ĐỀ CƢƠNG MÔN HỌC: Xử lý ảnh

ĐỀ CƢƠNG MƠN HỌC: Xử lý ảnh Thơng tin giảng viên: Giảng viên thứ 1: - Họ tên: Lưu Thị Bích Hương - Chức danh, học hàm, học vị: Giảng viên, P.tổ trưởng chuyên môn, Ths - Thời gian, địa điểm làm việc: tổ khoa học máy tính - Địa liên hệ: Khoa Cơng nghệ thơng tin – Trường ĐHSP Hà Nội - Điện thoại: 0966 170 888, email: bichhuongsp2@yahoo.com Giảng viên thứ 2: - Họ tên: Nguyễn Quang Thành - Chức danh, học hàm, học vị: Giảng viên - Thời gian, địa điểm làm việc: tổ Khoa học máy tính - Địa liên hệ: Khoa Công nghệ thông tin – Trường ĐHSP Hà Nội - Điện thoại: 0982603292, email: thanhnguyennqt@gmail.com Thông tin môn học - Tên môn học: Xử lý ảnh - Mã mơn học: ST124 - Số tín chỉ: - Loại môn học: + Bắt buộc (Tự chon): Tự chọn + Điều kiện tiên quyết: Xử lý tín hiệu số - Giờ tín hoạt động học tập: + Học lý thuyết lớp: 24 + Bài tập lớp: + Xêmina, thảo luận lớp: + Thực hành phịng thí nghiệm, phòng máy, sân bãi: + Thực tập thực tế: + Hoạt động nhóm: 30 + Tự học, tự nghiên cứu: 30 - Đơn vị phụ trách môn học: + Bộ mơn: Khoa học máy tính + Khoa Cơng nghệ thơng tin Mục tiêu môn học - Kiến thức: Môn học nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức phương pháp xử lý ảnh số, cấu hình số hệ thống xử lý ảnh ý nghĩa ứng dụng xử lý ảnh nhiều lĩnh vực - Kỹ năng: - Thái độ học tập: - - Các mục tiêu khác: o Góp phần phát triển kỹ cộng tác, làm việc nhóm o Góp phần phát triển kỹ tư sáng tạo, khám phá tìm tịi o Góp phần trau dồi, phát triển lực đánh giá o Góp phần rèn kỹ lập kế hoạch, tổ chức, quản lý, theo dõi kiểm tra việc thực chương trình học tập Tóm tắt nội dung mơn học Tổng quan xử lý ảnh, hệ thống xử lý tín hiệu hai chiều, phép biến đổi ảnh, kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Một số phương pháp phát biên tìm xương Các kỹ thuật hậu xử lý ứng dụng xử lý ảnh Nội dung chi tiết mơn học Hình thức tổ chức dạy Nội dung Số tiết Yêu cầu Thời gian, sinh viên địa Ghi học điểm Chƣơng 1: Tổng quan xử lý ảnh 1.1 Xử lý ảnh, vấn đề xử lý ảnh 1.1.1 Xử lý ảnh gì? 1.1.2 Các tốn vấn đề xử lý ảnh 1.1.2.1 Một số khái niệm Đọc học 1.1.2.2 Các toán xử liệu 1, lý ảnh Lý thuyết 1.1.2.3 Nắn chỉnh biến dạng 1.1.2.4 Khử nhiễu 1.1.2.5 Chỉnh mức xám 1.1.2.6 Phân tích ảnh 1.1.2.7 Nhận dạng 1.1.2.8 Nén ảnh 1.1.2.9 Mơ hình hóa ảnh 1.2 Thu nhận biểu diễn ảnh 1.2.1 Màu sắc 1.2.1.1 Mô hình màu RGB (Red, Green, Bule) 1.2.1.2 Mơ hình màu CMY chương 1, 2– chương chương Lớp học (Cyan, Magenta, Yellow) 1.2.1.3 Mơ hình màu HSV (Hue, Saturation, Value) 1.2.1.4 Mơ hình màu HLS 1.2.2 Thu nhận, thiết bị thu nhận ảnh 1.2.2.1 Giai đoạn lấy mẫu 1.2.2.2 Lượng tử hóa 1.2.3 Biểu diễn ảnh 1.2.3.1 Mơ hình Raster 1.2.3.2 Mơ hình Vector Chƣơng 2: Hệ thống xử lý tín hiệu hai chiều 2.1 Tín hiệu hai chiều liên tục rời rạc 2.1.1 Xung Dirac 2.1.2 Xung đơn vị Lý thuyết 2.1.3 Tín hiệu đơn vị 2.1.4 Bước nhảy đơn vị 2.1.5 Hàm mũ tín hiệu hình sin 2.2 Hệ thống xử lý tín hiệu hai chiều Đọc học liệu Lớp chương 3, học 2.2.1 Hệ thống tuyến tính bất biến 2.2.2 Đáp ứng xung tổng chập 2.2.3 Ghép nối hệ thống tuyến tính 2.3 Phép biến đổi fourier biến đổi Z 2.3.1 Phép biến đổi Fourier 2.3.2 Phép biến đổi Z Chƣơng : Các phép biến đổi ảnh Đọc học 3.1 Ma trận trực giao ma trận Lý thuyết unitar 3.2 Phép biến đổi unitar chiều liệu Lớp chương 3, học 3.3 Phép biến đổi unitar chiều 3.4 Phép biến đổi Fourier unitar Chƣơng 4: Các kỹ thuật nâng Đọc học cao chất lƣợng ảnh liệu Lý thuyết 4.1 Các kỹ thuật không phụ thuộc không gian 4.1.1 Giới thiệu chương 2, chương Lớp học 4.1.2 Tăng giảm độ sáng 4.1.3 Tách ngưỡng 4.1.4 Bó cụm 4.1.5 Cân histogram 4.1.6 Kỹ thuật tìm tách ngưỡng tự động 4.1.7 Biến đổi cấp xám tổng thể 4.2 Các kỹ thuật phụ thuộc không gian 4.2.1 Phép nhân chập mẫu 4.2.2 Một số mẫu thông dụng 4.2.3 Lọc trung vị 4.2.4 Lọc trung bình 4.2.5 Lọc trung bình theo k giá trị gần 4.3 Các phép tốn hình thái học 4.3.1 Các phép tốn hình thái 4.3.2 Một số tính chất phép tốn hình thái Đọc học Chƣơng 5: Biên phƣơng Lý thuyết pháp phát biên 5.1 Giới thiệu liệu chương 3, Lớp học 5.2 Các phương pháp phát biên trực tiếp 5.2.1 Kỹ thuật phát biên Gradient 5.2.1.1 Kỹ thuật Prewitt 5.2.1.2 Kỹ thuật Sobel 5.2.1.3 Kỹ thuật la bàn 5.2.2 Kỹ thuật phát biên Laplace 5.2.3 Kỹ thuật Canny 5.3 Phát biên gián tiếp 5.3.1 Một số khái niệm 5.3.2 Chu tuyến đối tượng ảnh 5.3.3 Thuật tốn dị biên tổng qt 5.4 Phát biên dựa vào trung bình cục 5.4.1 Biên độ biến đổi mức xám 5.4.2 Phát biên dựa vào trung bình cục 5.5 Phát biên dựa vào phép tốn hình thái chương 5.5.1 Xấp xỉ xấp xỉ đối tượng ảnh 5.5.1 Thuật tốn phát biên dựa vào phép tốn hình thái Chƣơng 6: Xƣơng kỹ thuật tìm xƣơng 6.1 Giới thiệu 6.2 Tìm xương dựa làm mảnh 6.2.1 Sơ lược thuật toán làm mảnh 6.2.2 Một số thuật toán làm mảnh Lý thuyết Đọc học liệu chương 6.3 Tìm xương khơng dựa làm Lớp học mảnh 6.3.1 Khái quát lược đồ Voronoi 6.3.2 Trục trung vị Voronoi rời rạc 6.3.3 Xương Voronoi rời rạc 6.3.4 Thuật tốn tìm xương Đọc học Chƣơng 7: Các kỹ thuật hậu xử Lý thuyết lý liệu chương 5, Lớp học 7.1 Rút gọn số lượng điểm biểu chương diễn 7.1.1 Giới thiệu 7.1.2 Thuật toán Douglas Peucker 7.1.2.1 Ý tưởng 7.1.2.2 Chương trình 7.1.3 Thuật tốn Band width 7.1.3.1 Ý tưởng 7.1.3.2 Chương trình 7.1.4 Thuật tốn Angles 7.1.4.1 Ý tưởng 7.1.4.2 Chương trình 7.2 Xấp xỉ đa giác hình sở 7.2.1 Xấp xỉ đa giác theo bất biến đồng dạng 7.2.1.1 Xấp xỉ đa giác đường tròn 7.2.1.2 Xấp xỉ đa giác ellipse 7.2.1.3 Xấp xỉ đa giác hình chữ nhật 7.2.1.4 Xấp xỉ đa giác đa giác n cạnh 7.2.2 Xấp xỉ đa giác theo bất biến aphin 7.3 Biến đổi HOUGH 7.3.1 Biến đổi Hongh cho đường thẳng 7.3.2 Biến đổi Hough cho đường thẳng tọa độ cực Chƣơng 8: Ứng dụng xử lý ảnh 8.1 Phát góc nghiêng văn dựa vào chu tuyến 8.1.1 Tính tốn kích thước chủ đạo đối tượng ảnh Đọc học 8.1.2 Biến đổi Hough phát liệu góc nghiêng văn Lý thuyết 8.1.2.1 Áp dụng biến đổi Hough phát góc nghiêng văn 8.1.2.2 Thuật tốn phát hiệu chỉnh góc nghiêng văn 8.1.2.3 Thực nghiệm kết chương 6, chương Lớp học 8.2 Phân tích trang tài liệu 8.2.1 Quan hệ Q 8.2.2 Phân tích trang văn nhờ khoảng Hausdorff cách quan hệ Q 8.2.3 Phân tích trang văn dựa vào mẫu 8.2.3.1 Đánh giá độ lệch cấu trúc văn theo mẫu 8.2.3.2 Thuật tốn phân tích trang văn dựa vào mẫu 8.3 Cắt chữ in dính dựa vào chu tuyến 8.3.1 Đặt vấn đề 8.3.2 Một số khái niệm 8.3.3 Thuật tốn cắt chữ in dính dựa vào chu tuyến 8.3.3.1 Phân tích tốn 8.3.3.2 Thuật tốn CHARACTER Cut cắt chữ in dính dựa vào chu tuyến 8.4 Nhận dạng chữ viết 8.5 Tách đối tượng hình học phiếu điều tra dạng dấu 8.5.1 Giới thiệu 8.5.2 Tách đối tượng nhờ sử dụng chu tuyến 8.6 Tách bảng dựa tập hình chữ nhật rời rạc 8.7 Phát đối tượng chuyển động 8.7.1 Phát đối tượng chuyển động dựa theo hướng tiếp cận trừ khung hình liền kề 8.7.2 Phát đối tượng chuyển động theo hướng tiếp cận kết hợp 8.7.2.1 Trừ ảnh đánh dấu Iwb 8.7.2.2 Lọc nhiễu phát độ dịch chuyển 8.7.2.3 Phát biên ảnh đa cấp xám Igc 8.7.2.4 Kết hợp ảnh Igc với Iwb Xêmina, Trình bày thảo luận đề tài thảo luận giao Nắm Lớp vững lý học, thuyết nhóm chương 1, hoạt 2, 3, 4, 5, động 6, 7, 8, Thư viện, Tự học, tự nghiên Thực đề tài cứu 60 Đọc học liệu 1, 2, nhà, 3, nhóm hoạt động Các đề tài giao sinh viên tự nghiên cứu báo cáo kết quả, đề tài có hai sinh viên thực hiện: Hãy tìm hiểu đề tài xây dựng chương trình minh họa ngơn ngữ tùy ý: Biến đổi Hough, ứng dụng để phát số đối tượng ảnh Các kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh không phụ thuộc không gian Các kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh phụ thuộc không gian Cải thiện ảnh lọc Gauss Co ảnh kỹ thuật ăn mòn erosion Dùng kỹ thuật lọc trung vị sử dụng lọc chữ thập kích thước3x3 5x5 Việc xếp điểm theo thuật toán tuỳ chọn (chọn đơn giản, chèn tuyến tính hay đổi chỗ) Giãn ảnh dùng kỹ thuật dilation 8 Khảo sát xây dựng ứng dụng lọc phi tuyến cải thiện lọc nhiễu Đánh giá ứng dụng lọc phi tuyến với ảnh đa cấp xám Kĩ thuật tìm xương dựa làm mảnh xử lí ảnh 10.Kĩ thuật tìm xương khơng dựa làm mảnh xử lí ảnh 11.Nâng cao chất lượng ảnh phương pháp biến đổi lược đồ mức xám 12.Phân loại nhiễu Tìm hiểu phương pháp lọc làm trơn có hiệu tốt nhiễu sạn (salt and pepper) Thử nghiệm với ảnh 24 bit 13.Phát biên sử dụng số toán tử tiêu biểu sử dụng đạo hàm bậc 14.Phát biên sử dụng số toán tử tiêu biểu sử dụng đạo hàm bậc hai 15.Phương pháp giấu tin LSB (Least Signification Bit) Thử nghiệm với ảnh 24 bit 16.Phương pháp histogram equalization histogram matching Chương trình thử nghiệm với ảnh đa mức xám Có thể nói cách áp dụng phương pháp nêu ảnh màu (24 bit)? 17.Tìm hiểu thuật toán sử dụng mặt nạ để làm rõ đường biên ảnh Áp dụng cho ảnh 24 bit 18.Tìm hiểu vấn đề nén liệu ảnh số, phương pháp mã hóa khơng mát thơng tin Xây dựng ứng dụng nén liệu ảnh xám thuật tốn mã hóa huffman Khảo sát trường hợp giải thích đánh giá chất lượng nén thuật tốn mã hóa huffman 19.Tìm hiểu cơng nghệ nén JPG, chuẩn JPG loại JPG 20 21.Tìm hiểu tác dụng phân vùng ảnh phân tích ảnh Trình bày ứng dụng thử nghiệm kỹ thuật cụ thể phân tách vùng ảnh 22.Tìm hiểu thuật tốn Background-symmetry xác định ngưỡng để phân đoạn ảnh Thử nghiệm với ảnh đa mức xám 23.Tìm hiểu thuật tốn gom cụm ISODATA cài đặt chương trình minh họa 24.Tìm hiểu thuật toán gom cụm K-means cài đặt chương trình minh họa 25.Tìm hiểu thuật tốn tam giác (triangle) xác định ngưỡng để phân đoạn ảnh Thử nghiệm với ảnh đa mức xám 26.Tìm hiểu khảo sát ứng dụng kỹ thuật làm mảnh đối tượng ảnh nhị phân 27.Tìm hiểu phân tích lọc co, dãn, đóng, mở, ảnh nhị phân ảnh đa mức xám Xây dựng ứng dụng thử nghiệm ảnh nhị phân ảnh đa mức xám 28.Tìm hiểu phân tích lọc co, dãn, đóng, mở, ảnh màu 24 bit mối liên quan phép xử lý ảnh nhị phân Xây dựng ứng dụng thử nghiệm lọc co dãn ảnh màu 24 bit 29.Tìm hiểu vấn đề số hóa ảnh (lấy mẫu lượng tử hóa ảnh), khảo sát giải thích ứng dụng thực tế kỹ thuật số hóa cơng nghệ CCD liên quan đến chất lượng chụp ảnh số camera số 30.Tìm hiểu loại nhiễu tác động lên ảnh phương pháp lọc nhiễu 31.Tìm hiểu phương pháp đối sánh ứng dụng nhận dạng đối tượng ảnh 32.Tìm hiểu phương pháp thống kê nhận dạng đối tượng ảnh 33.Tìm hiểu phương pháp phân tích xử lý kết cấu (texture) khảo sát ứng dụng phân vùng ảnh dựa xử lý kết cấu 34.Tìm hiểu vấn đề phân tích ảnh giải pháp Tìm hiểu phân tích ứng dụng cụ thể 35.Xử lý cường độ sáng chỉnh ảnh âm Học liệu Đỗ Năng Tồn, Phạm Việt Bình, “Giáo trình xử lý ảnh”, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2008 2 Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thuỷ , “Nhập môn xử lý ảnh số”, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2008 M.Kurt “Traitement numÐrique des images‟‟, Press Polytechniques et Universitaires Romandes, Diffusion Paris 1994 W.K Pratt „ Digital Image Processing‟ , Jonh Wiley & Sons, New York 1991 A.K Jain “Fundamental of Digital Image Processing”, Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1989 D.H.Ballard and C.M.Brown “Computer Vision”, Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1984 R.Dapoigny “Traitement dimages et Architectures parallÌles”, Addision - Wesley, France, 1994 B.Janhne “Digital Image Processing”, Springer, New York, 1995 Kế hoạch giảng dạy Sinh viên tự học, Giảng viên lên lớp (tiết) tự nghiên cứu (tiết) Tuần Lý Minh Thực Xêmina, Chuẩn Bài tập thuyết họa, ôn hành, thảo luận bị tự nhà, tập, kiểm tập học tập lớn tra 2 2 2 2 2 2 Tổng 2 2 2 2 10 2 11 2 12 2 13 2 14 2 15 2 30 30 Tổng 24 cộng Yêu cầu giảng viên môn học - Sinh viên phải tham gia đủ 80% lớp Phải hoàn thành đề tài giao chương trình Phƣơng pháp hình thức kiểm tra đánh giá mơn học Hình thức Tỉ lệ Bài tập cá nhân tuần 10% Bài tập nhóm tháng 10% Bài tập lớn học kỳ 10% Thi cuối kỳ (vấn đáp) 70% Hà Nội, ngày….tháng 10 năm 2012 GIẢNG VIÊN GIẢNG VIÊN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Lƣu Thị Bích Hƣơng P TRƯỞNG BỘ MƠN P TRƯỞNG KHOA Lƣu Thị Bích Hƣơng Trần Tuấn Vinh ... Chƣơng 2: Hệ thống xử lý tín hiệu hai chiều 2.1 Tín hiệu hai chiều liên tục rời rạc 2.1.1 Xung Dirac 2.1.2 Xung đơn vị Lý thuyết 2.1.3 Tín hiệu đơn vị 2.1.4 Bước nhảy đơn vị 2.1.5 Hàm mũ tín hiệu... thuật, 2008 2 Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thuỷ , “Nhập môn xử lý ảnh số”, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2008 M.Kurt “Traitement numÐrique des images‟‟, Press Polytechniques et Universitaires Romandes,... hiệu hai chiều Đọc học liệu Lớp chương 3, học 2.2.1 Hệ thống tuyến tính bất biến 2.2.2 Đáp ứng xung tổng chập 2.2.3 Ghép nối hệ thống tuyến tính 2.3 Phép biến đổi fourier biến đổi Z 2.3.1 Phép