Ảnh phẳng, ảnh một thị kính một vật kính (monocular) được tạo bởi hệ thống như camera lỗ (pinhole camera). Trong đó ảnh được tạo bởi phép chiếu các điểm trên vật thể tới mặt phẳng ảnh qua 1 lỗ. Ảnh phẳng không cho các thông tin về độ sâu của các điểm trên vật thể trong không gian 3 chiều.
Tín hiệu điện của một ảnh trong thực tế thường là liên tục về không gian và cường độ sáng. Khi được số hoá, các tín hiệu này được rời rạc hoá thông qua quá
40
trình lấy mẫu và lượng tử hoá thành phần độ sáng. Mặc dù các mẫu không gian có thể được đại diện cho các điểm nhưng sẽ thực tế hơn khi coi các mẫu này như các mẫu ảnh có kích thước hữu hạn và có mức xám không đổi trong toàn mẫu. Những mẫu ảnh này gọi là các pixel(picture element) và ảnh trở thành ảnh số gồm một tập hợp các pixel. Trong thị giác máy tính, thường coi một pixel cần khảo sát ở trung tâm có hình chữ nhật thì có 4 pixel hoặc 8 pixel lân cận như mô tả trên hình 2.13a,b. Thường biểu diễn trực tiếp các số đo mức xám của các pixel như hình 2.13c.
Ảnh số được biểu diễn toán học bằng một hàm ảnh (image function). Nói chung nó là một hàm vectơ với m hướng. Hầu hết các ảnh được biểu diễn bằng hàm của 2 biến không gian f(x) = f(x,y), trong đó f(x,y) là độ sáng của mức xám ảnh tại toạ độ (x,y) của các pixel. Mức xám (gray level) là kết quả của sự mã hoá tương ứng một cường độ sáng của mỗi điểm ảnh với một giá trị số. Thông thường ảnh đơn sắc thường được mã hoá bằng 8 bit tương ứng sẽ có 256 mức xám (từ 0 đến 255).
(a) (b) (c)
Hình 2.13 Pixel trung tâm và 4 pixel lân cận (a) và 8 pixel lân cận (b)
Một ảnh đa phổ f là một hàm vectơ với các thành phần (f1, f2,..., fn). Một ảnh đa phổ đặc biệt là ảnh màu trong đó các thành phần đo các giá trị độ sáng của mỗi một trong 3 bước sóng, đó là:
f(x) = fred(x), fblue(x), fgreen(x) (2.6) Với trường hợp ảnh ba chiều 3-D, x = (x,y,z). Thường giá trị của f được lưu trữ trên 1 bit (với ảnh đen trắng), 8 bit (ảnh đa mức xám) hay 16, 24 hay 32 bit (ảnh giả màu, màu thật,…).
Các ảnh thu nhận từ cảm biến ảnh thường bị lỗi do nhiều nguyên nhân có thể kể ra như: điều kiện chiếu sáng, nhiễu loạn khí quyển, các lỗi trong quá trình tạo
15 7 3 9 16 18 2 20 98
41
ảnh, ống kính không hội tụ, chuyển động của các đối tượng, ồn điện tử của cảm biến, ồn mã hoá và truyền thông. Ngày nay, các cảm biến ảnh trong hệ thống camera đều đã được tích hợp các phần cứng cải thiện chất lượng ảnh ngay trong quá trình thu nhận. Tuy nhiên, để có thể nâng chất lượng hình ảnh lên thêm một bước cũng như trích chọn ra những thông tin có ích cần phải tiến hành những nghiên cứu sâu rộng hơn.