7. Thuật toỏn phõn cụm dữ liệu dựa trờn mẫu 1 Thuật toỏn EM
1.1. Định nghĩa Phõn đoạn ảnh
Phõn đoạn ảnh được hiểu thụng thường là việc phõn tỏch ảnh đầu vào thành cỏc miền (cỏc lớp đối tượng riờng rẽ) mỗi đối tượng được gọi là một ảnh con. Để phõn biệt đối tượng này với đối tượng khỏc và tiện lợi cho cỏc bước phõn tớch tiếp theo, mỗi đối tượng được gỏn một nhón. Thực chất của phõn đoạn ảnh là phộp đối sỏnh mẫu. Mỗi ảnh con được phõn tỏch chứa cỏc thuộc tớnh (mật độ, mầu, chứa võn).
Nếu ta cho:
là một ảnh đầu vào với Nr dũng, và Nc cột và giỏ trị quan sỏt xij với điểm ảnh (i, j), phộp phõn đoạn ảnh cú thể được biểu diễn thành :
với lth đoạn
chứa một tập hợp con của cỏc cỏc kết nối tọa độ điểm ảnh. Khụng cú đoạn nào chia sẻ vị trớ điểm ảnh Si Sj i j , và phộp hợp của cỏc phõn đoạn bao toàn bộ ảnh Uik1Si 1...Nr 1...Nc. Jain và Dubes[1981], sau khi Fu và Mui[1981] phỏt hiện ra 3 kỹ thuật sử dụng để phõn đoạn ảnh từ một ảnh đầu vào là : Kỹ thuật phõn đoạn ảnh dựa trờn miền, Kỹ thuật phõn đoạn ảnh dựa trờn biờn,và kỹ thuật phõn đoạn ảnh bằng phõn cụm dữ liệu.
Hóy xem xột sự hữu dụng của việc tạo ngưỡng một mức xỏm đơn giản để phõn đoạn một ảnh cường độ tương phản cao. Hỡnh 26(a) biểu diễn một ảnh thang-đo-sỏng của mó vạch của một sỏch giỏo khoa được scan trờn một mỏy quột hỡnh phẳng. Phần b biểu diễn kết quả của một tỏc vụ tạo ngưỡng cơ bản được thiết kế để chia tỏch miền tối và sang trờn vựng mó vạch. Cỏc bước nhị phõn húa như vậy thường được sử dụng trong cỏc hệ thống nhận diện ký tự. Sự tạo ngưỡng ảnh hưởng đến phõn cụm dữ liệu điểm ảnh thành hai nhúm dựa trờn phộp đo cường độ một chiều [Rosenfeld 1969; Dunn et al.1974]. Một bước xử lý sau chia tỏch cỏc lớp thành cỏc vựng được liờn kết. Trong khi đú ngưỡng mức xỏm đơn giản là đủ mụi trường ảnh được kiểm soỏt được tiếp nhận và nhiều nhà khoa học đó cống hiến cỏc phương phỏp thớch hợp cho
việc tạo ngưỡng [Weszka 1978; Trier và Jain 1995], cỏc ảnh phức tạp đỏi hỏi nhiều kỹ thuật phõn đoạn chi tiết hơn.
Nhiều phõn đoạn sử dụng cả hai phộp đo quang phổ (vớ dụ như Mỏy quột đa quang phổ được sử dụng trong viễn thỏm) và khụng gian (dựa trờn vị trớ điểm ảnh trờn một ảnh phẳng).Phộp đo ở mỗi điểm ảnh từ đú tương ứng trực tiếp tới nội dung của một mẫu.
(a)
(b)
(c)
Hỡnh 26. Nhị phõn húa thụng qua ngưỡng. (a): Ảnh thang đo xỏm gốc. (b) Biểu đồ mức xỏm. (c) Kết quả của việc tạo ngưỡng