Bài giảng Xử lý ảnh - Chương 1: Giới thiệu chung về xử lý ảnh. Nội dung trình bày trong chương này gồm có: Khái niệm, các vấn đề chủ yếu của xử lý ảnh, phân tích ảnh và thị giác máy, các ứng dụng của xử lý ảnh. Mời các bạn cùng tham khảo.
đại học Bách khoa H Nội khoa công nghệ thông tin Xử lý ảnh Nguyễn Thị Hoàng Lan Email : lannth@it-hut.edu.vn N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN Chương Giới thiệu chung xử lý ảnh (Digital Image Processing) N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN Các khái niệm ã ảnh : thông tin vật thể hay quang cảnh đợc chiếu sáng mà ngời quan sát cảm nhận đợc mắt hệ thống thần kinh thị giác ã Đối tợng xử lý ảnh xử lý ảnh tự nhiên (Natural Image) - ảnh chụp, liệu ảnh có nguồn gốc từ tín hiệu ảnh đặc trng biên độ dải tần số Có phân biệt xử lý ảnh với đồ họa (graphic), mục đích đồ họa vẽ ảnh máy tính với đối tợng xử lý đồ họa ảnh vẽ - ảnh nhân tạo ã Hệ thống xử lý ảnh thu nhận (capture) khung cảnh ảnh đầu vào, thực phép xử lý để tạo ảnh đầu thỏa mÃn yêu cầu cảm thụ (hiệu chỉnh sửa chữa, cải thiện) thực trình phân tích rút đặc trng ảnh phép hiểu đợc nội dung khung cảnh ảnh N.T Hong Lan - ĐHBK HN Khái niệm: ảnh tĩnh chuỗi ảnh Ảnh đơn (Image): biểu diễn hàm độ chói biến tọa độ mặt phẳng ảnh I(x,y) y Chuỗi ảnh (Sequence Image): Hàm độ chói biến tọa độ mặt phẳng biến thời gian I(x,y,t) y x t x N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN Khái niệm ảnh tĩnh, phép xử lý ¶nh sè BiĨu diƠn : ma trËn sè liƯu - ¶nh nhị phân : bit/pixel - ảnh xám : bits/pixel - ảnh màu : 16, 24 bits/pixel RGB, YUV, HSL, YCbCr Xử lý : Hiển thị soạn thảo (Editing), phép toán điểm ảnh (Point operations), loại lọc (Filtering), phân vùng ảnh (segmentation), xử lý hình häc, (Geometric transform) N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN Khái niệm chuỗi ảnh động (sequence image) video • Video : chuỗi frame ảnh (khung hình), quan hệ thời gian frame biểu diễn ảnh động ã Tần số độ phân giải - NTSC ( US, Japon): 525 lines, 60 frames/s, 30 images/s - PAL (EU): 625 lines, 50 frames/s, 25 images/s time - SECAM (France): 625 lines, 50 frames/s, 25 images/s - Film : 24 images/s N.T Hồng Lan - ĐHBK HN Các ví dụ tín hiệu ảnh số biểu diễn ảnh số Ảnh số: Tín hiệu số 2D pixel or pel Video số: Tín hiệu ảnh số 3D colors: combination of RGB y t x N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN Các ví dụ biểu diễn ảnh số N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN Sơ đồ khối hệ thng x lý nh Khung cảnh, đối tợng, ảnh quang häc Q uang häc TÝn hiƯu Bé c¶m ¶nh Sè hóa biến ảnh (cam era) ả nh liên tục D ữ liệu ảnh ảnh số ảnh đ xử lý Xử lý phân tích M iêu tả ảnh, ảnh đôi tợng ảnh, đặc trng ảnh Nén, lu trữ truyền ảnh N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN Các vấn đề chủ yếu xử lý ảnh • Thu nhận ảnh, chụp ảnh số hóa ảnh - Hệ thống chụp ảnh (camera) tín hiệu ảnh - Hệ thống số hóa ảnh: lấy mẫu, lượng tử hóa - Phân tích ảnh thị giác máy - Cải thiện nâng cấp ảnh, sửa lỗi, khôi phục ảnh Phân tách đặc trưng : tách biên, phân vùng ảnh Biểu diễn xử lý đặc trưng hình dạng đối tượng ảnh Nhận dạng đối tượng ảnh, phân tích cảnh hiểu ảnh - Mã hóa, nén ảnh Các phương pháp nén chuẩn nén N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN 10 Phân tớch nh v th giỏc mỏy ã Cải thiện, nâng cấp ảnh - Cải thiện tăng cờng độ cảm thụ : thay đổi độ tơng phản, hiệu chỉnh, sửa chữa, phục chế ảnh - Cải thiện nâng cao chất lợng ảnh : lọc nhiễu, lọc tăng độ nét ã - Xử lý phân tích thị giác máy Phát tách biên (cạnh) ảnh Phân vùng ảnh ứng dụng nhận dạng phân tích cảnh ã - Biểu diễn đối tợng ảnh nhị phân xử lý ảnh nhị phân Biểu diễn mà hoá ảnh nhị phân Các phép xử lý hình thể, biến đổi hình dạng Các phơng pháp tìm xơng đối tợng ảnh làm mảnh Các biểu diễn tham số hình dạng N.T Hong Lan - ĐHBK HN 11 Các ứng dụng xử lý ảnh • • • • • • • • ã ã Thông tin ảnh, truyền thông ảnh Xử lý ảnh vệ tinh, viễn thám Thiên văn, nghiên cứu không gian, vũ trụ, Địa chất thăm dò Ngời máy, tự động hoá Máy thông minh, thị giác máy nhân tạo Sinh häc, y häc VËt lý, Ho¸ häc Gi¸m s¸t kiểm soát, Quân Xử lý ảnh phục vụ sèng N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN 12 Các ứng dụng chủ yếu xử lý chuỗi ảnh động • • • • • • • • Nén video, truyền thơng video, truyền hình số Giám sát theo dõi phát chuyển động, Điều khiển lưu lượng chuyển động, Xử lý ảnh vệ tinh, ảnh viễn thám, Người máy chuyển động, Quốc phòng an ninh, Y sinh học Vật lý … N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN 13 ... I(x,y,t) y x t x N.T Hoàng Lan - ĐHBK HN Khái niệm ảnh tĩnh, phép xử lý ¶nh sè BiĨu diƠn : ma trËn sè liƯu - ảnh nhị phân : bit/pixel - ảnh xám : bits/pixel - ảnh màu : 16 , 24 bits/pixel RGB,... Hồng Lan - ĐHBK HN Các vấn đề chủ yếu xử lý ảnh • Thu nhận ảnh, chụp ảnh số hóa ảnh - Hệ thống chụp ảnh (camera) tín hiệu ảnh - Hệ thống số hóa ảnh: lấy mẫu, lượng tử hóa - Phân tích ảnh thị giác... hoá Máy thông minh, thị giác máy nhân tạo Sinh học, y học Vật lý, Hoá học Giám sát kiểm soát, Quân Xử lý ảnh phục vơ cc sèng N.T Hồng Lan - ĐHBK HN 12 Các ứng dụng chủ yếu xử lý chuỗi ảnh động