Xử lý ảnh kỹ thuật số là ngành học nghiên cứu các kỹ thuật xử lý ảnh. Hình ảnh được đề cập trong nghiên cứu này là cảm biến thị giác dạng ảnh tĩnh (webcam). Về mặt toán học, hình ảnh là một hàm liên tục của cường độ ánh sáng trên trường hai chiều. Để được máy tính xử lý, một hình ảnh phải được trình bày dưới dạng số với các
10
download by : skknchat@gmail. com
giá trị rời rạc. Hình ảnh kỹ thuật số có thể được biểu diễn bằng ma trận hai chiều f (x, y) bao gồm M cột và N
hàng. a. Hình ảnh
Một hình ảnh được định nghĩa là một hàm hai chiều, F(x, y), trong đó x và y là các tọa độ không gian, và biên độ của F tại bất kỳ cặp tọa độ nào (x, y) được gọi là cường độ của hình ảnh đó tại điểm đó. Khi các giá trị x, y và biên độ của F là hữu hạn, ta gọi nó là ảnh số.
Nói cách khác, một hình ảnh có thể được xác định bởi một mảng hai chiều được sắp xếp cụ thể theo hàng và cột.
Hình 2.13 Biểu diễn ảnh dưới dạng ma trận
b. Pixel
Quá trình số hóa ảnh biến đổi từ giá trị analog sang digital và lượng tử hóa về giá trị mà về nguyên tắc mắt thường không phân biệt được hai điểm kề nhau. Trong quá trình này người ta sử dụng khái niệm Picture Element mà ta hay gọi là Pixel – Phần tử ảnh, điểm ảnh. Như vậy ảnh là một tập hợp các Pixel. Mỗi Pixel gồm một cặp tọa độ x, y và màu.
Một Pixel thường được biểu diễn bởi 1, 2, 8 hay 24 bit màu.
Hình 2.14 Ảnh pixel 8 bit
c. Mức xám (Gray level)
11
Mức xám là kết quả của sự mã hóa tương ứng của một cường độ sáng mỗi điểm ảnh với một giá trị số, kết quả của quá trình lượng tử hóa. Mã hóa 256 là mức phổ biến nhất do kĩ thuật, mức xám là 256 thì mỗi pixel sẽ được mã hóa bởi 8 bit.
Hình 2.15 Ảnh mức xám
d. Ảnh màu
Ảnh màu là tổ hợp 3 màu cơ bản: đỏ, lục, xanh dương và thường thu nhận trên các dãy băng tần khác nhau. Mỗi màu cũng phân thành L cấp khác nhau. Do vậy để lưu trữ ảnh màu người ta có thể lưu trữ từng mặt màu riêng biệt, mỗi màu được lưu như một ảnh đa cấp xám. Do đó không gian nhớ dành cho ảnh màu gấp 3 lần không gian nhớ dành cho ảnh xám cùng kích thước.
Hình 2.16 Ảnh theo mã màu RGB
Hình 2.17 Ảnh theo mã màu RGB
e. Ảnh đen trắng
12
Bao gồm ảnh nhị phân và ảnh đa cấp xám. Ảnh đen trắng chỉ gồm 2 màu: màu đen và màu trắng. Người ta phân biệt sự biến đổi đó thành L mức. Nếu L=2 thì ảnh đó là ảnh nhị phân. Nếu L > 2 thì đó là ảnh đa cấp xám, ảnh 256 là mức ảnh có chất lượng cao và thường được sử dụng.
Hình 2.18 Ảnh màu và ảnh đa mức xám