- Mỗi pixel trong ảnh nhiễu là tổng hợp giá trị pixel đúng (true pixel) và pixel ngẫu
b. Mạch lọc Mean:
Bộ lọc Mean là bộ lọc có cửa sổ không gian trượt thay thế giá trị trung tâm của cửa sổ bằng giá trị trung bình của các phần tử (pixel) trong cửa sổ.
Ưu điểm: là mạch lọc tuyến tính đơn giản trong tính toán. Ảnh đạt độ trơn mịn. Nhược điểm: Không hoàn toàn loại bỏ tác dụng của nhiễu, các pixel đơn lẻ
(nhiễu) sẽ ảnh hưởng đến giá trị trung bình của các pixel lân cận. Độ sắc nét của ảnh kém. Độ tương phản thấp.
I. 2. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH:
Lịch sử của xử lý ảnh bắt nguồn từ việc nâng cao chất lượng hình ảnh báo truyền qua giữa đường cáp London và New York vào năm 1920. Lúc ấy chỉ đơn giản là xử lý mức phân bố các mức ánh sáng (Mức xám và độ phân giải của ảnh). Việc nâng cao chất lượng ảnh bằng các phương pháp xử lý để truyền ảnh số được nghiên cứu liên tục 35 năm sau đó. Do kỹ thuật máy tính ngày càng phát triển, nên xử lý ảnh cũng phát triển rất nhanh. Năm 1964, các bức ảnh chụp mặt trăng do vệ tinh Mỹ Ranger 7 truyền về, được xử lý bằng máy tính sửa méo (do các camera đặt ở góc độ khác nhau).
Từ năm 1964 đến nay, phạm vi xử lý ảnh và video động ngày càng mở rộng và lớn mạnh. Có thể kể ra một vài ứng dụng điển hình:
Trong y học, các thuật toán máy tính nâng cao độ tương phản, mã hóa các mức ánh sáng thành các để nội suy ảnh Xquang.
Các nhà nghiên cứu thiên văn học cũng sử dụng kỹ thuật trên để nghiên cứu các mẫu vật chất chụp từ các ảnh vệ tinh.
Trong thiên văn học, dự báo thời tiết áp dụng xử lý ảnh để khắc phục hình ảnh bị nhiễu hoặc bị mất do bóng (Artifact).
I.2.1. Các quá trình trong xử lý ảnh:
Xử lý ảnh là một khái niệm còn tương đối mới mẻ trong ngành công nghệ thông tin, song xử lý ảnh bắt đầu xuất hiện những máy tính chuyên dụng. Có thể hình dung cấu hình một hệ thống xử lý ảnh chuyên dụng hay một hệ thống xử lý ảnh dùng trong nghiên cứu, đào tạo, gồm các bước cần thiết trong xử lý ảnh:
CAMERA SENSOR Thu nhận Số hóa Lưu trữ Phân tích ảnh Nhận dạng Hệ quy định Lưu trữ
Hình I.1. Các giai đoạn chính trong quá trình xử lý ảnh
Device). Ảnh có thể thu nhận từ vệ tinh qua các bộ cảm ứng (sensor) hay tranh ảnh được quét trên scanner.
• Quá trình số hóa (Digitalizer):
• Biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu rời rạc (lấy mẫu) và số hóa bằng lượng hóa trước khi chuyển sang giai đoạn xử lý, phân tích hay lưu dữ lại.
• Quá trình phân tích ảnh: Quá trình này bao gồm nhiều công đoạn nhỏ. - Tăng cường ảnh để nâng cao chất lượng ảnh. Do những nguyên nhân khác nhau: có thể do thiết bị thu nhận ảnh, do nguồn sáng hay do nhiễu, ảnh có thể bị suy biến. Do vậy cần phải tăng cường và khôi phục lại ảnh để làm nổi bật một số tính chất của ảnh, hay làm cho ảnh gần giống với trạng thái gốc – trạng thái trước khi ảnh bị biến dạng.
- Phát hiện các đặc tính như biên, phân vùng ảnh, trích chọn các đặc tính… - Tùy theo mục đích của các ứng dụng sẽ là giai đoạn nhận dạng, phân lớn hay
các quyết định khác.
I.2.2. Các thành phần trong hệ thống xử lý ảnh:
Một hệ thống xử lý ảnh (cấu trúc phần cứng theo chức năng) gồm các thành phần tối thiểu sau:
• Đối với hệ thống xử lý ảnh thu nhận qua camera thì camera như là con mắt của hệ thống. Có hai loại camera: Camera loại ống CCIR và camera CCD. Loại camera ứng với chuẩn CCIR quét ảnh với tần số 1/25 và mỗi ảnh gồm 625 dòng. Loại CCD gồm các photodiode và làm tương ứng một cường độ sáng tại
Màn hình đồ họa Bộ xử lý Camera Bộ nhớ ảnh tương tự Bộ nhớ Máy chủ Bộ xử lý ngoài Bộ nhớ Máy chủ Bộ xử lý ngoài Hình I.2. Các thành phần chính của hệ thống xử lý ảnh
một điểm ứng với một phần tử ảnh (pixel). Như vậy, ảnh là một tập hợp các điểm ảnh. Số pixel tạo nên một ảnh gọi là độ phân giải (resolution).
• Bộ xử lý tương tự (Analog processor). Bộ phận này thực hiện các chức năng: - Chọn camera thích hợp nếu hệ thống có nhiều camera.
- Chọn màn hình hiển thị tín hiệu.
- Thu nhận tín hiệu video thu nhận bởi bộ số hóa (digitalzer). Thực hiện lấy mẫu và mẫu hóa.
- Tiền xử lý ảnh khi thu nhận: dùng kỹ thuật bảng tra (Look Up Table-LUT). - Bộ xử lý ảnh số: Gồm nhiều bộ xử lý chuyên dụng, xử lý lọc, trích chọn đường
bao, nhị phân hóa ảnh. Các bộ xử lý làm việc với tốc độ 1/25s. - Máy chủ: Đóng vai trò điều khiển các thành phần miêu tả trên.
- Bộ nhớ ngoài: dữ liệu ảnh cũng như các kiểu dữ liệu khác, để có thể chuyển giao cho các quá trình khác cần lưu trữ. Để có một ước lượng, xét ví dụ sau: Một ảnh đen trắng cỡ 512x512 với 256 mức sáng chiếm 256Kbytes. Với một ảnh màu cùng kích thước dung lượng sẽ tăng gấp 3 lần.
I.2.3. Camera calibration đo động từ xa các công trình từ xa:a. Mô hình camera: a. Mô hình camera:
Hình I.3. Mô hình pin hole camera