Phân vùng ảnh là bƣớc quan trọng của xử lý ảnh, giai đoạn này nhằm phân tích ảnh thành những thành phần có cùng tính chất nào đó dựa theo biên hay các vùng liên thông.
Vùng ảnh là một chi tiết, thực thể trong toàn cảnh, vùng ảnh nói lên tính chất bề mặt của ảnh, vùng ảnh đƣợc bao quanh bởi một biên, các điểm trong vùng ảnh có độ biến thiên giá trị mức xám tƣơng đối đồng đều. Dựa vào đặc tính vật lý của vùng ảnh mà ta xác định nhiều kỹ thuật phân vùng.
Phân vùng dựa vào đƣờng biên: việc phân đoạn ảnh dựa vào biên đƣợc tiến hành qua một số bƣớc:
Phát hiện và làm nổi biên. Làm mảnh biên.
Nhị phân hóa đƣờng biên. Mô tả biên.
Phát hiện và làm nổi biên: Điểm biên là điểm ở đó có sự thay đổi đột ngột về mức xám. Tập hợp các điểm biên tạo thành biên của một đối tƣợng ảnh.Trƣớc khi tìm biên, ảnh phải đƣợc loại bỏ nhiễu, biên cho phép xác định các thông tin vùng,
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
chu vi, hình dạng của đối tƣợng. Dò biên để phân lớp đối tƣợng và trên cơ sở đó sẽ phân vùng đƣợc ảnh. Ngƣợc lại khi đã phân vùng ta có thể phát hiện đƣợc biên.
Nhị phân hóa đường biên: Nhị phân hóa đƣờng biên là giai đoạn then chốt trong quá trình chích chọn vì nó xác định đƣờng bao nào thực sự cần và đƣờng bao nào có thể loại bỏ. Ta thƣờng nhị phân hóa đƣờng biên theo cách thức làm giảm nhiễu hoặc tránh hiện tƣợng kéo sợi trên ảnh. Điều này cũng giải thích tại sao phân vùng hợp ngƣợc lại, có thể sẽ bị mất một phần đƣờng bao hay đƣờng bao có chân, không khép kín,... Một phƣơng pháp hay đƣợc dùng là chọn ngƣỡng thích nghi. Với cách này, ngƣỡng sẽ phụ thuộc vào hƣớng của gradient nhằm làm giảm sự xoắn của biên độ. Lúc đầu ta định ra một ngƣỡng nào đó và sau đó sử dụng hệ số sinh thich nghi thông qua lời giải toán tử đạo hàm theo hƣớng tìm đƣợc để tinh chỉnh.
Làm mảnh biên: Làm giảm hay mảnh biên thực chất là làm nổi biên với độ rộng chỉ 1pixel. Theo kỹ thuật gradient, những điểm cực trị cục bộ có thể coi nhƣ biên. Do vậy cần tách biệt những điểm cực trị đó để xác định chính xác biên ảnh và để giảm độ rộng biên ảnh.
Một phƣơng pháp hay dùng trong làm mảnh biên chữ là phƣơng pháp “Loại bỏ các điểm không cực đại”. Với mỗi điểm ảnh I(x, y), ta xác định các điểm lân cận của nó theo hƣớng gradient I(x1, y1) và I(x2, y2).
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
Hình 2.8. Các điểm lân cận gradient
Nếu I(x, y) lớn hơn cả I(x1, y1) và I(x2, y2) giá trị của I(x, y) sẽ đƣợc bảo toàn. Nếu không nó sẽ bị loại bỏ.
Ngoài thuật toán trên còn nhiều kỹ thuật làm mảnh biên nhƣ kỹ thuật mảnh biên chữ do Sherman đề xuất sau đó đƣợc Fraser cải tiến cho ảnh nhị phân. Kỹ thuật này có thể mô tả tóm tắt nhƣ sau:
-Gọi I(x,y) là một pixel. Ik(k=1..8) là các pixel lân cận theo 8 láng giềng của I. -Ta xóa đƣợc I nếu thỏa mãn các điều kiện sau đây:
+ I là điểm ảnh.
+ 2≤ số lân cận là điểm ảnh của I < 6; I2*I4*I8=0
-Tuy nhiên có một số ngoại lệ do nếu xóa I sẽ gây phân đoạn.
1 1 0 1 0 0 1 1 0
0 I 0 1 I 0 0 I 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0
Miêu tả đường biên: Khi đã có bản đồ biên của ảnh, ta cần phải biểu diễn nó dƣới dạng thích hợp phục vụ cho việc phân tích và làm giảm lƣợng thông tin dùng để miêu tả đối tƣợng. Nguyên tắc chủ yếu là tách biệt mỗi biên và gán mã. Chúng ta không quan tâm tới cách biểu diễn quen thuộc của ảnh bởi ma trận số mà ta quan tâm đến cách miêu tả bởi một cấu trúc thích hợp và cô đọng.
Quá trình miêu tả biên đối tƣợng là khá rộng vì có nhiều phƣơng án khác nhau và mỗi phƣơng án có liên quan mật thiết với các đặc thù của từng ứng dụng. Việc tách biệt đƣờng bao có thể đƣợc tăng cƣờng thêm các điều kiện nhằm loại bỏ các đƣờng bao không khép kín hoặc khép kín nhờ phƣơng pháp ngoại suy, hay bỏ đi các chân rết bám theo các đƣờng bao kín.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Loại bỏ đƣờng bao hở Khép kín nhờ ngoại suy Loại bỏ các chân rết
Hình 2.9. Căn chỉnh đường biên
Việc mã hóa đƣờng bao có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Có thể dùng biểu diễn chính xác đƣờng bao hay xấp xỉ nhờ nội suy. Thông thƣờng các cấu trúc cơ sở mã hóa đƣờng bao gồm 4 loại: điểm, đoạn thẳng, cung và đƣờng cong. Tuy nhiên, cũng cần lƣu ý giữa độ phức tạp tính toán và khả năng biểu diễn ảnh của cách mã hóa thông tin. Biểu diễn đƣờng bao bởi các điểm nói chung không phức tạp song lại rất nghèo nàn về cấu trúc và không cô đọng vì ta phải mô tả tất cả các điểm trên biên. Trong khi đó, biểu diễn bằng đƣờng cong đa thức bậc cao làm tăng độ phức tạp tính toán, song bù lại cấu trúc dữ liệu lại rất cô đọng.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/