Phát hiện lửa cháy trong camera an ninh

Hoả hoạn gây thiệt hại nghiêm trọng cho tài sản và mang lại nhiều hậu quả khủng khiếp về tinh thần và thể chất cho con người nếu nó không thể được phát hiện và dập tắt kịp thời. Trong những thập kỷ qua, các cảm biến khác nhau được phát triển, chẳng hạn như cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt độ và cảm biến khói, đã được sử dụng để phát hiện và dự báo cháy. Chúng đã được sử dụng rộng rãi trong quá khứ nhưng hiện nay không còn được quan tâm nhiều vì những hạn chế sau : Đầu tiên, chúng thường đưa ra nhiều cảnh báo sai do thiếu thông tin cháy. Thứ hai, chúng có phạm vi giám sát hẹp. Hơn nữa, các cảnh báo cháy không thể được gửi đi ngay lập tức nếu các cảm biến ở xa các đám cháy và thông tin về quy mô, vị trí và tốc độ của đám cháy không được cung cấp. Vì vậy, để cung cấp thông tin hữu ích hơn về cháy dựa trên thị giác máy tính, nhiều phương pháp phát hiện hỏa hoạn dựa trên công nghệ video thời gian thực đang được nghiên cứu và phát triển với sự tham gia của hàng trăm nhà khoa hoc, nhà nghiên cứu trên thế giới. Một số phương pháp đã được tích hợp vào hệ thống camera giám sát và đưa vào thương mại như hệ thống FireVu, FireVu Dome của liên doanh DTec; hệ thống Signi Video của FSE Fire Safety Systems Ltd; Fire Detection Camera của Sunin Unitech… Trong tình hình cháy nổ ở nước ta ngày càng diễn biến phức tạp: số vụ, quy mô, thiệt hại không ngừng tăng và sự phổ biến của hệ thống camera giám sát an ninh thì việc tích hợp giải thuật phát hiện lửa khói vào hệ thống camera có sẵn là một giải pháp tối ưu về mặt kinh tế cũng như tăng cường khả năng phòng chống cháy nổ cho doanh nghiệp, công ty và cả hộ gia đình.

Gi i thi u đ tài ớ ệ ề

Ho ho n gây thi t h i nghiêm tr ng cho tài s n và mang l i nhi u h u qu kh ng ả ạ ệ ạ ọ ả ạ ề ậ ả ủ khi p v tinh th n và th ch t cho con ng ế ề ầ ể ấ ườ ế i n u nó không th đ ể ượ c phát hi n và d p t t ệ ậ ắ

k p th i Trong nh ng th p k qua, các c m bi n khác nhau đ ị ờ ữ ậ ỷ ả ế ượ c phát tri n, ch ng h n nh ể ẳ ạ ư

c m bi n đ m, c m bi n nhi t đ và c m bi n khói, đã đ ả ế ộ ẩ ả ế ệ ộ ả ế ượ ử ụ c s d ng đ phát hi n và d ể ệ ự báo cháy Chúng đã đ ượ ử ụ c s d ng r ng rãi trong quá kh nh ng hi n nay không còn đ ộ ứ ư ệ ượ c quan tâm nhi u vì nh ng h n ch sau : Đ u tiên, chúng th ề ữ ạ ế ầ ườ ng đ a ra nhi u c nh báo sai ư ề ả

do thi u thông tin cháy Th hai, chúng có ph m vi giám sát h p H n n a, các c nh báo ế ứ ạ ẹ ơ ữ ả cháy không th đ ể ượ c g i đi ngay l p t c n u các c m bi n xa các đám cháy và thông tin ử ậ ứ ế ả ế ở

v quy mô, v trí và t c đ c a đám cháy không đ ề ị ố ộ ủ ượ c cung c p ấ

Vì v y, đ cung c p thông tin h u ích h n v cháy d a trên th giác máy tính, nhi u ậ ể ấ ữ ơ ề ự ị ề

ph ươ ng pháp phát hi n h a ho n d a trên công ngh video th i gian th c đang đ ệ o ạ ự ệ ờ ự ượ c nghiên c u và phát tri n v i s tham gia c a hàng trăm nhà khoa hoc, nhà nghiên c u trên ứ ể ơ ự ủ ứ

th gi i M t s ph ế ơ ộ ố ươ ng pháp đã đ ượ c tích h p vào h th ng camera giám sát và đ a vào ợ ệ ố ư

th ươ ng m i nh h th ng FireVu, FireVu Dome c a liên doanh D-Tec; h th ng Signi Video ạ ư ệ ố ủ ệ ố

c a FSE Fire Safety Systems Ltd; Fire Detection Camera c a Sunin Unitech… Trong tình hình ủ ủ cháy n n ô ở ươ c ta ngày càng di n bi n ph c t p: s v , quy mô, thi t h i không ng ng tăng ê ế ứ ạ ố ụ ệ ạ ư

và s ph bi n c a h th ng camera giám sát an ninh thì vi c tích h p gi i thu t phát hi n ự ô ế ủ ệ ố ệ ợ ả ậ ệ

l a khói vào h th ng camera có s n là m t gi i pháp t i u v m t kinh t cung nh tăng ử ệ ố ă ộ ả ố ư ề ă ế ư

c ườ ng kh năng phòng ch ng cháy n cho doanh nghi p, công ty và c h gia đình ả ố ô ệ ả ộ

Tuy nhiên, Vi t Nam ch a có m t ở ệ ư ộ h th ng s n ph m ệ ố ả ẩ “C nh báo s m h a ho n ả ơ o ạ qua camera” m c du nhu c u, l i ích kinh t và tính th c ti n c a đ tài là r t l n Cho nên ă ầ ợ ế ự ê ủ ề ấ ơ nhi m v chính c a đ tài đ án môn h c này là gi i quy t v n đ trên và ki m ch ng th c ệ ụ ủ ề ồ ọ ả ế ấ ề ể ứ ự

t ế

1 L i d nờ ẫ

L a g n li n v i s phát tri n c a nhân lo i Ngay t thử ắ ề ớ ự ể ủ ạ ừ ưở ơ s khai, l a đã giúp con ngử ườixua đu i thú d , giúp s a m và n u nổ ữ ử ấ ấ ướng Ngày nay l a v n là m t trong nh ng nhu c uử ẫ ộ ữ ầthi t y u c a con ngế ế ủ ười Song song v i vai trò to l n nh v y, l a cũng gây ra không ítớ ớ ư ậ ửthi t h i v ngệ ạ ề ười và c a Đ c tính c a các v cháy là tính ch t lây lan r t nhanh chóng vàủ ặ ủ ụ ấ ấkhó ki m soát vì v y cách h u hi u nh t chính là phát hi n để ậ ữ ệ ấ ệ ược đám cháy càng s m càngớ

t t.ố

Hi n nay có r t nhi u phệ ấ ề ương pháp phát hi n ng n l a t đám cháy có th k đ n nh :ệ ọ ử ừ ể ể ế ưdùng c m bi n báo cháy n , c m bi n nhi t, c m bi n khói…Đ c đi m c a nh ng c mả ế ổ ả ế ệ ả ế ặ ể ủ ữ ả

bi n này là giá thành cao, tính t n d ng h th ng cũ th p và đ trang b m t h th ngế ậ ụ ệ ố ấ ể ị ộ ệ ố

c nh báo cháy hoàn ch nh thì s ti n b ra sẽ vô cùng đ t đ ả ỉ ố ề ỏ ắ ỏ H n n a, các c nh báo cháyơ ữ ảkhông th để ược g i đi ngay l p t c n u các c m bi n xa các đám cháy và thông tin vử ậ ứ ế ả ế ở ềquy mô, v trí và t c đ c a đám cháy không đị ố ộ ủ ược cung c pấ Chính nh ng v cháy g n đâyữ ụ ầ

đã cướp đi r t nhi u sinh m ng cũng nh tài s n c a ngấ ề ạ ư ả ủ ười dân đã thôi thúc nhóm làm

lu n văn nghĩ ra ý tậ ưởng v m t h th ng có th c nh báo cháy s m, hi u qu mà chi phíề ộ ệ ố ể ả ớ ệ ả

b ra h p lý h n.ỏ ợ ơ

Vì lý do an ninh nên h u h t các c quan xí nghi p đ u đầ ế ơ ệ ề ược trang b Camera ghi hình,ịchính vì đi u này nên nhóm th c hi n lu n văn đã nghĩ ra ý tề ự ệ ậ ưởng t n d ng nh ng cameraậ ụ ữghi hình đó đ phát hi n cháy n , nh m gi m thi u t i đa h u qu do l a gây ra Khi k tể ệ ổ ằ ả ể ố ậ ả ử ế

h p v i nh ng c m bi n đ n gi n khác nh c m bi n nhi t thì đ tin c y tăng lên r tợ ớ ữ ả ế ơ ả ư ả ế ệ ộ ậ ấnhi u ề

2 Tình hình cháy n trong năm 2015ổ

Trong th i gian g n đây, nh ng v h a ho n cháy r ng luôn xu t hi n dày đ c trên cácờ ầ ữ ụ ỏ ạ ừ ấ ệ ặ

phương ti n truy n thông T đ u năm 2015 đã có nh ng v cháy l n, chúng ta cùng đi mệ ề ừ ầ ữ ụ ớ ểqua

2.1 Tình hình cháy n trên c nổ ả ước

1 Cháy ch Qu ng Bình, thiêu r i 25 gian hàngợ ả ụ

V cháy x y ra kho ng 2h sáng và nhanh chóng bùng phát d d i nh: Danviet.ụ ả ả ữ ộ Ả

Kho ng 2h sáng ngày 2/1, t i khu v c ch Ba Đ n (th xã Ba Đ n, Qu ng Bình) đã x y raả ạ ự ợ ồ ị ồ ả ả

m t ộ v cháy l nụ ớ Ng n l a b c cháy t gian hàng có tên là Vi t Lam n m khu v c phíaọ ử ố ừ ế ằ ở ự

B c ch Sau đó, ng n l a nhanh chóng b t sang các các gian hàng bên c nh.ắ ợ ọ ử ắ ạ

Sau 1 gi , khi có l c lờ ự ượng c nh sát PCCC Công an t nh Qu ng Bình h tr , đám cháy m iả ỉ ả ỗ ợ ớ

được d p t t Nguyên nhân v cháy đậ ắ ụ ược cho là do ch p đi n Đ n 5h sáng cùng ngày, v iậ ệ ế ớ

s n l c c a l c lự ỗ ự ủ ự ượng ch c năng và ngứ ười dân, ng n l a c b n đã đọ ử ơ ả ược kh ng ch 25ố ế

c a hàng b h h i n ng cùng toàn b tài s n b thiêu r i hoàn toàn Theo ban qu n lý ch ,ử ị ư ạ ặ ộ ả ị ụ ả ợ

v cháy đã gây thi t h i h n 3 t đ ng.ụ ệ ạ ơ ỉ ồ

2 Cháy d d i trong khu công nghi p Long Anữ ộ ệ ở

nh: Zing.vnẢ

V h a ho nụ ỏ ạ x y ra lúc 10h ngày 3/1 t i công ty TNHH Pao Yeng chuyên s n xu t d ng cả ạ ả ấ ụ ụlau sàn nhà t i KCN Tân Đ c, xã Đ c Hòa H , huy n Đ c Hòa, t nh Long An Do công tyạ ứ ứ ạ ệ ứ ỉ

ch a nhi u nh a, keo nên đám cháy lây lan r tứ ề ự ấ

nhanh c ng v i khói dày đ c gây khó khăn cho côngộ ớ ặ

Đ n 15h30 cùng ngày, đám cháy m i c b n đế ớ ơ ả ược

kh ng ch L a đã thiêu r i hoàn toàn 3 nhà xố ế ử ụ ưởng

cùng hàng hóa, máy móc Ước tính thi t h i lên đ nệ ạ ế

Lực lượng PCCC cùng 5 xe chữa cháy đãnhanh chóng có mặt tại hiện trường tiếnhành dập tắt đám cháy Đến khoảng 2h sángcùng ngày đám cháy cơ bản được dập tắt 1nạn nhân thiệt mạng là ông Nguyễn VănĐồng (56 tuổi, chủ nhà) Người dân địaphương cho biết, hôm xảy ra hỏa hoạn, từ22h đêm tại khu vực bị mất điện, khoảng24h có điện trở lại thì đám cháy xảy ra.Lực lượng chức năng xác định, nguyên nhândẫn đến vụ hỏa hoạn có thể do chập điện

Hi n trệ ường v cháy nh: Nld.com.vnụ Ả

4 Cháy ch Th i Bình, 14 căn nhà b thiêu r iợ ớ ị ụ

Đám cháy lan r ng nh: Danviet.vnộ Ả

M t v h a ho n kinh hoàng đã x y ra t i ộ ụ ỏ ạ ả ạ khu v c ch th tr n Th i Bìnhự ợ ị ấ ớ , huy n Th iệ ớBình, Cà Mau vào lúc 18h30 ngày 6/1 Ti m vàng T n Phát n m dãy ph ch , đ i di nệ ấ ằ ở ố ợ ố ệnhà l ng nông s n, b t ng b c cháy.ồ ả ấ ờ ố

C quan ch c năng huy n Th i Bình đã huy đ ng ba máy ch a cháy t i ch ti n hành c uơ ứ ệ ớ ộ ữ ạ ỗ ế ứ

ch a Sau đó, c nh sát PCCC công an t nh Cà Mau huy đ ng 3 xe ch a cháy chuyên nghi pữ ả ỉ ộ ữ ệ

đ n h tr Đ n 21h cùng ngày, đám cháy đã c b n đế ỗ ợ ế ơ ả ược kh ng ch và d p t t hoàn toàn.ố ế ậ ắ

T i cùng ngày, UBND huy n Th i Bình cho bi t, v cháy đã làm 14 căn nhà c a các h kinhố ệ ớ ế ụ ủ ộdoanh mua bán trong khu v c ch này b thi t h i g n nh hoàn toàn ự ợ ị ệ ạ ầ ư Ước tính thi t h iệ ạ

t v vi c lên đ n 4 t đ ng Nguyên nhân gây v cháy là do ch p đi n t i c u dao t ngừ ụ ệ ế ỷ ồ ụ ậ ệ ạ ầ ổ

ti m vàng T n Phát (phía trệ ấ ước kinh doanh vàng, phía sau kinh doanh t p hóa, do ôngạ

Ph m Chí Thành làm ch ).ạ ủ

5 Cháy t i KCN Qu Võ: Cháy lan ra kho ng 1000 mạ ế ả 2 nhà xưởng

Ng n l a b t ng bùng phát t i t ng 2 c a Công ty Mitac nh: Doisongphapluat.comọ ử ấ ờ ạ ầ ủ Ả

Đám cháy được phát hi n vào kho ng 8h sáng ngày 14/1 N i x y ra đám cháy là t ng 2,ệ ả ơ ả ầkhu v c s y s n ph m c a Công ty TNHH Mitac Vi t Nam thu c ự ấ ả ẩ ủ ệ ộ KCN Qu Võế (B c Ninh).ắ

N i x y ra cháy là công ty chuyên s n xu t đ nh a, thi t b , linh ki n đi n t đ cung c pơ ả ả ấ ồ ự ế ị ệ ệ ử ể ấcho công ty Samsung và Canon Ng n l a b c t t ng 2 c a nhà xọ ử ố ừ ầ ủ ưởng s n xu t có di nả ấ ệtích kho ng 1.000m2, sau 30 phút đám cháy lan r ng kho ng 300m2.ả ộ ả

Ngay sau khi x y ra v cháy, l c lả ụ ự ượng phòng cháy ch a cháy Công an t nh B c Ninh đãữ ỉ ắ

đi u đ ng 7 xe c u h a chuyên d ng cùng hàng trăm chi n sỹ ph i h p v i l c lề ộ ứ ỏ ụ ế ố ợ ớ ự ượng ch aữcháy Công ty Mitac và Công ty Kinh B c đ n hi n trắ ế ệ ường d p l a Đ n 8h35 cùng ngày,ậ ử ếđám cháy được kh ng ch và d p t t hoàn toàn vào lúc 10h30.ố ế ậ ắ

Theo đ ng chí ồ Ph m H u Quangạ ữ , Phó trưởng phòng c nh sát PCCC Công an t nh B c Ninh,ả ỉ ắđám cháy đã lan r ng trong ph m vi 1000m2 Tuy nhiên đám cháy x y ra vào ban ngày nênộ ạ ảkhông thi t h i v ngệ ạ ề ười

2.2 Tình hình cháy n t i TP H Chí Minh ổ ạ ồ

Ch tính riêng TP.HCM thì 6 tháng đ u năm x y ra h n 1.000 v cháy n ỉ ầ ả ơ ụ ổ

(ANTV) -Theo s li u th ng kê trên đ a bàn TP.HCM trong 6 tháng đ u năm 2015 đã x y raố ệ ố ị ầ ả

h n 1.000 v cháy- n Theo đánh giá thì các v cháy n x y ra xu t phát t nhi u nguyênơ ụ ổ ụ ổ ả ấ ừ ềnhân, và di n bi n m t s v cháy khá ph c t p ễ ế ộ ố ụ ứ ạ

Trong 6 tháng đ u năm 2015, toàn thành ph x y ra h n 1.000 v cháy n Trong đó l cầ ố ả ơ ụ ổ ự

lượng C nh sát PCCC tr c ti p c u ch a 454/1.041 v , còn l i là l c lả ự ế ứ ữ ụ ạ ự ượng ng c u t iứ ứ ạ

ch S c tai n n do cháy- n đã làm 8 ngổ ự ố ạ ổ ười ch t và 34 ngế ườ ịi b thương, ước tính t ngổthi t h i h n 10 t đ ng Tuy nhiên so v i cùng kỳ năm 2014, gi m 46 v , v i t l gi mệ ạ ơ ỷ ồ ớ ả ụ ớ ỷ ệ ả

12, 28%

M c dù v y, di n bi n m t s v cháy khá ph c t p Đáng chú ý là các qu n huy n trênặ ậ ễ ế ộ ố ụ ứ ạ ậ ệ

đ a bàn Thành ph đ u x y ra cháy – n mà nguyên nhân ph n l n là do ch p đi n Đị ố ề ả ổ ầ ớ ậ ệ ể

gi m thi u các v cháy – n , l c lả ể ụ ổ ự ượng C nh sát phòng cháy ch a cháy thành ph đã ki mả ữ ố ểtra g n 10.000 lầ ượ ơt đ n v trên đ a bàn toàn thành ph v công tác phòng cháy ch a cháy,ị ị ố ề ữ

đ ng th i nh c nh yêu c u kh c ph c h n 30.000 thi u sót v phòng cháy ch a cháy, xồ ờ ắ ở ầ ắ ụ ơ ế ề ữ ử

ph t hành chính h n 1.000 t ch c và cá nhân vi ph m.ạ ơ ổ ứ ạ

K t lu n:ế ậ

Nguyên nhân gây ra cháy n ph bi n là do ch p m ch đi n hay quá t iổ ổ ế ậ ạ ệ ả

Kh o sát tình hình trang b thi t b c nh báo cháy ả ị ế ị ả

Phi u kh o sát các hế ả ộgia đình v vi cề ệ trang b hị ệ

th ng báo cháyốTheo nh k t quư ế ả

kh o sát trên 50 h gia đình và văn phòng công tyả ộ

t i khu v c L Giaạ ự ữ

ta có k t qu nhế ả ưsau

24/50 (68%) s căn h và côngố ộ

ty có trang b camera giám sát an ninh Trongị

nh ng h này thì ch có 12/50ữ ộ ỉ(24%) là trang b thi t b , c mị ế ị ả

bi n báo cháy Khi đế ược h i nguyên nhân các h t i sao cácỏ ộ ạ

h , công ty có trang b thi t b c nhộ ị ế ị ảbáo an ninh nh ng không trang b thi t b c nh báo cháyư ị ế ị ả

thì đượ ố ệc s li u nhưsau (m i ngỗ ười chỉ

ch n m t phọ ộ ương án duy nh t)ấ

Khi được h i mong m i c a các h gia đình v m t thi t b c nh báo cháy nh th nào, thì ỏ ỏ ủ ộ ề ộ ế ị ả ư ếnhóm kh o sát đả ược k t qu nh sau (1 ngế ả ư ười có th ch n nhi u phể ọ ề ương án khác nhau)

T cu c kh o sát này đã thôi thúc nhóm làm lu n văn c g ng thi t k m t gi i pháp có ừ ộ ả ậ ố ắ ế ế ộ ảtính chính xác tương đ i và giá c h p lý đ m i h gia đình có th trang b ố ả ợ ể ọ ộ ể ị

c a XLA là s d ng d li u có trong nh đ a vào máy tính đ máy hi u, nh n bi t và biênủ ử ụ ữ ệ ả ư ể ể ậ ế

d ch nh ng thông tin mà ta c n khai thác Các kỹ thu t nâng cao ch t lị ữ ầ ậ ấ ượng nh làm choả

Thu nhận ảnh Kỹ thuật số hóa Xử lý ảnh bằng các thuật

toán

Biểu diễn ảnh đầu ra và lưu trữ

ch t lấ ượng hình nh đả ược c i thi n (có th là v m t th m mỹ hay cung c p thông tin).ả ệ ể ề ặ ẩ ấ

M t cách t ng quát thì nâng cao ch t lộ ổ ấ ượng nh thì đả ượ ử ục s d ng đ khai thác các chi ti tể ếtrong b c hình, ho c làm n i b t m t s khía c nh thú v nào đó Khi XLA thì có nhi u h nứ ặ ổ ậ ộ ố ạ ị ề ơ

1 thông s tr ng thái đố ạ ược ch nh s a Nâng cao ch t lỉ ử ấ ượng nh có th đả ể ược áp d ng trongụcác ngành khoa h c, kỹ thu t khác nhau Ngoài đi u ki n chi u sáng thì ch t lọ ậ ề ệ ế ấ ượng c aủ

m t b c hình b nh hộ ứ ị ả ưởng b i nhi u bên trong và s nhi u lo n c a môi trở ễ ự ễ ạ ủ ường nh làư

áp su t môi trấ ường xung quanh và đ bi n thiên c a nhi t.ộ ế ủ ệ

Các phương pháp nâng cao đ tộ ương ph n c a hình nh b h n ch do m c xámả ủ ả ị ạ ế ứ

c a nó tr i dài trên m t vùng l n và nhi u m c đ M t thu t toán thích ng t t ph i đ mủ ả ộ ớ ề ứ ộ ộ ậ ứ ố ả ả

b o thích nghi v i s phân b cả ớ ự ố ường đ hình nh ngay c trên toàn c c l n c c b B ngộ ả ả ụ ẫ ụ ộ ằcách tách riêng khu v c m n và chi ti t c a hình nh, thu t toán đự ị ế ủ ả ậ ược áp d ng cho t ngụ ừ

ph n đ tránh tăng cầ ể ường quá nhi u nhi u Trong h u h t các trề ễ ầ ế ường h p, ch t lợ ấ ượnghình nh b nh hả ị ả ưởng b i môi trở ường không khí và môi trường nước, do đó nâng cao hình

nh đ c yêu c u Nâng cao ch t l ng hình nh đã góp ph n vào s ti n b nghiên c u

trong nhi u lĩnh v c M t s m ng trong nâng cao ch t lề ự ộ ố ả ấ ượng hình nh đả ượ ức ng d ngụ

r ng rãi độ ược nêu dưới đây

Các phương pháp nâng cao ch t lấ ượng nh có th chia thành 2 nhóm chính là:ả ểphương pháp trong miền không gian và phương pháp trong miền tần số, trong đó:

- Phương pháp miền không gian: Cách tiếp cận của nó là tác động trực tiếp đếnnhững điểm ảnh (pixel) có trong hình

- Phương pháp miền tần số: dựa trên việc điều chỉnh, tác động biến đổi Fouriernâng cao ch t lấ ượng hình nh cả ủa hình ảnh

Quá trình x lý nh là quá trình tác đ ng vào nh đ u vào đ thu nh n nh đ u ra nh ử ả ộ ả ầ ể ậ ả ầ ưmong mu n Các công đo n c a x lý nh có th đố ạ ủ ử ả ể ược tóm t t b ng lắ ằ ược đ sau.ồ

Con người nh n bi t s v t xung quanh qua các giác quan, trong đó m t là c quanậ ế ự ậ ắ ơquan tr ng nh t vì nó mang đ n h n 60% lọ ấ ế ơ ượng thông tin V i s phát tri n vớ ự ể ượ ậ ủt b c c a

ph n c ng máy tính và các ngôn ng l p trình ngày càng thân thi n kéo theo s phát tri nầ ứ ữ ậ ệ ự ể

c a đ h a và x lý nh m t cách nhanh chóng Công vi c x lý nh đóng vai trò trung gianủ ồ ọ ử ả ộ ệ ử ả

gi a môi trữ ường xung quanh-máy tính-người

a) Thu nh n nh ậ ả : Các thiết bị thu nhận ảnh bao gồm camera, scanner… Các thiết bịnày có thể cho ảnh đen trắng hay màu Thu nhận ảnh có 2 loại chính ứng với 2 loạiảnh thông dụng Raster và Vector Các thiết bị thu nhận ảnh Raster thông thường làcamera, các thiết b ịthu nhận ảnh Vector thông thường qua các c m bi n hay đả ế ược

• Tổng hợp năng lượng điện thành ảnh.

b) Kỹ thu t s hóa: ậ ố sau khi nh đả ược ch p sẽ đụ ượ ược l ng t hóa đ thành thông tinử ể

dướ ại d ng nh phân nh m m c đích ch nh s a d a trên thu t toán đ i s d dàngị ằ ụ ỉ ử ự ậ ạ ố ễ

l u tr và ch nh s a.ư ữ ỉ ử

c) X lý b ng các thu t toán: ử ằ ậ có th là có thu t toán d a trên mi n t n hay mi nể ậ ự ề ầ ềkhông gian Tùy vào m c đích khai thác thông tin trong nh khác nhau mà ngụ ả ười ta

s d ng thu t toán chuyên bi t khác nhau.ử ụ ậ ệ

d) Thu nh n nh đ u ra và l u tr : ậ ả ầ ư ữ sau khi nh đã qua x lý chúng ta c n xu t raả ử ầ ấcác thi t b ngo i vi (màn hình, máy chi u, máy in) đ con ngế ị ạ ế ể ười có th nhìn th yể ấ

đượ Ảnh trên máy tính là kết quả thu nhận theo các phương pháp số hoá trongc các thiết bị kỹ thuật khác nhau L u tr cho các m c đích v sau Quá trình lư ữ ụ ề ưu trữảnh nhằm 2 mục đích:

• Tiết kiệm bộ nh ớ

• 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 ảnh

1.1.2 ng d ng c a x lý nh Ứ ụ ủ ử ả

Mục đích chính của việc điều chỉnh, nâng cao ch t lấ ượng là để xử lý hình ảnh nhằmthu được kết quả áp dụng cho các ứng dụng chuyên biệt khác nhau Ví d nh :ụ ư

1 Trong pháp y, nâng cao ch t lấ ượng hình nh đả ược s d ng đ xác đ nh, thuử ụ ể ị

th p ch ng c và giám đ nh Hình nh thu đậ ứ ứ ị ả ượ ừc t phát hi n d u vân tay, video an ninhệ ấphân tích và đi u tra hi n trề ệ ường v án đụ ược tăng cường đ giúp đ trong vi c xác đ nhể ỡ ệ ị

th ph m và b o v n n nhân.[2]ủ ạ ả ệ ạ

2 Trong khoa h c khí quy n, nâng cao ch t lọ ể ấ ượng hình nh đả ược s d ng đử ụ ể

gi m tác đ ng c a mây mù, sả ộ ủ ương mù và th i ti t h n lo n cho các đài quan sát khí tờ ế ỗ ạ ượng

Nó giúp cho vi c phát hi n hình d ng và c u trúc c a các đ i tệ ệ ạ ấ ủ ố ượng t xa trong c m bi nừ ả ếmôi trường Hình nh v tinh tr i qua công đo n ph c h i hình nh và nâng cao đ lo iả ệ ả ạ ụ ồ ả ể ạ

b nhi u.[3]ỏ ễ

3 Trong vũ tr h c ph i đ i m t v i nh ng thách th c do ô nhi m ánh sáng vàụ ọ ả ố ặ ớ ữ ứ ễnhi u có th đễ ể ược gi m thi u t i đa b ng nâng cao ch t lả ể ố ằ ấ ượng hình nh Đ i v i làm nétả ố ớ

th i gian th c và nâng cao đ tờ ự ộ ương ph n, m t s máy nh có s n ch c năng c a nâng caoả ộ ố ả ẵ ứ ủ

ch t lấ ượng hình nh đả ược tích h p H n n a, r t nhi u ph n m m, cho phép ch nh s aợ ơ ữ ấ ề ầ ề ỉ ửhình nh nh v y đ cung c p k t qu t t h n và s ng đ ng.[4]ả ư ậ ể ấ ế ả ố ơ ố ộ

4 Trong h i dả ương h c nghiên c u các hình nh cho th y đ c tính thú v c aọ ứ ả ấ ặ ị ủdòng nước, n ng đ tr m tích, đ a m o và các m u đ a hình Nh ng đ c tính này có thồ ộ ầ ị ạ ẫ ị ữ ặ ểquan sát rõ ràng h n trong hình nh kỹ thu t s đơ ả ậ ố ược tăng cường đ kh c ph c v n để ắ ụ ấ ề

m c tiêu di đ ng, thi u ánh sáng và môi trụ ộ ế ường xung quanh che khu t.[5]ấ

5 Hình nh y t s d ng kỹ thu t nâng cao ch t lả ế ử ụ ậ ấ ượng hình nh đ gi m nhi uả ể ả ễ

và tăng đ s c nét chi ti t đ c i thi n thông tin cung c p c a hình nh Vì ch c n 1 chiộ ắ ế ể ả ệ ấ ủ ả ỉ ầ

ti t nh cũng đóng m t vai trò quan tr ng trong ch n đoán và đi u tr b nh, nên làm n iế ỏ ộ ọ ẩ ề ị ệ ổ

b t các tính năng quan tr ng trong khi hi n th hình nh y t là c n thi t Đi u này làmậ ọ ể ị ả ế ầ ế ềcho nâng cao ch t lấ ượng hình nh tr thành m t công c tr giúp c n thi t đ xem khuả ở ộ ụ ợ ầ ế ể

v c gi i ph u trong MRI, siêu âm và ch p X-quang.[6]ự ả ẫ ụ

Từ những ví dụ trên ta có thể thấy rằng việc xử lý hậu kì cho ảnh rất quan trọng, nóđáp ứng được rất nhiều nhu cầu của các lĩnh vực không chỉ trong khoa học mà còn trongđời sống thường ngày Chính sự đa dạng đó đã tạo nên các kiểu gia giảm ảnh khác nhaunhằm phục vụ các mục đích khác nhau Sẽ không hợp lý nếu bạn áp dụng cách hiệu chỉnhảnh trong lĩnh vực y học vào lĩnh vực thiên văn, kết quả ra không được như mong đợi Cóthể nói rằng việc hiệu chỉnh hình ảnh là mảng vấn đề thú vị và trực quan nhất trong xử lýảnh

m c xám (gray level) hay m t d u hi u nào đó t i m t v trí không gian xác đ nh nh cóứ ộ ấ ệ ạ ộ ị ị Ả

th xem nh m t hàm có n bi n không gian, vì th có th coi nh là đa chi u trong x lýể ư ộ ế ế ể ả ề ử

nh, có th là 2 chi u, 3 chi u… Trong x lý nh, hình nh là kỹ thu t s và r i r c

1.2.2 Đi m nh ể ả

Đi m nh (pixel) là ph n t c u t o nên nh Đi m nh để ả ầ ử ấ ạ ả ể ả ược hi u nh 1 d u hi u hayể ư ấ ệ

cường đ sáng t i m t t a đ xác đ nh trong không gian HÌnh nh ộ ạ ộ ọ ộ ị ả được xem như là 1 tậphợp các điểm với cùng kích thước nếu sử dụng càng nhiều điểm ảnh thì bức ảnh càngđẹp, càng mịn và càng thể hiện rõ hơn chi tiết của ảnh người ta gọi đặc điểm này là độphân giải Việc lựa chọn độ phân giải thích hợp tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng và đặctrưng của mỗi ảnh cụ thể, trên cơ sở đó các ảnh thường được biểu diễn theo 2 mô hình cơbản là raster và vector

a.

Mô hình Raster

Đây là cách biểu diễn ảnh thông dụng nhất hiện nay, ảnh được biểu diễn dưới dạng matrận các điểm nh thu nhả ận qua các thiết bị như camera, scanner Tuỳ theo yêu cầu thựcthế mà mỗi điểm ảnh được biểu diễn qua 1 hay nhiều bit Mô hình Raster thuận lợi chohiển thị và in ấn Ngày nay công nghệ phần cứng cung cấp những thiết bị thu nhận ảnhRaster phù hợp với tốc độ nhanh và chất lượng cao cho cả đầu vào và đầu ra

b Mô hình Vector

Ki u biể ểu diễn ảnh này ngoài mục đích tiết kiệm không gian lưu trữ dễ dàng chohiển thị và in ấn còn đảm bảo dễ dàng trong lựa chọn sao chép di chuyển tìm kiếm…Trong mô hình vector người ta sử dụng hướng giữa các vector của điểm ảnh lân cận để mãhoá và tái tạo hình ảnh ban đầu ảnh vector được thu nhận trực tiếp từ các thiết bị số hoặcđược chuyển đổi từ ảnh Raster thông qua các thu t toán.ậ

1.2.3 Nhi u: ễ

Là nh ng tín hi u thông tin không mong mu n, gây c n tr cho quá trình x lý nh.ữ ệ ố ả ở ử ả

Đ thu để ược k t qu chính xác h n ta c n lo i b nhi u.ế ả ơ ầ ạ ỏ ễ

1.2.4 M c xám (Gray level) ứ

M t đi m nh (Pixel) có hai đ c tr ng c b n là v trí (x, y) c a đi m nh và độ ể ả ặ ư ơ ả ị ủ ể ả ộxám c a nó Dủ ưới đây chúng ta xem xét m t s khái ni m và thu t ng thộ ố ệ ậ ữ ường dùng trong

x lý nh.ử ả

M c xám c a đi m nh là cứ ủ ể ả ường đ sáng c a nó độ ủ ược gán b ng giá tr s t i đi m đó ằ ị ố ạ ể

Các thang giá tr m c xám thông thị ứ ường: 16, 32, 64, 128, 256 (m c 256 là m c phứ ứ ổ

d ng Lý do t kỹ thu t máy tính dùng 1 byte (8 bit) đ bi u di n m c xám M c xám dùngụ ừ ậ ể ể ễ ứ ứ

1 byte bi u di n: 2ể ễ 8=256 m c, t c là t 0 đ n 255).ứ ứ ừ ế

1.2.5 Phân lo i nhạ ả

Đ bi u di n giá tr m t đi m nh ta s d ng các h đ m 1 bit, 2 bit, 4 bit, 8 bit, 16ể ể ễ ị ộ ể ả ử ụ ệ ếbit hay 32 bit S d ng càng nhi u bit đ bi u di n m t hình nh sẽ cho m t b c nhử ụ ề ể ể ễ ộ ả ộ ứ ảtrung th c nh ng đ i l i, dung lự ư ổ ạ ượng b nh đ l u tr sẽ l n h n.ộ ớ ể ư ữ ớ ơ

- R là giá tr màu đ c a đi m nh (Red)ị ỏ ủ ể ả

- G là giá tr màu xanh lá c a đi m nh (Green)ị ủ ể ả

- B là giá tr màu xanh da tr i c a đi m nh (Blue)ị ờ ủ ể ả

Ví d minh h aụ ọ

Trong Matlab ta có th dùng câu l nh ể ệ RGB2gray đ th c hi n vi c chuy n đ i nàyể ự ệ ệ ể ổ

1.2.6 Không gian màu

Không gian màu là m t mô hình toán h c dùng đ mô t các màu s c trong th c tộ ọ ể ả ắ ự ế

được bi u di n dể ễ ướ ại d ng s h c Trên th c t có r t nhi u không gian màu khác nhauố ọ ự ế ấ ề

được mô hình đ s d ng vào nh ng m c đích khác nhau Ba không gian màu dùng phể ử ụ ữ ụ ổ

bi n nh t hi n nay đó là RGB, HSV và CMYK.ế ấ ệ

Không gian màu RGB.

RGB là không gian màu r t ph bi n đấ ổ ế ược dùng trong đ h a máy tính và nhi uồ ọ ềthi t b kĩ thu t s khác Ý tế ị ậ ố ưởng chính c a không gian màu này là s k t h p c a 3 màuủ ự ế ợ ủ

s c c b n: màu đ (R, Red), xanh l c (G, Green) và xanh bi n (B, Blue) đ mô t t t c cácắ ơ ả ỏ ụ ể ể ả ấ ảmàu s c khác.ắ

N u nh m t nh s đế ư ộ ả ố ược mã hóa b ng 24 bits, nghĩa là 8 bits cho kênh R, 8 bitsằcho kênh G, 8 bits cho kênh B, m i kênh màu này sẽ nh n giá tr t 0-255 V i m i giá trỗ ậ ị ừ ớ ỗ ịkhác nhau c a các kênh màu k t h p v i nhau ta sẽ đủ ế ợ ớ ược m t màu khác nhau, nh v y taộ ư ậ

sẽ có t ng c ng 255 x 255 x 255 = 1.66 tri u màu s c ổ ộ ệ ắ

Ví d : màu đen là s k t h p c a các kênh màu (R, G, B) v i giá tr tụ ự ế ợ ủ ớ ị ương ng (0, 0, 0) màuứ

tr ng có giá tr (255, 255, 255), màu vàng có giá tr (255, 255, 0), màu tím đ m có giá trắ ị ị ậ ị(64, 0, 128) N u ta dùng 16 bits đ mã hóa m t kênh màu (48 bits cho toàn b 3 kênhế ể ộ ộmàu) thì dãi màu sẽ tr i r ng lên t i 3.2ả ộ ớ 16

Không gian màu RGB

Không gian màu CMYK

CMYK là không gian màu đượ ử ục s d ng ph bi n trong ngành công nghi p in n Ý tổ ế ệ ấ ưởng

c b n c a h không gian này là dùng 4 màu s c c b n đ ph c v cho vi c pha tr n ơ ả ủ ệ ắ ơ ả ể ụ ụ ệ ộ

m c in Trên th c t , ngự ự ế ười ta dùng 3 màu là C=Cyan: xanh l , M=Magenta: h ng x m, và ơ ồ ẫY=Yellow: vàng đ bi u di n các màu s c khác nhau ể ể ễ ắ

N u l y màu h ng x m c ng v i vàng sẽ ra màu đ , màu vàng x m k t h p v iế ấ ồ ẫ ộ ớ ỏ ẫ ế ợ ớxanh l sẽ cho xanh lam S k t h p c a 3 màu trên sẽ cho ra màu đen, tuy nhiên màu đenơ ự ế ợ ủ đây không ph i là đen tuy t đ i và th ng có đ t ng ph n l n Chính vì đi u này,

trong ngành in, đ ti t ki m m c in ngể ế ệ ự ười ta thêm vào màu đen đ in nh ng chi ti t cóể ữ ếmàu đen thay vì ph i k t h p 3 màu s c trên Và nh v y ta có h màu CMYK Ch K đâyả ế ợ ắ ư ậ ệ ữ ở

là đ kí hi u màu đen (Black), lý do ch B đã để ệ ữ ược dùng đ bi u di n màu Blue nên ngể ể ễ ười

ta l y ch cái cu i K đ bi u di n màu đen.ấ ữ ố ể ể ễ

Nguyên lý làm vi c c a h màu này nh sau: Trên m t n n gi y tr ng, khi m i màu nàyệ ủ ệ ư ộ ề ấ ắ ỗ

được in lên sẽ lo i b d n đi thành ph n màu tr ng Ba màu C, M, Y khác nhau in theoạ ỏ ầ ầ ắ

nh ng t l khác nhau sẽ lo i b đi thành ph n đó m t cách khác nhau và cu i cùng cho taữ ỉ ệ ạ ỏ ầ ộ ốmàu s c c n in Khi c n in màu đen, thay vì ph i in c 3 màu ngắ ầ ầ ả ả ười ta dùng màu đen đ inểlên Nguyên lý này khác v i nguyên lý làm vi c c a h RGB ch h RGB là s k t h p c aớ ệ ủ ệ ở ỗ ệ ự ế ợ ủcác thành ph n màu, còn h CMYK là s lo i b l n nhau c a các thành ph n màu.ầ ệ ự ạ ỏ ẫ ủ ầ

Không gian màu CYMK

Không gian màu HSV.

HSV và cũng g n tầ ương t nh HSL là không gian màu đự ư ược dùng nhi u trong vi cề ệ

ch nh s a nh, phân tích nh và m t ph n c a lĩnh v c th giác máy tính (CV) H khôngỉ ử ả ả ộ ầ ủ ự ị ệgian này d a vào 3 thông s sau đ mô t màu s cự ố ể ả ắ

- H = Hue: màu s c.ắ

- S = Saturation: đ bão hòa.ộ

- V = value: giá tr cị ường đ sáng.ộ

Không gian màu này thường được bi u di n dể ễ ướ ại d ng hình tr ho c hình nón.ụ ặ

Không gian màu HSV

Theo đó, đi theo vòng tròn t 0 -360 đ là trừ ộ ường bi u di n màu s c (Hue) Trể ễ ắ ườngnày b t đ u t màu đ thu n (red primary) t i màu xanh l c thu n (green primary) n mắ ầ ừ ỏ ầ ớ ụ ầ ằtrong kho ng 0-120 đ , t 120 - 240 đ là màu xanh l c t i xanh bi n (green primary -ả ộ ừ ộ ụ ớ ể

blue primary) T 240 - 360 là t màu đen t i l i màu đ ừ ừ ớ ạ ỏ

Hình tròn bi u di n màu s c (Hue) ể ê ắ

Theo nh cách bi u di n không gian màu theo hình tr , đi t giá tr đ sáng (V)ư ể ễ ụ ừ ị ộ

được bi u di n b ng cách đi t dể ễ ằ ừ ưới đáy hình tr lên và n m trong kho ng t 0 -1 đáyụ ằ ả ừ Ởhình tr V có giá tr là 0, là t i nh t và trên đ nh hình tr là đ sáng l n nh t (V = 1) Đi tụ ị ố ấ ỉ ụ ộ ớ ấ ừtâm hình tr ra m t tr là giá tr bão hòa c a màu s c (S) S có giá tr t 0 - 1 0 ng v i tâmụ ặ ụ ị ủ ắ ị ừ ứ ớhình tr là ch mà màu s c là nh t nh t S = 1 ngoài m t tr , là n i mà giá tr màu s c làụ ỗ ắ ạ ấ ở ặ ụ ơ ị ắ

đ m đ c nh t.ậ ặ ấ

Nh v y v i m i giá tr (H, S, V) sẽ cho ta m t màu s c mà đó mô t đ y đ thông tin vư ậ ớ ỗ ị ộ ắ ở ả ầ ủ ềmáu s c, đ bão hòa và đ sáng c a màu đó.ắ ộ ộ ủ

1.2.6 Dung l ượ ng l u tr nh, video ư ữ ả

nh có kích th c càng l n, đ chi ti t màu càng cao thì sẽ chi m dung l ng càng

l n Dung lớ ượng l u tr nh đư ữ ả ược tính b i công th c sauở ứ

Dung l ượ ng l u tr nh= S pixel ngang X S pixel d c X H màu X Đ phân gi i ư ữ ả ố ố ọ ệ ộ ả

Trong đó:

- S pixel ngang là t ng s pixel hang ngang c a hìnhố ổ ố ủ

- S pixel d c là t ng s pixel hang d c c a hìnhố ọ ổ ố ọ ủ

Màu sắc

Độ bão hòa Giá trị

- H màu: 1 cho nh m c (Gray level) và 3 cho nh màu (RGB)ệ ả ứ ả

- Đ phân gi i: s bit đ th hi n giá tr m t đi m nh (2, 4, 8, 16…)ộ ả ố ể ể ệ ị ộ ể ả

Ngày nay công ngh l u tr , truy n tín hi u đã phát tri n r t nhanh chóng Chúngệ ư ữ ề ệ ể ấ

ta có th l u 32 GB d li u trong m t USB nh xíu b ng ngón tay ho c lể ư ữ ệ ộ ỏ ằ ặ ướt web v i đớ ườngtruy n băng thông r ng 42 Gb/giây nh ng đ l u tr và truy n t i nh ng file hình có kíchề ộ ư ể ư ữ ề ả ữ

thước n ng nh v y thì v n đ không ch đ t ra cho ngành công nghi p l u tr mà còn làặ ư ậ ấ ề ỉ ặ ệ ư ữtruy n t i tín hi u.ề ả ệ

Nh ng thách th c này đữ ứ ược đ t ra và kỹ thu t nén hình nh và video ra đ i Trặ ậ ả ờ ướckhi th c hi n l u tr và truy n t i thì công vi c đ u tiên c n làm là gi m t i đa dungự ệ ư ữ ề ả ệ ầ ầ ả ố

lượng file hình nh hay video nhi u nh t có th Sau khi đã nén nh/video ta c n cóả ề ấ ể ả ầ

phương pháp ph c h i l i hình nh sau khi nén, sao cho ch t lụ ồ ạ ả ấ ượng c a nh đã ph c h iủ ả ụ ồ

Hình ảnh ở trên biểu diễn độ xám (gray level) của các pixel có trong hình Từ trái qua phải

là 3 vùng khác nhau là Tối (Shadows), Trung bình (Midtones) và Sáng (Highlights) 3 phânvùng sẽ thể hiện các pixel có độ xám tương ứng Hình dáng của Histogram phụ thuộc vàotông màu của cảnh vật và độ phơi sáng

I.2.5.2 Phát bi ể u v ề m ặ t k ỹ thu ậ t

Histogram của ảnh số với mức độ xám trong khoảng từ [0, L-1] là một hàm rời rạc

h (rk) = nk trong đó rk là mức độ xám và nk là số điểm ảnh có mức độ xám tương ứng Trongthực tế người ta còn có hàm p (rk) = nk/n cho k= [0, L-1] và n là tổng số điểm ảnh tronghình Nói cách khác hàm p(rk) sẽ cho ta biết được xác suất của rk [7]

M t trong nh ng khái ni m quan tr ng trong x lý nh là histogram Histogram c aộ ữ ệ ọ ử ả ủ

Nói theo góc đ th ng kê thì Histogram có th coi nh tu n su t xu t hi n c a m t bi nộ ố ể ư ầ ấ ấ ệ ủ ộ ế

c Vi c nghiên c u Histogram có ý nghĩa r t quan tr ng trong XLA, nó giúp chúng ta ti pố ệ ứ ấ ọ ế

c n hình nh m t cách tr c quan và d dàng.ậ ả ộ ự ễ

I.2.5.3 Cách l ấ y Histogram c ủ a m ộ t hình ả nh b ằ ng Matlab

Ta dùng cú pháp a_hist= imhist (a_gray), ví dụ cụ thể:

Độ sáng tăng

Số pix

el tăn g

Hình I.1 Hình ảnh của một histogram.

Tối Trung bình Sáng

img = imread ('akita3.jpg');

img_gray = rgb2gray (img);

subplot(1,2,1);imshow(img_gray);

subplot(1,2,2);imhist(img_gray);

Ta sẽ thu được k t qu nh sauế ả ư

Histogram được coi như cơ bản trong cách các kĩ thuật xử lý ảnh số trong miềnkhông gian số Việc tác động đến histogram sẽ rất hữu ích trong việc hiệu chỉnh ảnh.Ngoài việc hiệu chỉnh ảnh Histogram còn giúp một công cụ đắc lực trong việc nén và phânchia ảnh Nhưng trong đây, phần hiệu chỉnh ảnh sẽ là trọng tâm được trình bày

I.2.5.4 Cách đ ọ c Histogram:

Hình (I.3) đ n hình (I.7) miêu t m t s hình minh h a kèm theo histogram c a nó.ế ả ộ ố ọ ủTrong ví d là hình nh m t bông hoa v i các bi n đ i ánh sáng và đ tụ ả ộ ớ ế ổ ộ ương ph n khácảnhau đ ta có th xem xét s bi n đ i Histogram c a chúng.ể ể ự ế ổ ủ

Hình I.2 Thể hiện kết quả sau khi ta lấy histogram sử dụng Matlab

Hình I.2.a Hình ảnh gốc Hình I.2.b Histogram của hình (I.2.a)

Hình I.3 Histogram của hình ảnh gốc

Từ nhận hình ảnh minh họa trên ta có thể nhận thấy rằng:

Hình I.4 Histogram của hình ảnh độ tương phản cao

Hình I.5 Histogram của hình ảnh có độ tương phản thấp

Hình I.6 Histogram của hình ảnh quá sáng

Hình I.7 Histogram của hình

ảnh quá tối

- Những ảnh hài hòa về sáng, tối và độ tương phản thường có phân bố ít ở 2 miền

t i, sáng và nhiố ều ở cùng trung bình

- Những hình có độ tương phản cao là hình có m c xám t p trung nhiứ ậ ều ở 2 vùng t iố

và sáng nhưng lại ít ở vùng trung bình Ngược lại so với hình có độ tương phản caothì hình có độ tương phản thấp lại có điểm ảnh tập trung nhiều với biên độ lớn ở

mi n trung bình và rề ất ít ở 2 miền t i và sáng.ố

- Những hình sáng quá sẽ có bi u đ xám chể ồ ỉ tập trung những điểm ảnh ở vùng sáng

và 2 vùng khác sẽ rất ít Trái lại với bức ảnh bị quá tối sẽ chỉ tập trung ở vùng t iốcòn 2 vùng khác thì rất ít

Hình I.9 Histogram của ảnh con báo đang nằm trên cành cây trong một khung cảnh hoang hồn buông xuống.

Hình I.10 Histogram của ảnh Cầu Rồng ở Đà Nẵng, ảnh được chụp trong khung cảnh buổi tối.

Nh n xét:ậ

- Hình (I.8) Histogram c a nh ủ ả g u tr ng B c c c v i quang c nh xung quang là băngấ ắ ắ ự ớ ả

đá và tuy t ph tr ng Ta nh n th y trong hình là quang c nh B c C c v i nhi uế ủ ắ ậ ấ ả ở ắ ự ớ ềtuy t và băng bao ph , n u d a vào histogram ta sẽ nh m tế ủ ế ự ầ ưởng r ng đây là hìnhằquá sáng và m t câng b ng trong phân b màu s c.ấ ằ ố ắ

- Hình (I.9) Histogram c a nh ủ ả con báo đang n m trên cành cây trong m t khungằ ộ

c nh hoang h n buông xu ng Ta nh n th y histogram hình này t p trung chả ồ ố ậ ấ ở ậ ủ

y u trong 2 vùng là sáng và t i, n u theo c m tính thông thế ố ế ả ường ta sẽ d nh mễ ầ

tưởng đây là hình có đ tộ ương ph n quá cao.ả

- Hình (I.10) Histogram c a nh ủ ả C u R ng Đà N ng, nh đầ ồ ở ẵ ả ược ch p trong khungụ

c nh bu i t i ả ổ ố N u ch d a vào Histogram ta sẽ d b đánh l a đây là b c nh b quáế ỉ ự ễ ị ừ ứ ả ị

lo i nhi u ta c n m t b l c thích h p đ tri t nhi u.ạ ễ ầ ộ ộ ọ ợ ể ệ ễ

V i nhi u c ng và nhi u nhân ta dùng các b l c thông th p, trung bình và l c đ ng hìnhớ ễ ộ ễ ộ ọ ấ ọ ồ

v i nhi u xung ta dùng l c trung v , gi trung v , ớ ễ ọ ị ả ị

a. L c trung bình ọ

L c trung bình có tr ng s chính là th c hi n ch p nh đ u vào v i nhân ch p H.ọ ọ ố ự ệ ậ ả ầ ớ ậNhân ch p H trong trậ ường h p này có d ng: ợ ạ

Đ i v i b l c trung bình, chúng ta sẽ u tiên cho các hố ớ ộ ọ ư ướng đ b o v biên c aể ả ệ ủ

nh kh i b m khi làm tr n nh Các ki u m t n đ c s d ng tùy theo các tr ng h p

khác nhau Các b l c trên là b l c tuy n tính theo nghĩa là đi m nh tâm c a s sẽộ ọ ộ ọ ế ể ả ở ử ố

được thay b i t h p các đi m lân c n ch p v i m t n ở ổ ợ ể ậ ậ ớ ặ ạ

Gi s nh đ u vào bi u di n b i ma tr n: ả ử ả ầ ể ễ ở ậ

Hình 1.7 nh g c và nh qua l c low passẢ ố ả ọ

v[0]= 2 <giá tr biên>; v[1]=Trung v (2,3,8)=3; v[2]= Trung v (3,4,8)=4; ị ị ị

v[3]= Trung v (8,4,2)=4; v[4]= 2 <giá tr biên>.ị ị

Hình 1.8 nh nhi u và nh qua x lý l c trung vẢ ễ ả ử ọ ị

Tính ch t c a l c trung v : ấ ủ ọ ị

- L c trung v là lo i l c phi tuy n ọ ị ạ ọ ế

Đi u này d nh n th y t : Trung v (x (m) +y (m)) ≠ Trung v (x (m)) + Trungề ễ ậ ấ ừ ị ị

v (y (m)).ị

- Có l i cho vi c lo i b các đi m nh hay các hàng mà v n b o toàn đ phânợ ệ ạ ỏ ể ả ẫ ả ộ

gi i ả

- Hi u qu gi m khi s đi m trong c a s l n hay b ng m t n a s đi m trong c a s ệ ả ả ố ể ử ổ ớ ằ ộ ử ố ể ử ổ

Đi u này d gi i thích vì trung v là (Nề ễ ả ị w+1)/2 giá tr l n nh t n u Nw l L c trung v choị ớ ấ ế ẻ ọ ị

trường h p 2 chi u coi nh l c trung v tách đợ ề ư ọ ị ược theo t ng chi u ừ ề

1.2.4 Biên và các ph ươ ng pháp phát hi n biên ệ

a. Khái ni m v biên: ệ ề

Biên là m t v n đ ch y u trong phân tích nh vì các kỹ thu t phân đo n nh chộ ấ ề ủ ế ả ậ ạ ả ủ

y u d a vào biên M t đi m nh có th coi là đi m biên n u có s thay đ i đ t ng t vàế ự ộ ể ả ể ể ế ự ổ ộ ộ

m c xám hay biên là đi m có c p xám có giá tr khác h n các đi m xung quanh T p h pứ ể ấ ị ẳ ể ậ ợcác đi m biên t o thành biên hay để ạ ường bao c a nh.ủ ả

Hình 1.9 Ví d v biên nh( nh g c- biên)ụ ề ả ả ố

 Các ph ươ ng pháp phát hi n biên: ệ

Đây là phương pháp d a vào s bi n thiên v giá tr đ sang c a đi m nh Kỹự ự ế ề ị ộ ủ ể ảthu t ch y u dùng phát hi n biên đây là kỹ thu t đ o hàm N u l y đ o hàm b c nh tậ ủ ế ệ ở ậ ạ ế ấ ạ ậ ấ

c a nh ta có phủ ả ương pháp Gradient, n u l y đ o hàm b c hai ta co kỹ thu t Laplace Haiế ấ ạ ậ ậ

phương pháp trên đượ ọc g i là phương pháp dò biên c c b ụ ộ

y x

y x

f r

f

∂

∂+

y

f r

x

f r

f

∂

∂+

V i dx là kho ng cách gi a các đi m theo hớ ả ữ ể ướng x (kho ng cách tính b ng sả ằ ố

đi m) và tể ương t v i dy Trên th c t ngự ớ ự ế ười ta hay dùng v i dx= dy= 1ớ

V i m t nh liên t c f(x, y), các đ o hàm riêng c a nó cho phép xác đ nh v trí c cớ ộ ả ụ ạ ủ ị ị ụ

b theo hộ ướng c a biên Th c v y, gradient c a m t nh liên t c, đủ ự ậ ủ ộ ả ụ ược bi u di n b i m tể ễ ở ộhàm f(x, y), d c theo r v i góc ọ ớ θ

, được đ nh nghĩa b i:ị ở

dr

dy y

f dr

dx x

f dr

df

∂

∂+

Chú ý: khi ta nói l y đ o hàm c a nh nh ng th c ra ch là mô ph ng và x p x đ oấ ạ ủ ả ư ự ỉ ỏ ấ ỉ ạhàm b ng các kỹ thu t nhân ch p (phép cu n) Do nh s là tín hi u r i r c nên đ o hàmằ ậ ậ ộ ả ố ệ ờ ạ ạkhông t n t iồ ạ

Kỹ thu t Gradient s d ng m t c p m t n Hậ ử ụ ộ ặ ặ ạ 1 và H2 tr c giao (theo 2 hự ướng vuônggóc) N u đ nh nghĩa gế ị 1, g2 là gradient tương ng theo 2 hứ ướng x và y, thì biên đ c aộ ủgradient, ký hi u là g t i đi m (m, n) đệ ạ ể ược tính theo công th c:ứ

A0= g (m, n) = ( , ) ( , )

2 2

θ

(1.9)Chú ý: đ gi m tính toán, công th c (1) để ả ứ ược tính g n đúng b i:ầ ở

),(),

1

0 g m n g m n

Các toán t đ o hàm đử ạ ược áp d ng là khá nhi u, đây, ta ch xét m t s toán t tiêuụ ề ở ỉ ộ ố ử

bi u: toán t Robert, Solbel…ể ử

=

−+

=

),()1,(

),(),1(

y x I y

x I g

y x I y x I g

y x

10

012

H

Quá trình tính toán được th c hi n qua các bự ệ ước sau:

• Bước 1: Tính x x

H I

H I

I = ⊗

• Bước 2: Tính

2 2

y

x I

I +