Bài giảng địa tin học tăng cường chất lượng ảnh

Các phép biến đổi tuyến tính 5.. Các phương pháp tăng cường chất lượng ảnh: 1.. Bit và hệ Nhị phân Binary SystemĐộ sáng của mỗi pixel được biểu diễn bởi một số bitNếu dùng k bit cho mỗi

TĂNG CƯỜNG CHẤT LƯỢNG ẢNH

IMAGE ENHANCEMENT

NỘI DUNG

1 Tổng quan

2 Khái niệm ảnh số

3 Histogram

4 Các phép biến đổi tuyến tính

5 Các phép biến đổi histogram

6 Một số phép biến đổi khác

Tổng quan

Tăng cường chất lượng ảnh là quy trình làm cho ảnh

dễ giải đoán hơn phục vụ cho 1 ứng dụng cụ thể

Các phương pháp tăng cường chất lượng ảnh:

1 Tăng cường bức xạ (radiometric enhancement)

- Linear Enhancement (tăng cường tuyến tính)

- Non Linear Enhancement (tăng cường phi tuyến)

2 Tăng cường không gian (Spatial Enhancement)

- Spatial filter (lọc không gian)

3 Tăng cường phổ (Spectral Enhancement)

- Vegetation indices (chỉ số thực vật)

- NDWI - LST

4 Tăng cường thời gian (temporal Enhancement)

- Principle Component (phân tích thành phần chính)

0 1 2 3

X, Column Pixel No.

0 1 2 3

Y, Line Analog Image Digital Image

HeightWidth

Giá trị của Pixel

Ảnh đa phổ (đa kênh)

Multi Channel Image

Color Image: 3 kênh cho 3

màu R,G,B

Band or Channel

Band 4

Band 3

Band 2

Band 1

Bit và hệ Nhị phân (Binary System)

Độ sáng của mỗi pixel được biểu diễn bởi một số bitNếu dùng k bit cho mỗi pixel, có tất cả 2k cấp độ

sáng từ 0 đến 2 k -1

Ví dụ: dùng 3 bit

1bit 2bit

3bit

8bit

4bit

5bit 6bit

7bit Các mức lượng hóa khác

nhau

Khái niệm lân cận (Neighbor) của một Pixel

4-neighbors of p 8-neighbors of p

Tính liên tục của các pixel

continuous

at 4-connectivity

continuous

at 8-connectivity

2 Histogram của ảnh

Histogram (biểu đồ xám) mô tả sự phân bố của

cấp độ sáng của một ảnh theo số lượng pixel

Ví dụ minh hoạ Histogram

Có 15,563 pixels mang giá trị 76

Histogram và tính chất của ảnh

0 pixel value 255 0 pixel value 255

0 pixel value 255 0 pixel value 255

Dark Image Bright Image

Low Contrast Image High Contrast Image

Tối & Sáng

Tương

phản cao

& thấp

Ảnh tối

Ảnh sáng

Ảnh có độ tương phản thấp

Ảnh có độ tương phản cao

RADIOMETRIC ENHANCEMENT

TĂNG CƯỜNG BỨC XẠ

Tăng cường tuyến tính

255 Value of Input Image

Dark Low Contrast Image

High Contrast Image

Transformation Function Brightness

Dark Low Contrast Image

2 ( x x ) y

x x

Chọn khoảng giá trị input cho phép

biến đổi (range of input level)

Rejection Level e.g 1%

1%

98 %

1%

255 0

255

Chọn khoảng giá trị input cho phép biến đổi (range of input level)

Biến đổi tuyến tính dựa trên trị trung bình và độ lệch chuẩn

x

y

y x

x S

S

Biến đổi tuyến tính từng đọan

(Piecewise linear transforamtion)

Biến đổi tuyến tính từng đọan

(Piecewise linear transforamtion)

Tăng cường phi tuyến tính

 Đẳng hóa histogram

◦ Nhằm tạo ra một số bằng nhau

các pixel cho mỗi giá trị độ sáng

 Biến đổi Gaussian

◦ Chuyển histogram sang phân bố

Gaussian

255 0

Frequency

Pixel Value

255 0

2

1 )

f

Giải thuật equalization

Bước a) - cummulative histogram

Bước b) - Chia biểu đồ xám tích lũy cho

Ví dụ

Gaussian

Equalization

ảnh gốc

Biến đổi logarit

1 2







Các phép biến đổi khác

• Phân họach các pixel thành 2 lớp xác định

bởi một cập độ sáng (gọi là threshold)

• Nếu giá trị của pixel (x,y) nhỏ hơn

threshhold, (x,y) thuộc lớp (I), nếu không (x,y) thuộc lớp (II)

• Có thể mở rộng khái niệm cho nhiều lớp

==> Thresholding có thể xem là một

cách phân lớp (classification) nhanh

ảnh gốc

Threshold 128

Threshold 28

Biến đổi ảnh dùng bảng tra

(LUT - Look Up Table)

4 8 12 16 2

LUT 0

1 2 3

12

255 255255254

LUT element No.

Hardware or 1-dim Array in Program

.

.

Look Up Table:

Tính tóan nhanh do không sử dụng phép

tính số học

Một ví dụ dùng Look Up Table