Giáo trình hỗ trợ giảng dạy môn Xử lý ảnh

Các định dạng ảnh cơ bản trong xử lý ảnh 1. Định dạng ảnh IMG

Đó là độ dài của dãy các bytes kề liền nhau mà dãy này sẽ được lặp lại một số lần nào đó.

Dãy các pixel giống nhau

Một số phương pháp biểu diễn ảnh 1. Mã loạt dài

Trong trường hợp ngược lại, vùng con gồm cả đen và trắng gọi là vùng xám lại tiếp tục được chia làm 4 vùng con tiếp. Quá trình chia dừng lại khi không thể chia tiếp được nữa, có nghĩa là vùng con chỉ chứa thuần nhất điểm đen hay trắng.

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH 1. Cải thiện ảnh dùng toán tử điểm

• Cải thiện ảnh dùng toán tử không gian 1. Làm trơn nhiễu bằng lọc tuyến tính

Để điều chỉnh độ tương phản của ảnh, ta điều chỉnh biên độ của ảnh trên toàn dải hay trên dải có giới hạn bằng cách biến đổi tuyến tính biên độ đầu vào (dùng hàm biến đổi là hàm tuyến tính) hay phi tuyến (hàm mũ hay hàm logarit). Phân ngưỡng hay dùng trong kỹ thuật in ảnh hai màu vì ảnh gần nhị phân không thể cho ra ảnh nhị phân khi quét ảnh bởi có sự xuất hiện của nhiễu do bộ cảm biến và sự biến đổi của nền.

BIẾN ĐỔI ẢNH

• Biến đổi Fourrier-TF: khái niệm và công thức
• Biến đổi Fourrier rời rạc – DFT
• Tách đường biên ảnh qua cách tiếp cận khoảng cách 1. Toán tử Robert

Biến đổi DFT tính các giá trị của biến đổi Fourrier cho một tập các giá trị trong không gian tần số được cách đều. Với các hàm liên tục, khai triển chuỗi trực giao sẽ cung cấp chuỗi các hệ số dùng trong nhiều quá trình khác nhau hay trong phân tích hàm. Theo tính toán trên, ta thấy biến đổi Fourrier biểu diễn ảnh trong không gian mới theo các hàm sine và cosine.

Vì đường biên ảnh chiếm ở dải tần số cao trong phổ của ảnh, nên ta có thể làm nổi hoặc tách đường biên ảnh qua bộ lọc thông cao. Dùng cho chức năng này, ta có thể dùng bộ lọc tương phản pha có điểm cắt tần số đủ cao để làm nổi đường biên ảnh và làm mờ các chi tiết khác của ảnh có tần số thấp. Chúng được phát triển dựa trên sự đánh giá tất cả các hướng có thể của một đường biên ảnh trong một ảnh rời rạc.

Bởi vậy thay vì chỉ áp dụng hai mặt nạ như hai phương pháp trước, tám mặt nạ đã được dùng, mỗi cái cung cấp một cạnh đường biên dọc theo một trong tám hướng có thể của vòng (xem hình 5.4).

NÉN DỮ LIỆU ẢNH

• Các loại dư thừa dữ liệu 1. Sự phân bố ký tự

Do sự phụ thuộc lẫn nhau của dữ liệu, đôi khi biết được ký hiệu (giá trị) xuất hiện tại một vị trí, đồng thời có thể đoán trước sự xuất hiện của các giá trị ở các vị trí khác nhau một cách phù hợp. Chẳng hạn, ảnh biểu diễn trong một lưới hai chiều, một số điểm ở hàng dọc trong một khối dữ lệu lại xuất hiện trong cùng vị trí ở các hàng khác nhau. Thí dụ như có ứng dụng không cần toàn bộ dữ liệu thô của ảnh mà chỉ cần các thông tin đặc trưng biểu diễn ảnh như biên ảnh hay vùng đồng nhất.

• Nén chính xác hay nén không mất thông tin (Lossless): họ này bao gồm các phương pháp nén mà sau khi giải nén ta thu được chính xác dữ liệu gốc. • Phương pháp không gian (Spatial Data Compression): các phương pháp thuộc họ này thực hiện nén bằng cách tác động trực tiếp lên việc lấy mẫu của ảnh trong miền không gian. • Phương pháp sử dụng biến đổi (Transform Coding): Gồm các phương pháp tác động lên sự biến đổi của ảnh gốc mà không tác động trực tiếp như họ trên [6].

• Các phương pháp nén thế hệ thứ nhất: Gồm các phương pháp mà mức độ tính toán là đơn giản, thí dụ như việc lấy mẫu, gán từ mã, v.

KHẢO SÁT HỆ THỐNG THỰC

• Các chức năng hỗ trợ của máy tính trong quá trình dạy học 1. Chức năng lưu trữ và xử lí thông tin
• Các quan điểm thiết kế phần mềm theo hướng dạy học với sự giúp đỡ của máy tính
• Một số tiêu chuẩn để xây dựng phần mềm hỗ trợ dạy học 1. Những tiêu chuẩn về phần cứng

Trong khoa học, mô hình hoá các quá trình lý thuyết được coi là con đường tốt nhất để huấn luyện tư duy khoa học và phương pháp giải quyết vấn để, ở mô hình hoá, ta có thể tìm thấy hầu như ở tất cả các khâu của quá trình nhận thức và khám phá điển hình đối với một người nghiên cứu. Sự xuất hiện của máy tính trong dạy học có thể giúp ích cho việc giải quyết các xung đột về nhận thức giữa cái mới và cái đã biết cũng như các vấn đề tương tự bằng cách tạo ra các thế giới chỉ tồn tại trên máy tính và tuân theo các quy luật mà lý thuyết của thế giới thực đã khẳng định. Trong tất cả các trường đại học, cao đẳng ở nước ta nói chung và ĐH Hàng Hải hiện nay việc giảng dạy các môn học hầu hết chưa theo một hệ thống bài giảng chung, mà thường là theo từng trường, từng Khoa, Bộ môn quy định, thậm chí là do giáo viên tự nghiên cứu, lựa chọn tài liệu để giảng.

- Dựa vào chương trình hỗ trợ giảng dạy mà giáo viên không phải giảng giải toàn bộ nội dung bài học từ đầu đến cuối trong giáo án của mình như trước đây mà với những nội dung trình bày trên máy chiếu giáo viên chỉ cần phân tích, giảng giải sâu hơn, mở rộng thêm nội dung đó. - Các giáo trình điện tử chỉ có vai trò là những tài liệu tham khảo đối với giáo viên hay sinh viên vì khối lượng kiến thức của nó rất lớn, cỡ chữ nhỏ, thường sử dụng thanh trượt để di chuyển giữa các nội dung nên thật bất tiện và không thể dùng nó để trình diễn bằng máy chiếu khi giảng bài. Đây là một đề tài có ứng dụng thiết thực trong quá trình quản lý và đào tạo học viên tại ĐH Hàng Hải nói riêng và các trường đại học, cao đẳng nói chung nhằm mục đích chuẩn hoá quá trình đào tạo, làm cơ sở cho việc quản lý quy trình đào tạo môn Xử lý ảnh nói riêng và các môn học nói chung, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy cũng như đào tạo sinh viên.

“Chương trình hỗ trợ giảng dạy môn học Xử lý ảnh” ra đời sẽ giúp việc ra giảng dạy được sát chương trình, giúp tiết kiệm thời gian, công sức trong quá trình nghiên cứu tiếp cận môn học của giáo viên, sinh viên, là công cụ hỗ trợ hữu hiệu cho công tác giảng dạy của Khoa CNTT trong các nhà trường.

PHÂN TÍCH HỆ THỐNG

Sơ đồ chức năng

Mục đích của chương trình là cung cấp những kiến thức cơ bản nhất về lý thuyết của môn học xử lý ảnh cho người dạy cũng như người học dựa trên một số giáo trình về xử lý ảnh hiện nay. Phần nội dung lý thuyết này không đi sâu vào các chứng minh toán học khó hiểu mà được trình bày một cách hết sức ngắn gọn, cô đọng nhưng vẫn đầy đủ về nội dung bài học. • Cho phép sử dụng nội dung phần lý thuyết của môn học Xử lý ảnh.

Giao diện chương trình trực quan, dễ sử dụng, dễ quan sát nội dung bài học.

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH

• Thiết kế nội dung
• Thiết kế các màn hình giao diện của phần mềm

• Phần bài tập của các bài học: Với mỗi chương bài giảng đều có một số bài tập đưa ra nhằm giúp cho sinh viên củng cố thêm kiến thức của bài học đó. • Phần minh hoạ cho các bài giảng lý thuyết, người sử dụng có thể hiểu được một cách trực quan của phần nội dung lý thuyết với các chức năng cơ bản của xử lý ảnh. Đối với phần ví dụ minh hoạ thì chương trình sẽ tự động trình diễn một số chức năng cơ bản của xử lý ảnh để người dùng có thể hiểu được ngay ý nghĩa của bài giảng.

- Phần minh họa các quy tắc học, đầu vào được nhập từ các file dữ liệu hoặc nhập vào từ bàn phím, chương trình sẽ đưa ra kết quả sau từng bước huấn luyện giúp người học nắm bắt tốt hơn phần lý thuyết đã được học. - Có thể cập nhật thêm bài học mới hay chỉnh sửa, thay đổi các trang của bài học đã có làm chương trình có khả năng mở rộng, ngày càng hoàn thiện về nội dung. Sau thời gian 2 tháng thực tập và 2 tháng làm đồ án với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân cộng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Giang - khoa CNTT Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự, cho đến nay thời gian để hoàn thành đồ án của mình đã kết thúc.

• Và cuối cùng là thiết kế chương trình hỗ trợ giảng dạy môn Xử lý ảnh gồm nội dung lý thuyết và chương trình mô phỏng các chức năng của xử lý ảnh. Chương trình có giao diện trực quan, dễ dàng bổ sung, sửa đổi, thực sự là một công cụ đắc lực hỗ trợ cho các giáo viên trong công tác giảng dạy nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập môn học Xử lý ảnh cho ngành CNTT của ĐH Hàng Hải nói riêng và cho các trường ĐH, CĐ nói chung. Mặc dù em đã đạt được một số kết quả nhất định nhưng do thời gian có hạn, trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế nên nội dung lý thuyết môn học chưa thật phong phú, đầy đủ, các bài tập củng cố còn ít.