XỬ lý ẢNH đề tài phương pháp phân vùng ảnh và ứng dụng thử nghiệm trên phương pháp gia tăng vùng

Welcome TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN XỬ LÝ ẢNH Đề tài: Phương pháp phân vùng ảnh ứng dụng thử nghiệm phương pháp gia tăng vùng Nhóm 7: Nguyễn Huy Tuấn Nguyễn Ngọc Tú Nguyễn Mạnh Tường Phạm Thị Trang Phạm Bá Vương Lý1do chọn đề tài Ngành công nghệ phát triển vượt bậc, nhiều lĩnh vực nhận quan tâm lớn, có xử lý ảnh Xử lý ảnh có liên quan đến nhiều ngành khác Xử lý ảnh tạo nhiều ứng dụng hữu ích thực tế Phân vùng ảnh ln đóng vai trò thường bước tiền xử lý tồn q trình trước thực thao tác khác mức cao Mục tiêu Giúp người dùng công nghệ xử lý ảnh hiểu rõ thêm phương pháp phân vùng ảnh Đưa ứng dụng thực tế phân vùng ảnh khoa học đời sống Nhiệm vụ Nghiên cứu phương pháp phân vùng ảnh theo ngưởng biên độ Nghiên cứu phương pháp phân vùng ảnh theo miền đồng Nghiên cứu phương pháp phân vùng ảnh theo kết cấu bề mặt nghiên cứu phương pháp phân vùng dựa không gian đặt trưng, khơng gian ảnh mơ hình vật lý Nội dung Chương Tổng quan xử lý ảnh Chương Khái quát phân vùng ảnh Chương Các phương pháp phân vùng ảnh 2.2 Các hướng tiếp cận phân vùng ảnh - Phân vùng ảnh chia ảnh thành vùng không trùng lắp Mỗi vùng gồm nhóm pixel liên thơng đồng theo tiêu chí Tiêu chí phụ thuộc vào mục tiêu trình phân đoạn Hình ảnh Vùng chọn thuật tốn Mơ hình học máy xử lí Đầu Xét cách tổng quát, ta chia hướng tiếp cận phân đoạn ảnh thành nhóm sau: - Dựa tính đồng ( độ tương tự mức xám thuộc tính chung điểm ảnh vùng - Phân vùng ảnh dựa biến thiên hàm độ xám mức xám ( phân vùng dựa tách biên) 2.3 Các cơng đoạn phân vùng ảnh CÔNG ĐOẠN Tiền xử lý ảnh Quá trình phân vùng ảnh CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN VÙNG • Phân vùng theo ngưỡng biên độ • Phân vùng ảnh theo miền đồng • Phân vùng ảnh theo kết cấu bề mặt Đánh nhãn cho vùng ảnh phân tách điều chỉnh cần 2.4 Một số thuộc tính ảnh điểm ảnh 2.4.1 Một số thuộc tính điểm ảnh - Giả sử có điểm ảnh X = { Pi } , Pi pixel thứ i ( i = 1,…, M*N) Có loại ảnh sau: + Ảnh đơn màu : Pi biểu diễn giá trị mức xám ( độ xám ) Kí hiệu A(Pi) X(Pi) + Ảnh đa màu ( đa phổ ) : pixel biểu diễn vecto màu mà ta gọi vecto thuộc tính XiR Pi = XiG XiB - Độ tương phản hai điểm ảnh ( S1, S2 ) = | A(S1) – A(S2) | / ( L-1) Trong L : giá trị mức xám lớn ảnh 2.4.2 Một số thuộc tính vùng ảnh - Độ đồng mức xám vùng ảnh Rk : - Trong : + card(Rk) số phần tử vùng Rk ( lực lượng vùng Rk ) + A(Pi) giá trị mức xám điểm ảnh + mi giá trị trung bình tính cơng: A(P i ) - Hàm vị từ Rk ( Pred (Rk) ) : để đo độ đồng mức xám, định nghĩa nhưE(R sau: 1,nếu k )Ɵc - Trong đó: c ngưỡng tự chọn : Pred(Rk) = vùng Rk vùng đồng Pred(Rk) = vùng Rk khơng đồng Thuộc tính tần số, thuộc tính thống kê, thuộc tính cấu trúc Chương III Các phương pháp phân vùng ảnh Phân vùng ảnh theo ngưỡng biên độ Các đặc tính đơn giản, cần thiết ảnh biên độ tính chất vật lý như: độ tương phản, độ truyền sáng, màu sắc đáp ứng phổ Như vậy, dùng ngưỡng biên độ để phân vùng biên độ đủ lớn đặc trưng cho ảnh Ví dụ: + Biên độ cảm biến ảnh hồng ngoại phản ánh vùng có nhiệt độ thấp hay vùng có nhiệt độ cao + Kỹ thuật phân ngưỡng theo biên độ có lợi ảnh nhị phân văn in, đồ họa, ảnh màu hay ảnh X-quang 1.1 Kỹ thuật lấy ngưỡng Một tham số q, gọi ngưỡng độ sáng, chọn để áp dụng cho ảnh a[m,n] theo cách sau: + Nếu a[m,n]>= a[m,n] = object = + Ngược lại a[m,n] = background = Thuật toán giả định quan tâm đến đối tượng sáng (object) hay ảnh (background) giá trị “1” “0” a Ngưỡng cố định Phương pháp chọn ngưỡng độc lập với liệu ảnh. Nếu biết trước chương trình ứng dụng làm việc với ảnh có độ tương phản cao b Ngưỡng dựa lược đồ Trong hầu hết trường hợp, ngưỡng chọn từ lược đồ độ sáng vùng hay ảnh cần phân đoạn Phương pháp phân vùng ảnh theo miền đồng Kỹ thuật phân vùng ảnh thành miền đồng dựa vào tính chất quan trọng miền ảnh Việc lựa chọn tính chất miền xác định tiêu chuẩn phân vùng Tính đồng miền ảnh điểm chủ yếu xác định tính hiệu việc phân vùng Các phương pháp phân vùng ảnh theo miền đồng thường áp dụng là: –Phương pháp tách tứ phân –Phương pháp cục –Phương pháp tổng hợp Phân vùng ảnh theo kết cấu bề mặt Kết cấu thường nhận biết bề mặt đối tượng gỗ, cát, vải vóc…Kết cấu thuật ngữ phản ánh lặp lại phần tử sợi (texel) Sự lặp lại ngẫu nhiên hay có tính chu kì gần chu kì Một texel chứa nhiều điểm ảnh Trong phân tích ảnh, kết cấu chia làm hai loại là: loại thống kê loại cấu trúc 3.1 Phương pháp thống kê Tính kết cấu ngẫu nhiên phù hợp với đặc trưng thống kê Vì vậy, người ta dùng đặc trưng ngẫu nhiên để đo như: Hàm tự tương quan(AutoCorrelation Function-ACF), biến đổi mật độ gờ, ma trận tương tranh, v.v Các đặc trưng kết cấu sợi độ thô, độ mịn hay hướng ước lượng nhờ biến đổi ảnh kỹ thuật lọc tuyến tính Một mơ hình đơn giản trường ngẫu nhiên cho việc phân tích tính kết cấu mơ tả hình 2.1 Theo cách tiếp cận hàm tự tương quan, độ thô kết cấu sợi tỉ lệ với độ rộng ACF, biểu diễn khoảng cách x0 ,y0 cho ( x0 , 0) = r(0, y0 ) = (m,n) ACF Lọc dài tương Phân tích lược Trích chọn đặc tính Đặc tính sợi Hình 2.1 Phân tích kết cấu sợi dải tương quan Trong mơ hình này, trường kết cấu sợi trước tiên giải chập lọc lấy từ đầu ACF Như vậy, r(m, n) ACF thì: U(m, n) a(m, n) =  (m, n) trường ngẫu nhiên không tương quan 3.2 Phương pháp cấu trúc Kết cấu sợi có cấu trúc texels xác định, mà xuất lặp lặp lại tuân theo luật tất định hay ngẫu nhiên Với texel phân bổ ngẫu nhiên, tính kết cấu sợi tương ứng coi yếu ( Weak ) ngược với qui luật phân bố tất định khỏe ( Strong ) Khi tính kết cấu sợi yếu, luật phân bố đo bởi: - Mật độ - Các loạt dải texel liên thông tối đa - Mật độ giá trị tương đối 3.3 Tiếp cận theo tính kết cấu Khi đối tượng xuất có tính kết cấu cao, việc phân đoạn dựa vào tính kết cấu trở nên quan trọng Nguyên nhân kết cấu sợi thường chứa mật độ cao gờ (edge) làm cho phân đoạn theo biên hiệu quả, trừ ta loại tính kết cấu Việc phân đoạn dựa vào miền đồng áp dụng cho đặt trưng kết cấu dùng để phân đoạn miền có tính kết cấu 3.4 Phương pháp gia tăng vùng Phương pháp gia tăng vùng xét lân cận điểm ảnh hạt giống Nếu thỏa mãn điều kiện độ tương đồng hợp lại thành vùng f (x, y) - f (x0, y0 ) £ Sử dụng quan hệ – lân cận Cảm ơn thầy cô bạn lắng nghe ! ... Chương Tổng quan xử lý ảnh Chương Khái quát phân vùng ảnh Chương Các phương pháp phân vùng ảnh Chương I Tổng quan xử lý ảnh 1.1 Xử lý ảnh, vấn đề xử lý ảnh 1.1.1 Xử lý ảnh gì? • Xử lý ảnh lĩnh vực... XỬ LÝ ẢNH Đề tài: Phương pháp phân vùng ảnh ứng dụng thử nghiệm phương pháp gia tăng vùng Nhóm 7: Nguyễn Huy Tuấn Nguyễn Ngọc Tú Nguyễn Mạnh Tường Phạm Thị Trang Phạm Bá Vương Lý1 do chọn đề tài. .. nghệ xử lý ảnh hiểu rõ thêm phương pháp phân vùng ảnh Đưa ứng dụng thực tế phân vùng ảnh khoa học đời sống 1 Nhiệm vụ Nghiên cứu phương pháp phân vùng ảnh theo ngưởng biên độ Nghiên cứu phương pháp