Chương 2 : LÝ THUYẾT XỬ LÝ ẢNH
2.2. Quá trình xử lý ảnh
Quá trình xử lý ảnh trong đề tài được tiến hành theo các cơng đoạn như hình 2.1
- Thu nhận ảnh:
Đây là cơng đoạn đầu tiên mang tính quyết định đối với q trình xử lý ảnh. Cơng đoạn này có nhiệm vụ tiếp nhận ảnh đầu vào. Việc thu nhận ảnh được thực
hiện bằng các thiết bị như máy chụp ảnh, camera,... Kết quả nhận dạng ảnh phụ thuộc vào chất lượng ảnh thu nhận. Chất lượng ảnh thu nhận phụ thuộc vào thiết bị thu là chủ yếu, ngồi ra cịn phụ thuộc vào mơi trường (ánh sáng, phong cảnh). Do đó việc lựa chọn thiết bị thu nhận ảnh rất quan trọng. Để lựa chọn thiết bị thu nhận ảnh phải căn cứ vào đặc tính đối tượng cần nhận dạng. Ngồi ra, còn phải căn cứ vào giá thành của hệ thống và kích cỡ của đối tượng, sẽ quyết định độ phân giải cần thiết cho camera. Các thông số quan trọng của thiết bị thu nhận ảnh là: độ phân giải, chất lượng màu, dung lượng bộ nhớ và tốc độ thu nhận ảnh.
Hình 2.1. Các bước của quá trình xử lý ảnh
Những hình ảnh được thu nhận lại bởi các bộ cảm biến hình ảnh thường có những sai lệch và mất mát thông tin nhất định. Do đó, chúng ta mong muốn đưa những hình ảnh đó vào máy tính để thực hiện các mục đích khác nhau như: phân tích ảnh, phục hồi ảnh,…
Để máy tính có thể hiểu và phân tích ảnh thì ảnh cần được mã hóa và biểu diễn dưới dạng số gọi là ảnh số. Việc xử lý ảnh số trên máy tính nhằm mục đích phân tích ảnh và phục hồi các thơng tin bị sai lệch trong quá trình thu nhận ảnh. Mặt khác, ảnh số cịn được sử dụng nhiều bởi có nhiều tiện lợi như: thơng tin trên ảnh số có thể được truyền đi nhanh chóng, chính xác, việc xử lý lại đơn giản hơn nhờ sự hỗ trợ của các máy tính số.
- Lưu ảnh:
Trong quá trình xử lý ảnh, sau khi thu nhận ảnh từ camera, sensor, …thì phải chuyển vào bộ nhớ của máy tính dưới dạng ma trận số liệu ảnh, lúc này ảnh sẽ được
lưu trữ dưới một định dạng phù hợp với các bước xử lý tiếp theo. Một số định dạng ảnh số thường được dùng là: *.BMP; *.GIF; *JPEG; *JPG
- Tiền xử lý:
Tiền xử lý ảnh là quá trình cải thiện để nâng cao chất lượng ảnh sao cho ảnh đầu ra giữ lại được những đặc trưng quan trọng trong ảnh. Sau đó, làm đầu vào cho các bước xử lý tiếp theo. Do những nguyên nhân khác nhau có thể do chất lượng 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 đặc tính chính của ảnh, hay làm cho ảnh gần giống nhất với trạng thái gốc (trạng thái trước khi ảnh bị biến dạng). Quá trình tiền xử lý ảnh là một phép biến đổi ảnh, trong đó kết quả cho ra vẫn là một ảnh.
Hình 2.2. Các bước tiền xử lý ảnh Tiền xử lý Tiền xử lý
Chuyển ảnh màu RGB sang ảnh xám Gray
Lọc nhiễu cho ảnh xám
Tăng độ tương phản của ảnh
Chuyển ảnh xám sang ảnh nhị phân đen trắng
Đảo pixel ảnh xám
Trong luận văn, ảnh mẫu sau khi được đưa vào hệ thống sẽ được xử lý qua các bước tiền xử lý như hình 2.2
- Trích đặc trưng: có nhiệm vụ là phát hiện các đặc tính đặc trưng của ảnh để làm
cơ sở cho bước nhận dạng. Mỗi đối tượng ảnh có đặc trưng riêng phụ thuộc vào phương pháp nhận dạng, một ứng dụng có nhiều phương pháp nhận dạng, mỗi phương pháp nhận dạng có nhiều phương pháp trích chọn đặc trưng. Trong đề tài này, tác giả sử dụng phương pháp trích đặc trưng ảnh bằng hình dạng của đối tượng trong ảnh. Hình dạng của đối tượng trong ảnh có thể được mơ tả bằng đường bao của nó hay là vùng diện tích mà nó chiếm chỗ.
Trong đề tài này, khâu trích đặc trưng ảnh trải qua các bước như hình sau:
Hình 2.3. Các bước của khâu trích đặc trưng ảnh - Nhận dạng: - Nhận dạng:
Nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh. Quá trình này thường thu được bằng cách so sánh với mẫu chuẩn đã được học (hoặc lưu) từ trước. Trong đề tài này, tác giả sử dụng phương pháp mạng nơ-ron để nhận dạng ảnh đối tượng cá.
Trích đặc trưng ảnh
Tìm trọng tâm của đối tượng
Tìm đường biên của đối tượng
Phân đoạn đường biên của đối tượng thành 200 đoạn nhỏ.
Tính 200 bán kính từ trọng tâm đến các đoạn đường biên trên.