3.2.1.1. Chức năng quản lý các Style (ảnh mẫu)
Chức năng này trong phần mềm cài đặt đã đưa ra một số khung ảnh làm mẫu nắn chỉnh. Người dùng phải chọn khung làm mẫu cho phù hợp mới có thể thực hiện nắn chỉnh một cách chính xác. Các bước thực hiện như sau:
B1: Mở một ảnh làm mẫu đã có sẵn.
B2: Tạo các điểm đặc trưng để định nghĩa khung đối tượng bằng việc tạo
các điểm đặc trưng tương ứng trên khung ảnh làm mẫu .
B3: Định nghĩa các mặt nhìn thấy của đối tượng trong ảnh. Ở đây phải
định nghĩa 3 mặt của cuốn sách hoặc hình hộp. Mỗi mặt được xác định bởi bốn điểm đặc trưng tương ứng với bốn góc của mặt.
B4: Lưu mẫu vừa định nghĩa: lưu ảnh mẫu cùng với các điểm đặc trưng.
Các Style được lưu có phần mở rộng là sty. Vì vậy mà ta có chức năng quản
lý style.
3.2.1.2. Chức năng quản lý các điểm đặc trưng
Như đã nói đến ở chương 2. Để thực hiện nắn chỉnh được ảnh gốc, thì ta
phải tìm ra được các điểm đặc trưng. Các điểm đặc trưng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nắn chỉnh. Vì vậy việc quản lý các điểm đặc trưng là cần thiết.
B1: Thêm các điểm đặc trưng vào ảnh cần nắn chỉnh (ảnh gốc).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
B2: Xoá một điểm đặc trưng bất kỳ trong ảnh cần nắn chỉnh.
B3: Xoá tất cả các điểm đặc trưng.
B4: Thay đổi toạ độ điểm đặc trưng bằng cách kéo thả chuột hoặc điều
khiển bàn phím.
B5: Thay đổi mầu điểm đặc trưng để nó không bị lấp bởi mầu nền.
Khi đã thực hiện đủ các bước như trên, phần mềm cho phép thực hiện nắn chỉnh một cách tự động dựa vào thuật toán xác đinh điểm đặc trưng, và thực hiện nắn chỉnh.
3.2.1.3. Chức năng nâng cao chất lượng ảnh
Nâng cao chất lượng ảnh là chức năng phụ trong chương trình, chức năng này cho phép tạo ra ảnh sau nắn chỉnh có chất lượng tốt.
Trong chương 2 ta đã giới thiệu phương pháp nội suy nhằm nâng cao chất lượng ảnh sau khi nắn chỉnh.
Như đã biết sau nắn chỉnh, một số điểm ảnh khi ánh xạ không ánh xạ được hết sang ảnh đích, nên trong ảnh thu được có hiện tượng vỡ hạt gây ra các lỗ hổng. Nội suy sẽ giúp lấp các lỗ hổng, làm cho ảnh đẹp hơn, mịn hơn.
Trong phần mềm ta đã chỉ ra 2 phương pháp nội suy đó là nội suy tam giác và nội suy song tuyến tính, nhưng trong phần mềm do hạn chế về thời gian và hạn chế về mặt kiến thức, tác giả mới chỉ đưa ra được phương pháp nội suy tam giác có sử dụng hệ tọa độ Barycentric.
3.2.1.4. Chức năng lưu file ảnh sau khi thực hiện nắn chỉnh
Chức năng này cho phép ta ghi trạng thái phiên làm việc ra đĩa hoặc tải thông tin từ đĩa lên. Các thông tin này bao gồm: ảnh mẫu (style) và các ảnh cần nắn chỉnh, tập các điểm đặc trưng và một số thông tin về tuỳ chọn. Các file làm việc có phần mở rộng là wrk. Các chức năng gồm có:
B1: Tạo một phiên làm việc mới bằng cách mở một ảnh gốc và mở chọn một Style đã được định nghĩa trước đó.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
B2: Ghi lại trạng thái làm việc lên file cũ.
B3: Sao chép trạng thái phiên làm việc ra một file khác. B4: Mở file.
Trong chức năng lưu file ảnh người dùng có thể tự do đặt tên file, và đặt đường dẫn mà không cần phải chỉ rõ.
Ngài ra trong chương tình cài đặt còn nhiều chức năng khác, nhưng chức năng chủ yếu trong chương trình vẫn là chức năng quả lý style và chức năng quản lý các điểm đặc trưng.
3.2.2. Giao diện chính của chương trình
- Khởi động chương trình Microsoft Visual Basic 6.0
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Mở ảnh nguồn (ảnh cần nắn chỉnh): C:\Ungdung_nanchinhanh\work\
- Mở form khung mẫu để nắn chỉnh: C:\Ungdung_nanchinhanh\work\ Tệp dữ liệu
ảnh gốc
Tệp khung form mẫu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Giao diện trước khi nắn chỉnh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.2.3. Kết quả của một số chức năng trong chương trình
Hình 3.5 Ảnh gốc và ảnh được nắn chỉnh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
KẾT LUẬN
Một vài năm trở lại đây công nghệ thông tin cùng với sự phát triển của nó đã kéo theo sự phát triển của hàng loạt các ngành khoa học trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sinh học, kinh tế, viễn thông, quân sự, giải trí… có những bước tiến nhanh hơn so với đúng quy trình mà đáng ra phải trải qua. Trong sự phát triển chung đó, xử lý ảnh cũng là ngành khoa học phát triển với tốc độ vượt bậc. Người ta đã tìm ra nhiều kỹ thuật xử lý cho phép thay đổi, quay ảnh, phóng to, thu nhỏ… mà hình ảnh vẫn đẹp và trông rất tự nhiên.
Trong thực tế đối tượng khi được thu nhận bởi các thiết bị điện tử và quang học thường không thể hiện được bản chất thực (nguyên thủy) của mình hay nói cách khác là bị biến dạng đi. Vì thế đề tài thực hiện miêu tả quá trình nắn chỉnh hình học của một đối tượng vật thể được thực hiện.
Trong đề tài thực hiện việc hiệu chỉnh hình ảnh ba chiều bị biến dạng khi thu nhận, tức là thực hiện nắn chỉnh hình học các loại ảnh 3 chiều, nhằm đưa các ảnh này về trạng thái ban đầu, tức là trạng thái khi chưa bị biến dạng.
Tuy nhiên do hạn chế về mặt tìm tài liệu, hạn chế về mặt kiến thức của bản thân và hạn chế về thời gian. Nên trong luận văn em mới chỉ thực hiện đưa được các ảnh mẫu, các khung mẫu đã có sẵn vào phần mềm, chứ phần mềm không tự tạo ra được các khung cần nắn chỉnh.
Kỹ thuật mà đề tài đề xuất gồm 2 pha chính:
Nắn chỉnh hình dạng.
Biểu diễn bề mặt.
Các kỹ thuật đề xuất đã được cài đặt trong phần mềm BookMorphing.
Hướng phát triển của đề tài:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Tìm hiểu cách để quản lý style (tạo các style) ngay trong phần mềm mà không phải thực hiện thủ công.
Tìm hiểu phương pháp để xử lý hàng loạt ảnh đầu vào cùng lúc với một mẫu chọn trước dựa trên cơ sở sự tương đương về hình dạng của các ảnh đầu vào.
Tìm hiểu phương pháp để mở rộng phạm vi các đối tượng được áp dụng. Điều này là có thể thực hiện được vì như đã phân tích ở trên, một đối tượng bất kỳ đều có hai thành phần: khung và bề mặt.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thủy, “Nhập môn xử lý ảnh số”, NXB
khoa học và kỹ thuật.
[2] Lê Thị Thủy (2004), "Nắn chỉnh hình học và ứng dụng trong sách thương mại điện tử", Khóa luận tốt nghiệp đại học - Trường ĐH Hồng Đức Thanh Hóa, 2004.
[3] Lương Chi Mai, Huỳnh Thị Thanh Bình, “Nhập môn đồ họa máy tính”,
NXB khoa học và kỹ thuật.
[4] Đặng Văn Đức, “Hệ thống thông tin địa lý”, NXB KH&KT, 2001.
[5] Greg Hunetneys (2003), “Image Warping, Compositing and Morphing”,
University of Veginia, CS 445.
[6] Hermann Birkholz, Dietmar Jackel, “Image Warping with Feature Curves”,
Departmentof Computer, University of Rostock, Germany.
[7] Michael Hoch, Georg Fleischmann, Bernd Girod (1994), “Modeling and Animation of Facial Expressions based on B-Splines”, Dept. Computer Science/ Audio-Visual Media, University Erlangen-Nuremberg, Germany. [8] T. Beier, B. Costa, L. Darsa, L. Velho, “Warping and Morphing of
Graphical Objects”, SIGGRAPH, 1997.
[9] http://en.wikipedia.org/wiki/Radial_basis_function#column-one [10] http://en.wikipedia.org/wiki/Bessel_function#column-one
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ... 1
Chương 1. KHÁI QUÁT VỀ XỬ LÝ VÀ NẮN CHỈNH ẢNH... 3
1.1. Khái quát về xử lý ảnh ... 3
1.2. Một số khái niệm cơ bản trong xử lý ảnh ... 4
1.2.1. Ảnh số ... 4
1.2.2. Điểm ảnh ... 4
1.2.3. Mức xám (gray level) ... 4
1.2.4. Xử lý ảnh số là gì và tại sao chúng ta cần phải xử lý ảnh số ... 5
1.3. Các vấn đề chung liên quan đến xử lý ảnh số ... 6
1.3.1. Xử lý ảnh mức thấp ... 6 1.3.2. Những khó khăn khi xử lý ảnh số ... 7 1.4. Ứng dụng của hệ thống xử lý ảnh ... 8 1.5. Quá trình xử lý ảnh số ... 10 1.6. Các thành phần cơ bản của hệ thống xử lý ảnh ... 14 1.7. Nắn chỉnh biến dạng ... 16
1.7.1. Khái niệm nắn chỉnh biến dạng ... 16
1.7.2. Một số kỹ thuật xử lý ảnh sử dụng trong nắn chỉnh biến dạng ... 17
1.7.3. Các điểm đặc trưng để nắn chỉnh ... 19
1.8. Phép toán hình thái (Morphology) trong nắn chỉnh biến dạng ... 19
Chương 2. MỘT SỐ KỸ THUẬT NẮN CHỈNH BIẾN DẠNG HÌNH HỌC .... 27
2.1. Nắn chỉnh trên cơ sở phân vùng ảnh ... 27
2.2. Nắn chỉnh trên cơ sở tập các điểm đặc trưng ... 31
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.4. Kỹ thuật nắn chỉnh dựa trên khung lưới ... 45
2.4.1. Xây dựng hàm biến đổi ... 45
2.4.2. Nhận xét kết quả ... 47
2.5. Xây dựng khung nắn chỉnh ... 47
2.6. Các mô hình nắn chỉnh sử dụng trong phần mềm IrasC ... 48
2.6.1. Các mô hình nắn chỉnh trong IrasC ... 48
2.6.2. Quá trình nắn chỉnh ảnh ... 50
Chương 3. ỨNG DỤNG NẮN CHỈNH BIẾN DẠNG ... 55
3.1. Nắn chỉnh một cuốn sách ... 55
3.2. Giới thiệu chương trình ... 58
3.2.1. Mô tả các chức năng trong chương trình ... 58
3.2.1.1. Chức năng quản lý các Style (ảnh mẫu) ... 58
3.2.1.2. Chức năng quản lý các điểm đặc trưng ... 58
3.2.1.3. Chức năng nâng cao chất lượng ảnh ... 59
3.2.1.4. Chức năng lưu file ảnh sau khi thực hiện nắn chỉnh ... 59
3.2.2. Giao diện chính của chương trình ... 60
3.2.3. Kết quả của một số chức năng trong chương trình ... 63
KẾT LUẬN ... 64
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Mô phỏng quá trình biến đổi hình học ... 9
Hình 1.2: Các thành phần chính của hệ thống xử lý ảnh ... 14
Hình 1.3: Ví dụ về nắn chỉnh biến dạng ... 17
Hình 1.4: Phép co và giãn ảnh ... 21
Hình 1.5: Minh họa phép co và giãn ảnh ... 22
Hình 1.6: Kết quả phép co và giãn ảnh ... 23
Hình 1.7: Kết quả phép mở và đóng ảnh ... 23
Hình 1.8: Sử dụng phép toán HitAndMiss để tìm góc lồi của một ảnh ... 25
Hình 1.9: Tìm kiếm xương ảnh ... 25
Hình 1.10: Ví dụ về phép toán làm gầy ảnh ... 26
Hình 2.1: Hệ toạ độ Barycentric ... 29
Hình 2.2: Tìm tất cả các điểm thuộc tam giác theo dòng quét ... 30
Hình 2.3: Nội suy tam giác ... 31
Hình 2.4: Phép nội suy Bilinear ... 31
Hình 2.5: Đồ thị biểu diễn giá trị ước lượng Y ... 33
Hình 2.6: Đồ thị biểu diễn giá trị chênh lệch ei ... 33
Hình 2.7: Đồ thị biểu diễn giá trị thực Yi ... 34
Hình 2.8: Đồ thị biểu diễn tổng bình phương tất cả các điểm sai lệch ... 35
Hình 2.9: Đồ thị biểu diễn sự biến động của các biến ... 36
Hình 2.10: Ảnh gốc và ảnh bị nắn chỉnh ... 39
Hình 2.11: Nắn chỉnh bằng cách biến đổi tọa độ các điểm ảnh ... 39
Hình 2.12: Mô tả sự biến đổi của tọa độ các điểm ảnh ... 40
Hình 2.13: Mô tả kết quả thuật toán biến đổi ... 40
Hình 2.14: Cặp đoạn thẳng đơn ... 42
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.16: Nhiều cặp vector ... 44
Hình 2.17: Kết quả của thuật toán... 44
Hình 2.18: Tọa độ ảnh thay đổi khi bóp méo ... 45
Hình 2.19: Khung lưới B-Spline của hai ảnh ... 46
Hình 2.20: Xác định các điểm tương đương cho mỗi dòng quét ... 46
Hình 2.21: Cách xác định tọa độ mới ... 47
Hình 3.1: Ảnh gốc và mô hình khung mẫu ... 56
Hình 3.2: Xác định các điểm đặc trưng trên ảnh và khung mẫu ... 57
Hình 3.3: Ảnh gốc và ảnh được nắn chỉnh ... 57
Hình 3.4: Ảnh nắn chỉnh và được làm trơn ... 58
Hình 3.5: Ảnh gốc và ảnh được nắn chỉnh ... 63