BÀI GIẢNG MÔN XỬ LÝ ẢNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆPKHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG MÔN XỬ LÝ ẢNH Số ĐVHT: 2... CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG... MôÊt ảnh gốc chưa xuống cấp không thể khôi

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÀI GIẢNG MÔN

XỬ LÝ ẢNH

Số ĐVHT: 2

Trang 2

CHƯƠNG I: GIỚI THIÊÊU CHUNG

I, GIỚI THIÊÊU

•Giới thiê êu

XỬ LÝ ẢNH là môÊt lĩnh vực đang được

quan tâm và đã trở thành môÊt môn học chuyên ngành của sinh viên ngành CNTT

XỬ LÝ ẢNH có liên quan đến nhiều ngành khác như: lý thuyết thông tin, lý thuyết thống

kê, trí tuêÊ nhân tạo, nhâÊn dạng…

Trang 3

•Ứng dụng

– Thông tin, truyền thông ảnh

– Xử lý ảnh vêÊ tinh, viễn thám

– Thiên văn, nghiên cứu không gian, vũ tru – Địa chất thăm do

Trang 4

•Ứng dụng

– Người máy, tự đôÊng hoá

– Máy thông minh, thị giác máy nhân tạo – Sinh học, y học, VâÊt lý, hoá học

– Giám sát kiểm soát, quân sự

– Phuc vu cuôÊc sống

Trang 5

Trang 6

•Lĩnh vực

Xử lý ảnh số có thể chia ra làm bốn lĩnh vực:

-Cải thiê ên ảnh: khắc phuc nhược điểm của ảnh

(nhoè, mờ, méo hình…) cho ảnh tốt hơn ( đẹp hơn)

-Khôi phục ảnh: ảnh bị xuống cấp cần khôi phuc

để ảnh sau xử lý giống như ảnh ban đầu

MôÊt ảnh gốc chưa xuống cấp không thể khôi phuc hơn nữa nhưng có thể cải thiêÊn để tăng đôÊ nét, đôÊ sáng…

Trang 7

•Lĩnh vực

-Mã hoá ảnh: biểu diễn ảnh với môÊt số bít ít

nhất trong điều kiêÊn chất lượng ảnh chấp nhâÊn được cho từng ứng dung cu thể

-Nhâên diê ên ảnh: diễn đạt nôÊi dung ảnh bằng

môÊt hêÊ ký hiêÊu nào đó ƯD trong thị giác máy tính, kỹ thuâÊt robot và nhâÊn dạng muc tiêu

Trang 8

II, MôÊt số khái niêÊm

•Ảnh: Thông tin về các vâÊt thể hay quang cảnh

được chiếu sáng mà con người quan sát và cảm nhâÊn được bằng mắt và hêÊ thống thần kinh thị giác

Trong xử lý ảnh, ảnh có thể xem là tập hợp các điểm ảnh, mỗi điểm ảnh được xem như là đặc trưng cường độ sáng hay một dấu hiệu nào đó tại

Trang 9

Mức xám là kết quả của sự mã hoá

tương ứng môÊt cường đôÊ sáng của mối điểm ảnh với môÊt giá trị số ( hay con gọi là quá trình lượng hoá )

Đối tượng của xử lý ảnh là các ảnh tự

nhiên (ảnh chup ), dữ liêÊu ảnh có nguồn gốc từ tín hiêÊu ảnh đăÊc trưng bởi biên đôÊ và dải tần số

Trang 10

•Hê ê thống xử lý ảnh thu nhâÊn hình ảnh ở đầu

vào, thực hiêÊn các phép xử lý để tạo ra môÊt ảnh ở đầu ra thoả mãn các yêu cầu về cảm thu

HoăÊc thực hiêÊn quá trình phân tích rút ra các đăÊc trưng của ảnh cho phép hiểu được nôÊi dung ảnh

Trang 11

Quá trình xử lý ảnh

XỬ LÝ ẢNH Ảnh

Ảnh

“Tốt hơn” Kết luận

Trang 12

Có sự phân biêÊt giữa xử lý ảnh và đồ hoạ:

•Muc đích của đồ hoạ là vẽ ảnh bằng máy tính, đối tượng xử lý của đồ hoạ là ảnh vẽ (ảnh nhân tạo)

•HêÊ thống xử lý ảnh thu nhâÊn ảnh ở đầu vào (chup ảnh ), đối tượng xử lý của xử lý ảnh là ảnh chup – ảnh tự nhiên

Trang 13

III, Các vấn đề cơ bản

1, Biểu diễn ảnh

Thực hiêÊn biểu diễn cho từng phần tử cơ bản của ảnh là pixel

Trong biểu diễn ảnh, tuỳ vào muc đích sử dung cần chú ý đến tính trung thực của ảnh, các tiêu chuẩn đo chất lượng ảnh hoăÊc tính hiêÊu quả của các kỹ thuâÊt xử lý

Trang 14

Biểu diễn: dưới dạng

ma trâÊn số liêÊu

- Ảnh BW: 1b/pixel

- Ảnh xám: 8b/pixel

- Ảnh màu: 24b/pixel

Trang 15

Trang 16

2, Tăng cường và khôi phuc ảnh

Tăng cường là bước quan trọng, tạo tiền đề cho xử lý

Trang 17

3, Biến đổi ảnh – Image Transform

Dùng môÊt lớp các ma trâÊn đơn vị và các kỹ

thuâÊt để biến đổi ảnh

Có nhiều loại biến đổi được dùng như:

- Biến đổi Fourier,nSin, Cosin…

- Tích Kronecker

- Biến đổi KL ( Karhumen Loeve)

Trang 18

4, Phân tích ảnh

Sử dung các kỹ thuâÊt phân vùng, xác định biên của ảnh; các kỹ thuâÊt tách, hợp dựa trên các tiêu chuẩn

đánh giá về màu sắc, đôÊ sáng, …

5, NhâÊn dạng ảnh

Ảnh được nhâÊn dạng sau khi thực hiêÊn trích chọn các đăÊc tính chủ yếu của đối tượng

Trang 19

Trang 20

IV, Thu nhâÊn ảnh

1, Ánh sáng

Mọi vâÊt mà chúng ta quan sát được nhờ ánh sáng, có 2 loại: sơ cấp và thứ cấp

Ánh sáng là môÊt phần của dải phổ liên tuc

sóng điêÊn từ mà mắt thường có thể cảm nhâÊn

được

Trang 21

1, Ánh sáng

Trang 22

1, Ánh sáng

Trang 23

2, ĐôÊ sáng, màu sắc và đôÊ bão hoà

Sự nhâÊn biết ánh sáng được mô tả chung

bằng thuâÊt ngữ đôÊ sáng, màu sắc, đôÊ bão hoà

Các màu sắc đều là sự tổng hợp của 3 màu cơ bản: đỏ (Red: 700nm), lam ( Blue: 435nm), luc

( Green: 546 nm)

Trang 24

2, ĐôÊ sáng, màu sắc và đôÊ bão hoà

Hai phương pháp tổng hợp màu:

-Tổng hợp bằng phép côÊng thông lượng RGB

Trang 25

3, HêÊ màu

Trang 26

CHƯƠNG II: THU NHẬN ẢNH

I, Thiết bị thu nhận ảnh

Giới thiệu:

Trong một hệ xử lý ảnh thiết bị thu nhận ảnh thực hiện quá trình số hoá ảnh

Nhìn chung các hệ thống thu nhận ảnh thực hiện 2 quá trình:

•Cảm biến: biến đổi năng lượng quang học thành năng lượng điện (giai đoạn lấy mẫu)

•Tổng hợp năng lượng điện thành dữ liệu ảnh (giai đoạn lượng tử hóa)

Trang 27

Trang 28

Trang 29

1, Lấy mẫu

Ảnh liên tuc được biểu diễn bởi hàm f(x, y),

Δx là khoảng cách giữa hai điểm theo truc x, Δy là khoảng cách giữa hai điểm truc y

Δx, Δy được gọi là chu kỳ lấy mẫu theo truc x và truc y.

- Gọi fx =1/ Δx là tần số lấy mẫu theo truc x.

- Gọi fy = 1/ Δ y là tần số lấy mẫu theo truc y

Trang 30

1, Lấy mẫu

Để đảm bảo không xảy ra hiện tượng chồng phổ, cho phép tái tạo lại ảnh gốc từ ảnh đã số hóa thì tần số lấy mẫu fx thoả mãn:

fx >= 2fxmax , fy >= 2fymax

Trong đó fxmax, fymax là tần số cao nhất của tín hiệu ảnh theo truc x, y.

Trang 31

2, Lượng tử hoá

Là quá trình ánh xạ một biến liên tuc r (biểu diễn giá trị độ sáng) sang một biến rời rạc u ϵ

{u1, u2, uL} xác định trước, L là số mức lượng tử hoá.

Chia dải độ sáng thành L mức, nếu r ϵ ( ri,ri+1) thì gán cho độ sáng r giá trị ui, hay r đã được

lượng hoá bởi mức i

Trang 32

Trang 33

Việc chia dải biến thiên thành một

số mức phải thoả mãn tiêu chí về độ nhạy của mắt

Mắt người không phân biệt được

các giá trị trong cùng mức, nhưng

phân biệt được 2 mức kề nhau

Trang 34

Ảnh trên máy tính là kết quả thu nhận theo

các phương pháp số hoá được nhúng trong các thiết bị kỹ thuật khác nhau.

Quá trình lưu trữ ảnh nhằm 2 muc đích:

- Tiết kiệm bộ nhớ

- Giảm thời gian xử lý

Việc lưu trữ thông tin trong bộ nhớ có ảnh

hưởng rất lớn đến việc hiển thị, in ấn và xử lý

Trang 35

Một số phương pháp biểu diễn:

Mã loạt dài:

Sử dung biểu diễn cho ảnh nhị

phân Dùng một ma trận nhị phân:

U(m,n) =

0 nếu không

Trang 36

Mã xích:

Thường dùng để biểu diễn biên của ảnh.

Mã hoá 8 hướng,

theo cách đó hướng

của vector nối 2 điểm

biên liên tuc cũng

được mã hoá

1

0

7 6

5 4 3

2

Trang 37

Mã xích:

Trang 38

Mã tứ phân:

Một vùng ảnh coi như được bao kín bởi một hình chữ nhật.

Thực hiện lặp quá trình chia một vùng ra làm

4 vùng con cho đến khi vùng con nhận được chỉ toàn điểm đen hoặc điểm trắng.

Cây biểu diễn gồm một chuỗi các ký hiệu b (black), w (white), g (grey) và các kí hiệu mã hoá vùng con.

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	1,11 MB