Tiền xử lý là một bước quan trọng trong xử lý ảnh. Ở bước này ảnh được xử lý để đưa về những dạng chuẩn trước khi đến những thao tác xử lý phức tạp.
Đầu vào của quá trình xử lý ảnh là các ảnh gốc ban đầu, thu được qua scanner hay chụp.... Ảnh ban đầu thường có chất lượng thấp do ảnh hưởng của nhiễu, bị nghiêng, bị đứt nét nên chúng ta cần phải có một quá trình tiền xử lý ảnh để nâng cao chất lượng ảnh đầu vào trước khi đưa vào nhận dạng. Quá trình này bao gồm công đoạn khôi phục ảnh và tăng cường ảnh . Khôi phục ảnh nhằm mục đích loại bỏ hay làm giảm tối thiểu các ảnh hưởng của môi trường bên ngoài lên ảnh thu nhận được. Công đoạn khôi phục ảnh bao gồm các bước như lọc ảnh, khử nhiễu, quay ảnh, qua đó giảm bớt các biến dạng do quá trình quét ảnh gây ra và đưa ảnh về trang thái gần như ban đầu. Tăng cường ảnh là một công đoạn quan trọng, tạo tiền đề cho xử lý ảnh. Tăng cường ảnh không phải làm tăng lượng thông tin trong ảnh mà là làm nổi bật những đặc trưng của ảnh giúp cho công việc xử lý phía sau được hiệu quả hơn.
Giai đoạn này góp phần làm tăng độ chính xác phân lớp của hệ thống nhận dạng, tuy nhiên nó cũng làm cho tốc độ nhận dạng của hệ thống chậm lại. Vì vậy, tùy thuộc vào chất lượng ảnh quét vào của từng văn bản cụ thể để chọn một hoặc một vài chức năng trong khối này. Khối tiền xử lý bao gồm một số chức năng: nhiễu ảnh và lọc nhiễu, chuẩn hóa kích thước ảnh, làm trơn biên chữ, làm đầy chữ, làm mảnh chữ và xoay văn bản...
2.1.1.Nhiễu ảnh và lọc nhiễu
Trong xử lý ảnh các ảnh đầu vào thường được thu thập từ các nguồn ảnh khác nhau và các ảnh thu thập đươc thường có nhiễu và cần loại bỏ nhiễu hay ảnh thu được không sắc nét, bị mờ cần làm rõ các chi tiết trước khi đưa vào xử lý.
a)Nhiễu ảnh
Một số loại nhiễu ảnh thường gặp:
- Nhiễu cộng : nhiễu cộng thường phân bố khắp ảnh. Nếu ta gọi ảnh quan sát ( ảnh thu được) là Xqs, ảnh gốc là Xgốc và nhiễu là , ảnh thu được có thể biểu diễn bởi: Xqs = Xgốc + .[2]
- Nhiễu nhân : Nhiễu nhân thường phân bố khắp ảnh và ảnh thu được sẽ biểu diễn với công thức: Xqs = Xgốc * .[2]
- Nhiễu xung : Nhiễu xung thường gây đột biến ở một số điểm của ảnh[2]. Trong hầu hết các trường hợp thừa nhận nhiễu là tuần hoàn. Các phương pháp lọc đề cập trong báo cáo xét với các trường hợp ảnh chỉ có sự xuất hiện của nhiễu.
b)Lọc nhiễu
Nhiễu là một tập các điểm sáng thừa trên ảnh. Khử nhiễu là một vấn đề thường gặp trong nhận dạng, nhiễu có nhiều loại (nhiễu đốm, nhiễu vệt, nhiễu đứt nét...).
Hình 2.1 Nhiễu đốm và nhiễu vệt
Để khử các nhiễu đốm ( các nhiễu với kích thước nhỏ ), có thể sử dụng các phương pháp lọc ( lọc trung bình, lọc trung vị...). Tuy nhiên, với các nhiễu vệt ( hoặc các nhiễu có kích thước lớn ) thì các phương pháp lọc tỏ ra kém hiệu quả, trong trường hợp này sử dụng phương pháp khử các vùng liên thông nhỏ tỏ ra có hiệu quả hơn.
2.1.2.Chuẩn hóa kích thước ảnh
Việc chuẩn hóa kích thước ảnh dựa trên việc xác định trọng tâm ảnh, sau đó xác định khoảng cách lớn nhất từ tâm ảnh đến các cạnh trên, dưới, trái, phải của
được một tỷ lệ co, giãn của ảnh gốc so với kích thước đã xác định, từ đó hiệu chỉnh kích thước ảnh theo tỷ lệ co, giãn này. Như vậy, thuật toán chuẩn hóa kích thước ảnh luôn luôn đảm bảo được tính cân bằng khi co giãn ảnh, ảnh sẽ không bị biến dạng hoặc bị lệch.
Hình 2.2 Chuẩn hóa kích thước ảnh các ký tự “A” và “P”
2.1.3.Làm trơn biên chữ
Đôi khi do chất lượng quét ảnh quá xấu, các đường biên của chữ không còn giữ được dáng điệu trơn tru ban đầu mà hình thành các đường răng cưa giả tạo. Trong các trường hợp này, phải dùng các thuật toán làm trơn biên để khắc phục.
2.1.4.Làm đầy chữ
Chức năng này được áp dụng với các ký tự bị đứt nét một cách ngẫu nhiên. Ảnh đứt nét gây khó khăn cho việc tách chữ, dễ bị nhầm hai phần liên thông của ký tự thành hai ký tự riêng biệt, tạo nên sai lầm trong quá trình nhận dạng.
2.1.5.Làm mảnh chữ
Đây là một bước quan trọng nhằm phát hiện khung xương của ký tự bằng cách loại bỏ dần các điểm biên ngoài của các nét. Tuy nhiên, quá trình làm mảnh chữ rất nhạy cảm với việc khử nhiễu.
2.1.6.Điều chỉnh độ nghiêng của văn bản
Do trang tài liệu quét vào không cẩn thận hoặc do sự cố in ấn, các hàng chữ bị lệch so với lề chuẩn một góc a, điều này gây khó khăn cho công đoạn tách chữ, đôi khi không thể tách được. Trong những trường hợp như vậy, phải tính lại tọa độ điểm ảnh của các chữ bị sai lệch. Có nhiều kỹ thuật để điều chỉnh độ nghiêng, kỹ thuật phổ biến nhất dựa trên cơ sở biểu đồ chiếu (projection profile) của ảnh tài liệu; một số kỹ thuật dựa trên cơ sở các phép biến đổi Hough và Fourier.
Hình 2.4 Hiệu chỉnh độ nghiêng của văn bản