Việc lọc nhiễu ảnh là vấn đề tất yếu phải xử lý trong quá trình xử lý ảnh viễn thám. Trong thực nghiệm, chọn ba ảnh giống nhau và làm mờở các vị trí khác nhau tùy ý, sau đó thêm nhiễu vào các ảnh. Tuy nhiên, có hai vấn đề cần đề cập ở đây là chúng ta lọc nhiễu trước hay lọc nhiễu sau khi fusion. Nếu lọc nhiễu trước fusion thì có thể một số mức pixel hay mức đặc trưng sẽ bị mất đi nếu chúng ta áp dụng lọc không phù hợp, dẫn đến chi tiết ảnh sau khi trộn thu lại không hiệu quả. Ngược lại, nếu lọc nhiễu sau thì ảnh fusion sẽ có mật độ nhiễu cao hơn so với ảnh gốc, do vậy quá trình lọc sẽ khó khăn hơn. Sau đây, chúng ta sẽ mô phỏng hai cách để đưa ra đánh giá chính xác về hiệu quả của hai phương pháp này.
7.4.3.1 Lọc nhiễu ảnh trước khi fusion
Giả sử ta chọn nhiễu muối tiêu (salt and pepper) để tiến hành thực nghiệm. Quá trình thực nghiệm như sau:
Trước tiên, thực hiện làm mờảnh, các điểm làm mờ ảnh được thực hiện như trong bảng 7.1. Tiếp theo, tiến hành cộng nhiễu muối tiêu vào ảnh với mật độ nhiễu là 0.05. Kết quả thu được từ các ảnh nhiễu so với ảnh gốc thông qua tỷ số RMSE được thống kê trong bảng 7.15.
Bảng 7.15: Bảng tỷ số RMSE của ba ảnh ngõ vào bị nhiễu muối tiêu so với ảnh gốc
Ảnh 1 Ảnh 2 Ảnh 3
RMSE= 31.0235 RMSE = 31.2685 RMSE = 30.8824 với RMSE là tỷ số của ảnh mờ ngõ vào bị nhiễu so với ảnh gốc. Sau đó, tiến hành lọc nhiễu bằng phương pháp lọc Median cửa sổ 5 x 5. Kết quả của lọc được liệt kê trong bảng 7.16.
Bảng 7.16: Đánh giá kết quả lọc nhiễu muối tiêu của ba ảnh ngõ vào thông qua tỷ số RMSE so với ảnh gốc
Ảnh 1 Ảnh 2 Ảnh 3
RMSE = 13.4799 RMSE = 13.4728 RMSE = 13.3651 Với kết quả lọc này đã giảm đi xấp xỉ 56,55% nhiễu so với kết quả của bảng 7.15. Bước tiếp theo, chúng ta sẽ thực hiện fusion. Quá trình thực hiện cho kết quả như trong bảng 7.17:
Bảng 7.17: Bảng đánh giá kết quả các phương pháp fusion trong trường hợp lọc nhiễu trước khi fusion
Phương pháp fusion Fusion cấu trúc thứ bậc RMSE Fusion cấu trúc tổng hợp RMSE Laplacian pyramid (chọn tỷ lệ 3, giá trị 5/16) 13.1270 (t=3.70914) 13.3050 (t=2.53045) CEMIF (chọn ảnh 1, kích thước mặt nạ 11) 13.1325 (t=1.52758) 13.3426 (t=1.0728) Spatial frequency (chọn kích thước khối 8, ngưỡng 1) 13.2005 (t=0.884089) 13.4608 (t=0.641096) Wavelet (chọn họ dau6, mức tỷ lệ 5) 13.2292 (t=4.17345) 13.3676 (t=2.7255) PCA 13.2719 (t=0.365516) 13.2782 (t=0.208625) Kết quả thu được ở bảng 7.17 nếu đem so sánh phần fusion cấu trúc thứ bậc ở bảng 7.14 thì thứ tự hiệu quả của các phương pháp fusion có sự thay đổi. Điều này chứng tỏ nhiễu cũng ảnh hưởng đến các phương pháp fusion. Đối với mỗi phương pháp, phải chọn các giá trị, mức tỷ lệ hay cửa sổ, kích thước khối. Việc chọn lựa này phụ thuộc rất nhiều vào cường độ pixel, mật độ nhiễu, phương sai. Hình 7.9 là kết quả quá trình lọc nhiễu, chỗ ô vuông là phần bị làm mờ đi.
Hình 7.9: Mô phỏng ảnh nhiễu muối tiêu và kết quả lọc nhiễu median cửa sổ 5 x 5: (a1): ảnh vào 1 được làm mờ và cộng nhiễu, (a2): ảnh vào 2 được làm mờ và cộng nhiễu, (a3): ảnh vào 3 được làm mờ và cộng nhiễu, (b1): ảnh vào 1 được lọc nhiễu,
(b2): ảnh vào 2 được lọc nhiễu, (b3): ảnh vào 3 được lọc nhiễu (a1) (a3) (b1) (b2) (b3) (a2)
7.4.3.2Lọc nhiễu ảnh sau khi fusion
Quá trình thực hiện ảnh mờ và cộng nhiễu muối tiêu cũng thực hiện như phần lọc nhiễu ảnh trước khi fusion. Tuy nhiên, phần lọc nhiễu các ảnh vào thì không thực hiện và chỉ thực hiện chúng ở giai đoạn sau cùng. Lọc nhiễu này cũng sử dụng lọc Median cửa sổ 5 x 5. Quá trình thực nghiệm thu được kết quả như trong bảng 7.18.
Bảng 7.18: Kết quả các phương pháp fusion trường hợp lọc nhiễu sau khi fusion Fusion cấu trúc thứ bậc RMSE Fusion cấu trúc tổng hợp RMSE Phương pháp fusion Chưa lọc Đã lọc Chưa lọc Đã lọc PCA 20.2826 (t=0.357875) 13.3915 18.146 (t=0.208098) 13.439 Spatial frequency (chọn kích thước khối 8, ngưỡng 1) 25.7432 (t=0.864137) 13.3952 60.0825 (t=0.61997) 46.4848 CEMIF (chọn ảnh 1, kích thước mặt nạ 11) 37.5096 (t=1.48578) 13.6101 33.108 (t=1.05114) 13.5851 Laplacian pyramid (chọn tỷ lệ 3, giá trị 5/16) 44.0547 (t=3.68530) 14.0627 35.006 (t=2.49612) 13.5616 Wavelet (chọn họ dau6, mức tỷ lệ 5) 39.0868 (t=3.95030) 15.0972 33.7185 (t=2.46753) 14.5787 So sánh kết quả bảng 7.17 với bảng 7.18 thấy rõ phương pháp lọc nhiễu sau fusion không hiệu quả. Cụ thể là trong trường hợp sử dụng phương pháp Spatial frequency.
Dưới đây sẽ là phần các kết quả hình ảnh thu được từ hai phương pháp lọc nhiễu trước khi fusion và lọc nhiễu sau khi fusion. Để so sánh hai trường hợp này, trong cấu trúc fusion chỉ cần mô phỏng cấu trúc thứ bậc. Kết quả thu được thể hiện qua hình 7.11 và 7.12.
(a)
(b)
Hình 7.10: Ảnh gốc và histogram ảnh gốc: (a): Ảnh gốc, (b): Histogram ảnh gốc
Ảnh fusion trong trường hợp lọc nhiễu ảnh trước khi fusion
Ảnh fusion trong trường hợp lọc nhiễu ảnh sau khi fusion
(b1): Phương pháp CEMIF (b2): Phương pháp CEMIF
(c1): Phương pháp Spatial frequency (c2): Phương pháp Spatial frequency
(e1): Phương pháp PCA (e2): Phương pháp PCA Hình 7.11: So sánh kết quả fusion thu được từ hai phương pháp lọc nhiễu trước
fusion và lọc nhiễu sau fusion.
Histogram tương ứng của các hình 7.11 được mô tả trong hình 7.12. Histogram ảnh fusion trong trường hợp
lọc nhiễu ảnh trước khi fusion
Histogram ảnh fusion trong trường hợp lọc nhiễu ảnh sau khi fusion
(b1) Phương pháp CEMIF (b2): Phương pháp CEMIF
(c1): Phương pháp Spatial frequency (c2) phương pháp Spatial frequency
(e1) Phương pháp PCA (e2) Phương pháp PCA
Hình 7.12: So sánh kết quả histogram của ảnh fusion thu được từ hai phương pháp lọc nhiễu trước fusion và lọc nhiễu sau fusion
Quan sát hình 7.11 và hình 7.12, thấy rõ ảnh lọc nhiễu trước khi fusion gần giống với ảnh gốc hơn so với lọc nhiễu sau khi fusion.