1 23 Lọc trung vị = 4 5
CHƯƠNG 4: PHÂN ĐOẠN VÀ PHÁT HIỆN BIÊN 4.1-Giới thiệu
4.1-Giới thiệu
Xác định các đối tượng trong ảnh là cơ bản đối với hầu hết các ứng dụng liên quan đến xử lý ảnh bằng máy tính. Công việc này được gọi là phân đoạn ảnh, phân đoạn nhằm phân chia đối tượng cần khảo sát ra khỏi phần nội dung của ảnh: phân tách những đối tượng tiếp giáp nhau và phân tách các đối tượng riêng biệt thành các đối tượng con để
phục vụ cho những bước tiếp theo.
Vì lượng thông tin trong ảnh là lớn, trong khi đa số ứng dụng chỉ cần một số thông tin dặc trưng nào đó, phân đoạn ảnh là quá trình làm giảm lượng thông tin khổng lồ mà vẫn giữđược các đặc trưng cần thiết.
-Phân đoạn (Segmentation)
Phân đoạn ảnh nhằm phân tích ảnh thành những thành phần có cùng tính chất nào đó dựa theo biên hay các vùng liên thông. Tiêu chuẩn để xác định các vùng liên thông có thể là cùng mức xám, cùng màu hay cùng độ nhám…
Các kỹ thuật phân đoạn:
+ Phân đoạn dựa theo miền đồng nhất + Phân đoạn dựa vào biên
+ Phân đoạn dựa vào ngưỡng biên độ + Phân đoạn theo kết cấu (texture) -Phát hiện biên
Biên là vấn đề quan trọng trong trích chọn đặc điểm nhằm tiến tới hiểu ảnh. Cho đến nay chưa có định nghĩa chính xác về biên, trong mỗi ứng dụng người ta đưa ra các độ đo khác nhau về biên, một trong các độ đo đó là độ đo về sự thay đổi đột ngột về cấp xám.
Biên là gì:
Một điểm ảnh được coi là biên nếu ở đó có sự thay đổi đột ngột về mức xám.
Tập hợp các điểm biên tạo thành biên hay đường bao của ảnh (boundary). Thí dụ
trong một ảnh nhị phân, một điểm có thể gọi là biên nếu đó là điểm đen và có ít nhất một
điểm trắng lân cận. Phát hiện biên một cách lý tưởng là xác định được tất cả các đường bao trong đối tượng.
Việc nhận dạng đối tượng phụ thuộc rất nhiều vào các đặc trưng trích chọn và các
đặc trưng này chủ yếu được trích chọn từ biên.
Phát hiện biên phục vụ cho mục đích phân đoạn và nhận dạng Người ta thường sử dụng 2 phương pháp phát hiện biên sau: + Phương pháp phát hiện biên trực tiếp:
Phương pháp này làm nổi biên nhờ sự biến thiên mức xám của ảnh, kỹ thuật chủ yếu ở đây là kỹ thuật đạo hàm. Nếu lấy đạo hàm bậc nhất của ảnh ta có kỹ thuật gradian, nếu lấy đạo hàm bậc hai của ảnh ta có kỹ thuật Laplace.
+ Phương pháp phát hiện biên gián tiếp:
Nếu bằng cách nào đó ta phân được ảnh thành các vùng, ranh giới giữa các vùng chính là biên. Kỹ thuật dò biên và phân vùng ảnh là hai bài toán đối ngẫu nhau. Vì dò biên để thực hiện phân lớp đối tượng mà khi đã phân lớp xong nghĩa là đã phân vùng ảnh đã được phân lớp thành các đối tượng ta có thể phát hiện được biên.
Phương pháp phát hiện biên trực tiếp tỏ ra khá hiệu quả và ít chịu ảnh hưởng của nhiễu, xong nếu sự biến thiên độ sáng không đột ngột, phương pháp này tỏ ra kém hiệu quả.
Phương pháp dò biên gián tiếp tuy khó cài đặt song lại áp dụng khá tốt cho sự biến thiên độ sáng nhỏ.
Cách phân loại khác của phát hiện biên: Phát hiện biên cổ điển
Tuyến tính Đạo hàm bậc 1 Đạo hàm bậc 2 Phi tuyến Các phương pháp la bàn Chóp tứ giác Nới lỏng Phát hiện biên nâng cao
Canny Shen và Castle Hildrich Một số các định nghĩa - Các điểm 4 và 8-láng giềng
Giả sử (i,j) là một điểm ảnh, các điểm 4-láng giềng là các điểm kề trên, dưới, trái, phải của (i,j):
N4(i,j) = {(i’,j’) : |i-i’|+|j-j’| = 1}, và những điểm 8-láng giềng gồm: P3 P2 P1 P4 P P0 P5 P6 P7 0 1 2 3 4 5 6 7
N8(i,j) = {(i’,j’) : max(|i-i’|,|j-j’|) =1}. P0, P1,..., P7 là các 8 láng giềng của P P0, P2,P4, P6 là các 4 láng giềng của P
N4={I(i-1, j), I(i+1, j), I(i, j-1), I(i, j+1)}
N8 =N4 ∪{I(i+1, j-1), I(i-1, j-1), I(i-1, j+1), I(i+1, j+1)} Chain Code (Mã xích)
Các vecto giữa các điểm biên liên tiếp được mã hoá, sử dụng 8 hướng (từ 0-7), mỗi hướng được mã hoá bởi 3 bit. Mã xích chứa điểm bắt đầu theo sau bởi chuỗi các từ mã.
A 111 110 000 001 000 110 101 100 011 001
4.2-Các phương pháp phân đoạn