Xem mẫu
- CHƢƠNG 4:
XỬ LÝ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG
ẢNH
(image enhancement)
1
- 4.1. CÁC KỸ THUẬT TĂNG CƯỜNG ẢNH
(Image Enhancement)
Nhiệm vụ của tăng cường ảnh không phải là làm tăng lượng thông
tin vốn có trong ảnh mà làm nổi bật các đặc trưng đã chọn làm sao
để có thể phát hiện tốt hơn, tạo thành quá trình tiền xử lý cho phân
tích ảnh.
BiÕn ®æi
To¸n tö KG Gi¶ mµu
To¸n tö ®iÓm
T¨ng ®é t-¬ng Läc tuyÕn
Tr¬n nhiÔu Sai mµu
ph¶n tÝnh
Läc gèc
Läc trung
Xo¸ nhiÔu
vÞ
Läc d¶i thÊp Läc s¾c thÓ
Chia cöa sæ
M« h×nh ho¸ Tr¬n ¶nh
l-îc ®å
H×nh 4.1. C¸c kü thuËt c¶i thiÖn ¶nh
- Nâng cao chất lƣợng ảnh là bước cần thiết trong xử lý
ảnh nhằm hoàn thiện một số đặc tính của ảnh.
Nâng cao chất lượng ảnh gồm hai công đoạn khác nhau:
tăng cường ảnh và khôi phục ảnh. Tăng cường ảnh nhằm
hoàn thiện các đặc tính của ảnh như :
- Lọc nhiễu, hay làm trơn ảnh,
- Tăng độ tương phản, điều chỉnh mức xám của ảnh,
- Làm nổi biên ảnh.
Các thuật toán triển khai việc nâng cao chất lượng ảnh hầu
hết dựa trên các kỹ thuật trong miền điểm, không gian và
tần số. Toán tử điểm là phép biến đổi đối với từng điểm
ảnh đang xét, không liên quan đến các điểm lân cận khác,
trong khi đó, toán tử không gian sử dụng các điểm lân cận
để quy chiếu tới điểm ảnh đang xét.
- XỬ LÝ ĐIỂM
Toán tử T hoạt động tại mỗi vùng lân cận của vị trí điểm
ảnh (x, y) trong ảnh f để cho ảnh đầu ra g tương ứng.
T tác động lên vùng lân cận có kích thước 11 (tác động
lên điểm đơn) g chỉ phụ thuộc vào giá trị của f tại điểm
(x, y), và T trở thành hàm biến đổi cấp xám có dạng:
s = T(r)
r = f(x, y)
s = g(x, y)
Kỹ thuật này được gọi là kỹ thuật xử lý điểm
4
- BIẾN ĐỔI ĐỒNG NHẤT
Ví dụ: Hàm biến đổi đồng nhất các điểm ảnh
s=T(r)
Sáng
T(r)
Hàm biến đổi đồng nhất T(r).
Ảnh kết quả có độ tương phản
m
giống với ảnh gốc.
r
Tối
m 5
Tối Sáng
- TĂNG ĐỘ TƢƠNG PHẢN
Ví dụ: Hàm tăng cường độ tương phản của ảnh
s=T(r)
Sáng
Hàm tăng độ tương phản T(r).
T(r) Ảnh kết quả có độ tương phản
cao hơn ảnh gốc nhờ làm tối
những mức xám nhỏ hơn m và
m
tăng độ sáng những cấp xám
lớn hơn m
r
Tối
m 6
Tối Sáng
- TĂNG ĐỘ TƢƠNG PHẢN
Ví dụ: Hàm tăng cường độ tương phản của ảnh
s=T(r)
Sáng
Hàm tăng độ tương phản T(r).
T(r) Ảnh kết quả có độ tương phản
cao hơn ảnh gốc nhờ làm tối
những mức xám nhỏ hơn m và
m
tăng độ sáng những cấp xám
lớn hơn m
r
Tối
m 7
Tối Sáng
- PHÂN NGƢỠNG
Ví dụ: Hàm phân ngưỡng
s=T(r)
Sáng
Hàm phân ngưỡng T(r) cho kết
T(r) quả là ảnh có hai mức xám
(ảnh nhị phân). Những điểm
ảnh có cấp xám nhỏ hơn m sẽ
được quy về màu đen, những
điểm ảnh có giá trị lớn hơn
hoặc bằng m được quy về màu
r
Tối
trắng.
m 8
Tối Sáng
- XỬ LÝ MẶT NẠ/BỘ LỌC
Đối với những lân cận lớn hơn 11 việc xử lý điểm ảnh
phức tạp hơn nhiều.
Một lân cận có kích thước lớn hơn 11 được gọi là một
mặt nạ, hoặc bộ lọc, hoặc mẫu, hoặc cửa sổ.
Các giá trị trong mặt nạ được gọi là các hệ số của mặt nạ.
Kỹ thuật này được gọi là kỹ thuật xử lý mặt nạ
hay kỹ thuật lọc
9
- MỘT SỐ PHÉP BIẾN ĐỔI
CẤP XÁM CƠ BẢN
Quy ước:
Các giá trị điểm ảnh trước khi xử lý ký hiệu là r.
Các giá trị điểm ảnh sau khi xử lý ký hiệu là s.
r và s quan hệ với nhau qua biểu thức s = T(r).
s
L-1
T(r)
0 10
r
L-1
0
- MỘT SỐ PHÉP BIẾN ĐỔI
CẤP XÁM CƠ BẢN
Ba loại hàm cơ bản
thường sử dụng để tăng
Âm bản
cường ảnh.
Căn bậc n
Phép biến đổi âm bản và
–
Log
đồng nhất.
Lũy thừa bậc n
Phép biến đổi logarit (log
–
và log ngược)
Phép biến đổi lũy thừa
–
(lũy thừa bậc n và căn
Đồng nhất Log ngƣợc
bậc n)
Cấp xám đầu vào, r 11
- PHỦ ĐỊNH ẢNH -
PHÉP BIẾN ĐỔI ÂM BẢN
Phủ định của một ảnh với các cấp xám nằm trong phạm vi
[0, L-1] có được bằng cách sử dụng phép biến đổi âm bản:
s=L-1–r
L-1
Cấp xám đầu ra
3L/4
Hình bên mô tả phép biến
Âm bản
đổi âm bản. L/2
L/4
Cấp xám đầu vào
12
0 L/4 L/2 3L/4 L-1
- PHỦ ĐỊNH ẢNH -
PHÉP BIẾN ĐỔI ÂM BẢN
Hình dưới mô tả ảnh gốc và ảnh phủ định bằng cách sử
dụng phép biến đổi âm bản
13
- PHỦ ĐỊNH ẢNH -
PHÉP BIẾN ĐỔI ÂM BẢN
Cho ảnh đa cấp xám I, với các cấp xám nằm trong đoạn
[0, 7]. Tìm ảnh âm bản của I. s = 7 - r
0 2 3 4 0 3 5 6 7
5 2 5 6 7 7 0 3 4
2 3 4 1 6 2 1 0 4
7 4 6 2 3 7 1 3 3
2 3 1 0 4 5 6 2 5
7 0 1 2 7 0 0 0 3
4 5 2 4 5 6 7 0 3
2 1 6 3 4 5 6 2 7
3 6 2 5 3 7 0 3 1 14
- PHỦ ĐỊNH ẢNH -
PHÉP BIẾN ĐỔI ÂM BẢN
Cho ảnh đa cấp xám I, với các cấp xám nằm trong đoạn
[0, 7]. Tìm ảnh âm bản của I.
0 2 3 4 0 3 5 6 7 7 5 4 3 7 4 2 1 0
5 2 5 6 7 7 0 3 4 2 5 2 1 0 0 7 4 3
2 3 4 1 6 2 1 0 4 5 4 3 6 1 5 6 7 3
7 4 6 2 3 7 1 3 3 0 3 1 5 4 0 6 4 4
2 3 1 0 4 5 6 2 5 5 4 6 7 3 2 1 5 2
7 0 1 2 7 0 0 0 3 0 7 6 5 0 7 7 7 4
4 5 2 4 5 6 7 0 3 3 2 5 3 2 1 0 7 4
2 1 6 3 4 5 6 2 7 5 6 1 4 3 2 1 5 0
3 6 2 5 3 7 0 3 1 4 1 5 2 4 0 7 415 6
- PHÉP BIẾN ĐỔI LOG
Dạng chung của phép biến đổi Log là:
s = c log(1 + r)
L-1
c là hằng số
Cấp xám đầu ra
r0
3L/4
Log
Hình bên mô tả phép biến đổi
L/2
Log và Log ngược.
L/4 Log ngược
Cấp xám đầu 1vào
6
0 L/4 L/2 3L/4 L-1
- PHÉP BIẾN ĐỔI LOG
L-1
Phép biến đổi Log ánh xạ một
Cấp xám đầu ra
khoảng hẹp các giá trị cấp xám
thấp trong ảnh đầu vào thành Log
3L/4
một khoảng rộng hơn các giá trị
cấp xám của ảnh đầu ra.
L/2
Ngược lại nó ánh xạ một
khoảng rộng các giá trị cấp xám
L/4
cao trong ảnh đầu vào thành một
khoảng hẹp hơn các giá trị cấp
Cấp xám đầu vào
xám của ảnh đầu ra. 0 L/4 L/2 3L/4 L-1
17
- PHÉP BIẾN ĐỔI LOG NGƢỢC
Đối ngẫu với phép biến đổi Log
L-1
Cấp xám đầu ra
Phép biến đổi Log ngược ánh
xạ một khoảng rộng các giá trị
3L/4
cấp xám thấp trong ảnh đầu vào
thành một khoảng rộng hơn các
giá trị cấp xám của ảnh đầu ra. L/2
Ngược lại nó ánh xạ một
khoảng hẹp các giá trị cấp xám L/4 Log ngược
cao trong ảnh đầu vào thành một
Cấp xám đầu vào
khoảng hẹp hơn các giá trị cấp
0 L/4 L/2 3L/4 L-1
xám của ảnh đầu ra. 18
- PHÉP BIẾN ĐỔI LOG
Hình dưới là phổ Fourier và phép biến đổi log của với c = 1
s = log (1 + r)
19
- PHÉP BIẾN ĐỔI LOG
Cho ảnh đa cấp xám I, với các cấp xám nằm trong đoạn
[0, 255]. Dùng biến đổi s = Log(1+r) để tìm ảnh đầu ra.
10 10 10 10 10 10 10 10
10 20 20 20 20 20 20 10
10 20 130 130 130 130 20 10
10 20 130 250 250 130 20 10
10 20 130 250 250 130 20 10
10 20 130 130 130 130 20 10
10 20 20 20 20 20 20 10
10 10 10 10 10 10 10 10 20
nguon tai.lieu . vn
