.n C´ac phu.o.ng ph´ap d¯u.o c tr`ınh b`ay chu.o.ng, mˇa.c d` u c`on xa v´o.i viˆe.c nghiˆen c´ u.u to`an diˆe.n, l`a nh˜ u.ng k˜ y thuˆa.t chung thu.`o.ng d` ung thu c tˆe´ 7.1 Ph´ at hiˆ e.n gi´ an d ¯oa.n Trong mu.c n`ay ch´ ung ta nghiˆen c´ u.u mˆo.t sˆo´ k˜ y thuˆa.t co ba˙’n nhˇa` m ph´at hiˆe.n su gi´an d¯oa.n a˙’nh, d¯´o l`a t´ach d¯iˆe˙’m, t´ach d`ong v`a t´ach biˆen C´ac phu.o.ng ph´ap thu.`o.ng d¯u.o c ´ap du.ng d¯ˆe˙’ ph´at hiˆe.n c´ac t´ınh chˆa´t n`ay du a trˆen c´ac mˇa.t na khˆong gian c´o k´ıch - ˆe˙’ thuˆa.n tiˆe.n, ta s˜e biˆe˙’u diˆ˜en d¯´ap u `e cˆa.p Phˆ `an 4.1 D thu.´o.c nho˙’ nhu d¯˜a d¯ˆ ´.ng cu˙’a mˇa.t na ta.i mˆo˜i vi tr´ı cu˙’a a˙’nh du.´o.i da.ng vector Gia˙’ su˙’ w1, w2 , , w9 l`a c´ac hˆe sˆo´ cu˙’a mˇa.t na W H`ınh 7.1 v`a z1, z2, , z9 l`a c´ac m´ u.c x´am tu.o.ng u ´.ng du.´o.i mˇa.t na ta.i (x, y) w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9 H`ınh 7.1: Mˇa.t na k´ıch thu.´o.c × - ˇa.t D w := (w1 , w2, , w9)t , z := (z1, z2, , z9)t Khi d¯´o, d¯´ap u ´.ng cu˙’a mˇa.t na W ta.i mˆo.t d¯iˆe˙’m bˆa´t k` y (x, y) a˙’nh l`a R(x, y) := w, z = w1 z1 + w2 z2 + · · · + w9 z9 196 7.1.1 T´ ach d ¯iˆ e˙’m `e ph´at hiˆe.n v`a phˆan d¯oa.n c´ac d¯iˆe˙’m cˆo lˆa.p a˙’nh nhˇa` m khu˙’ nhiˆ˜eu v`a phˆan Vˆa´n d¯ˆ `an nho˙’ cu˙’a a˙’nh Mˇa.t na d¯u.o c su˙’ du.ng d¯ˆe˙’ ph´at hiˆe.n c´ac d¯iˆe˙’m cˆo lˆa.p c´o t´ıch c´ac phˆ da.ng H`ınh 7.2 −1 −1 −1 −1 −1 −1 −1 −1 `an nhˆa´t H`ınh 7.2: Mˇa.t na ph´at hiˆe.n c´ac d¯iˆe˙’m cˆo lˆa.p v` ung thuˆ ´.ng cu˙’a mˇa.t na ta.i d¯´o Dˆ˜e d`ang thˆa´y rˇ`a ng, v` ung c´o m´ u.c x´am hˇa` ng, d¯´ap u bˇa` ng Ngu.o c la.i, nˆe´u mˇa.t na d¯u.o c d¯ˇa.t ta.i mˆo.t d¯iˆe˙’m cˆo lˆa.p (cu.`o.ng d¯ˆo ta.i d¯´o l´o.n `en) th`ı kˆe´t qua˙’ R(x, y) > Vˆ `e nguyˆen l´ ho.n nˆ y, c´ach biˆe˙’u diˆ˜en n`ay d¯o d¯ˆo chˆenh lˆe.ch c´o tro.ng sˆo´ gi˜ u.a d¯iˆe˙’m tˆam v`a c´ac lˆan cˆa.n cu˙’a n´o Tu tu.o˙’.ng chu˙’ d¯a.o l`a m´ u.c x´am cu˙’a u.c x´am lˆan cˆa.n cu˙’a n´o Trong thu c tˆe´, d¯iˆe˙’m cˆo lˆa.p ho`an to`an kh´ac v´o.i c´ac m´ ´.ng ma.nh, ch´ ung ta n´oi d¯iˆe˙’m (x, y) d¯u.o c t´ach ta.i vi chı˙’ quan tˆam d¯ˆe´n nh˜ u.ng d¯´ap u tr´ı m`a mˇa.t na tˆa.p trung nˆe´u R(x, y) > T, d¯´o T > l`a ngu.˜o.ng 7.1.2 T´ ach d` ong M´ u.c tiˆe´p theo l`a t´ach c´ac d`ong a˙’nh X´et c´ac mˇa.t na H`ınh 7.3 Khi mˇa.t na th´ u nhˆa´t chuyˆe˙’n d¯ˆo.ng chung quanh mˆo.t a˙’nh, th`ı n´o s˜e t´ac d¯ˆo.ng `en cˆo´ d¯i.nh, t´ac d¯ˆo.ng s˜e cu c d¯a.i trˆen c´ac d`ong d¯i qua ma.nh lˆen c´ac d`ong ngang V´o.i nˆ h`ang gi˜ u.a cu˙’a mˇa.t na Tu.o.ng tu , mˇa.t na th´ u hai d¯´ap u ´.ng ma.nh v´o.i c´ac d`ong ho p v´o.i tru.c x g´oc 450 ; mˇa.t na th´ u ba u ´.ng v´o.i c´ac d`ong thˇa˙’ng d¯´ u.ng; v`a mˇa.t na th´ u tu v´o.i c´ac d`ong ho p v´o.i tru.c x g´oc −450 - iˆe˙’m (x, y) cu˙’a K´ y hiˆe.u Ri , i = 1, , 4, l`a d¯´ap u ´.ng tu.o.ng u ´.ng v´o.i mˇa.t na th´ u i D a˙’nh d¯u.o c go.i l`a th´ıch ho p ho.n v´o.i d`ong theo hu.´o.ng i nˆe´u |Ri | > |Rj |, i = j 197 −1 −1 −1 −1 −1 2 2 −1 −1 −1 −1 −1 −1 −1 +450 D`ong ngang −1 −1 −1 −1 −1 −1 −1 −1 −1 −1 −1 −1 D`ong d¯u ´.ng −450 H`ınh 7.3: C´ac mˇa.t na ph´at hiˆe.n d`ong 7.1.3 T´ ach biˆ en `an cu˙’a phˆan d¯oa.n, viˆe.c t´ach biˆen n´oi chung Mˇa.c d` u t´ach d`ong v`a t´ach d¯iˆe˙’m l`a c´ac phˆ l`a kh´ac hˇa˙’n N´o d¯u.o c su˙’ du.ng nhˇa` m t´ach d¯ˆo khˆong liˆen tu.c cu˙’a m´ u.c x´am Nguyˆen nhˆan l`a c´ac d¯iˆe˙’m cˆo lˆa.p v`a c´ac d`ong ma˙’nh ´ıt xuˆa´t hiˆe.n c´ac u ´.ng du.ng thu c tˆe´ Co so˙’ cu˙’a viˆ e.c t´ ach biˆ en `an cu˙’a a˙’nh liˆen kˆe´t gi˜ Nhˇa´c la.i rˇ`a ng, biˆen l`a phˆ u.a hai v` ung c´o m´ u.c x´am tu.o.ng d¯ˆo´i `an nhˆa´t cho di chuyˆe˙’n gi˜ kh´ac Ta gia˙’ thiˆe´t c´ac v` ung n`ay d¯u˙’ thuˆ u.a hai v` ung u c x´am khˆong liˆen tu.c Nˆe´u gia˙’ thiˆe´t n`ay khˆong c´o thˆe˙’ d¯u o c x´ac d¯i.nh trˆen co so˙’ m´ `an 7.3 d¯u ´ng, ch´ ung ta s˜e ´ap du.ng c´ac k˜ y thuˆa.t phˆan d¯oa.n d¯u.o c d¯`ˆe cˆa.p c´ac Phˆ v`a 7.4 198 To´ an tu˙’ Gradient Nhˇa´c la.i l`a ∇f := fx fy Ta thu.`o.ng xˆa´p xı˙’ biˆen d¯ˆo cu˙’a to´an tu˙’ gradient ∇f bo˙’.i ∇f |fx | + |fy | ung l`a mˆo.t d¯a.i lu.o ng quan tro.ng K´ Hu.´o.ng cu˙’a vector gradient c˜ y hiˆe.u α(x, y) l`a g´oc ho p bo˙’ i vector ∇f (x, y) v`a tru.c ho`anh, t´ u c l`a tan[α(x, y)] = fy fx Trong tru.`o.ng ho p r`o.i ra.c, c´o mˆo.t sˆo´ c´ach d¯ˆe˙’ t´ınh c´ac d¯a.o h`am riˆeng fx v`a fy ; `an 4.3.3) v`a d¯´o suy to´an tu˙’ ∇f (xem Phˆ Phu.o.ng ph´ap Roberts fx := f (x, y) − f (x + 1, y + 1) = z5 − z9, fy := f (x + 1, y) − f (x, y + 1) = z6 − z8 Phu.o.ng ph´ap Sobel fx := (z7 + 2z8 + z9) − (z1 + 2z2 + z3 ), fy := (z3 + 2z6 + z9) − (z1 + 2z4 + z7 ) Nhˆ a.n x´ et 7.1.1 (i) Su˙’ du.ng c´ac mˇa.t na k´ıch thu.´o.c × t´ınh to´an c´o lo i (tˇang d¯ˆo mi.n cu˙’a a˙’nh) ho.n c´ac to´an tu˙’ k´ıch thu.´o.c × (ii) Dˆ˜e d`ang thˆa´y rˇa` ng, c´ac d¯a.o h`am riˆeng fx v`a fy phu.o.ng ph´ap Sobel x´ac d¯i.nh uy ´ rˇ`a ng, c´ac mˇa.t na tu.o.ng u ´.ng bo˙’.i a˙’nh f v`a c´ac mˇa.t na gradient H`ınh 7.4 Ch´ `an nhˆa´t f = const qua biˆe´n d¯ˆo˙’i n`ay c´o gi´a n`ay c´o tˆo˙’ng tro.ng lu o ng 0, d¯´o v` ung thuˆ tri x´am Nhu nhˆa.n x´et trˆen, viˆe.c l`am nˆo˙’i d¯u.`o.ng biˆen d¯u.o c thu c hiˆe.n bˇa` ng c´ach t´ınh d¯´ap - ˆe˙’ kha˙’o s´at tˆa´t ca˙’ c´ac hu.´o.ng c´o thˆe˙’ u ´.ng cu˙’a a˙’nh v´o.i c´ac mˇa.t na gradient n`ao d¯´o D viˆe.c x´ac d¯i.nh biˆen, t´am mˇa.t na gradient v`ong d¯u.o c su˙’ du.ng, mˆo˜i mˇa.t na x´ac d¯i.nh tu.o.ng u ´.ng cu.`o.ng d¯ˆo biˆen do.c theo mˆo.t t´am hu.´o.ng Bˆo´n kiˆe˙’u cu˙’a c´ac mˇa.t na loa.i n`ay d¯u.o c liˆe.t kˆe c´ac H`ınh 7.5, 7.6, 7.7 v`a 7.8 199 ... > |Rj |, i = j 19 7 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 2 2 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 +450 D`ong ngang ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 D`ong d¯u ´.ng −450 H`ınh 7.3: C´ac mˇa.t na ph´at hiˆe.n d`ong 7 .1. 3 T´ ach biˆ... du.ng d¯ˆe˙’ ph´at hiˆe.n c´ac d¯iˆe˙’m cˆo lˆa.p c´o t´ıch c´ac phˆ da.ng H`ınh 7.2 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 `an nhˆa´t H`ınh 7.2: Mˇa.t na ph´at hiˆe.n c´ac d¯iˆe˙’m cˆo lˆa.p v` ung thuˆ ´.ng... + 1, y + 1) = z5 − z9, fy := f (x + 1, y) − f (x, y + 1) = z6 − z8 Phu.o.ng ph´ap Sobel fx := (z7 + 2z8 + z9) − (z1 + 2z2 + z3 ), fy := (z3 + 2z6 + z9) − (z1 + 2z4 + z7 ) Nhˆ a.n x´ et 7 .1. 1