Xử lý ảnh Hồng Văn Hiệp Bộ mơn Kỹ thuật máy tính Viện Cơng nghệ thơng tin Truyền thơng Email: hiephv@soict.hut.edu.vn Nội dung Chương Chương Chương Chương Giới thiệu chung Thu nhận & số hóa ảnh Cải thiện & phục hồi ảnh Phát tách biên, phân vùng ảnh Chương Trích chọn đặc trưng ảnh Chương Nén ảnh Chương Lập trình xử lý ảnh Matlab C Chƣơng Cải thiện phục hồi ảnh Cải thiện ảnh Phục hồi ảnh Cải thiện ảnh Xử lý ảnh để đầu “tốt” đầu vào cho mục đích định  Do đó: Cải thiện ảnh phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể Phương pháp cải thiện ảnh  Xử lý miền không gian o Xử lý điểm ảnh o Xử lý mặt nạ  Xử lý miền tần số o Các phép lọc  Xử lý màu sắc Xử lý miền không gian Spatial Domain process  Trong đó: f(x, y) ảnh gốc   g(x, y) ảnh sau biến đổi T: phép biến đổi ảnh Xử lý miền không gian Nếu xét cửa sổ lân cận: x  Phép xử lý điểm ảnh  Giá trị đầu điểm ảnh phụ thuộc điểm đó, khơng phụ thuộc vào điểm khác Nếu xét cửa sổ lân cận w x w  Cửa sổ lân cận gọi là: mặt nạ (mask), nhân (kernel), Cửa sổ (window), lọc (filter), template  Giá trị đầu điểm phụ thuộc vào điểm lân cận Các phép biến đổi ảnh dựa điểm ảnh Phép biến đổi âm ảnh Biến đổi dùng hàm logarit Biến đổi dùng hàm mũ Biến đổi dựa histogram Biến đổi dựa phép số học/logic Một số phép xử lý dựa điểm ảnh Một số hàm biến đổi Phép biến đổi âm ảnh s=L–1–r Matlab code: I = imread(‘rice.png’); J = 255 – I; imshow(J) Phép biến đổi log Công thức Tác dụng: Kéo giãn giá trị vùng tối, thu hẹp giá trị vùng sáng 10 SỬ DỤNG ĐẠO HÀM BẬC HAI TOÁN TỬ LAPLACIAN  Theo cơng thức ta xây dựng mặt nạ lọc L sau:  f  f ( x, y )  [ f ( x  1, y )  -1 -1 -1 -1 f ( x  1, y )  f ( x, y  1)  f ( x, y  1)]  89 Mặt nạ bất biến với phép quay 90o SỬ DỤNG ĐẠO HÀM BẬC HAI TỐN TỬ LAPLACIAN  Chúng ta xem xét đạo hàm bậc hai theo đường chéo, mặt nạ lọc L thu là:  f  [ f ( x  1, y  1)  f ( x  1, y )  f ( x  1, y  1)  f ( x  1, y  1)  f ( x  1, y )  f ( x  1, y  1)  f ( x, y  1)  f ( x, y  1)]  f ( x, y )  90 Mặt nạ bất biến với phép quay 45o 1 1 -8 1 1 SỬ DỤNG ĐẠO HÀM BẬC HAI TỐN TỬ LAPLACIAN  Chúng ta xem xét đạo hàm bậc hai theo đường chéo, mặt nạ lọc L thu là:  f  f ( x, y )  [ f ( x  1, y  1)  f ( x  1, y )  f ( x  1, y  1)  f ( x  1, y  1)  f ( x  1, y )  f ( x  1, y  1)  f ( x, y  1)  f ( x, y  1)]  91 Mặt nạ bất biến với phép quay 45o -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 Cải thiện ảnh với toán tử Laplacian 92 Cải thiện ảnh với toán tử laplacian 93 Cải thiện ảnh với toán tử laplacian 94  f ( x, y)   f ( x, y ) g ( x, y )    f ( x, y)   f ( x, y ) CHÚ Ý -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 95 0 = = 0 0 0 0 0 0 -1 + + -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 SỬ DỤNG ĐẠO HÀM BẬC NHẤT TOÁN TỬ GRADIENT  Đạo hàm bậc xử lý ảnh thực cách sử dụng độ lớn gradient  Với hàm f(x, y), gradient f tọa độ (x, y) định nghĩa vectơ cột hai chiều:  f  G x   x  f      f  G y     y  96 SỬ DỤNG ĐẠO HÀM BẬC NHẤT TOÁN TỬ GRADIENT  f  G x   x  f      f  G y     y  Độ lớn vectơ cho bởi:  f  mag (f )  G  G x  f   f           x   y   97 2 y  Xấp xỉ f  Gx  G y SỬ DỤNG ĐẠO HÀM BẬC NHẤT TOÁN TỬ GRADIENT f f f  G x  G y   x y  f ( x  1, y )  f ( x, y )  f ( x, y  1)  f ( x, y ) Như vậy: Gx  f ( x  1, y)  f ( x, y) G y  f ( x, y  1)  f ( x, y ) 98 SỬ DỤNG ĐẠO HÀM BẬC NHẤT TOÁN TỬ GRADIENT  Trong vùng 33, sử dụng ký hiệu z5 mặt nạ tương ứng với điểm ảnh f(x, y), điểm z1 mặt nạ tương ứng với điểm ảnh f(x-1, y1),  Xấp xỉ đơn giản đạo hàm bậc thỏa mãn điều kiện: Gx  f ( x  1, y)  f ( x, y) G y  f ( x, y  1)  f ( x, y ) 99 Gx = (z6 – z5) Gy = (z8 – z5) z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 SỬ DỤNG ĐẠO HÀM BẬC NHẤT TOÁN TỬ GRADIENT z1 z2 z3 G x  ( z8  z ) G y  ( z  z ) z7 z8 z9  Khi đó: f  [G  G ] x y  [( z8  z5 )  ( z6  z5 ) ] f  z8  z5  z6  z5 100 z4 z5 z6 2 SỬ DỤNG ĐẠO HÀM BẬC NHẤT z1 TOÁN TỬ GRADIENT  Hai toán tử khác Roberts đề nghị z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 sau: G x  ( z  z ) G y  ( z8  z ) f  [G  G ] x y  [( z9  z5 )  ( z8  z6 ) ] f  z9  z5  z8  z 101 2 SỬ DỤNG ĐẠO HÀM BẬC NHẤT z1 TOÁN TỬ GRADIENT  Hai toán tử khác Sobel đề nghị sau: G x  ( z  z8  z )  ( z1  z  z ) G y  ( z  z  z )  ( z1  z  z ) f  Gx  G y 102 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 CHÚ Ý  103 Tổng tất hệ số mặt nạ Điều nhằm làm cho đáp ứng vùng cấp xám khơng thay đổi có giá trị ... Lập trình xử lý ảnh Matlab C Chƣơng Cải thiện phục hồi ảnh ? ?Cải thiện ảnh ? ?Phục hồi ảnh Cải thiện ảnh ? ?Xử lý ảnh để đầu “tốt” đầu vào cho mục đích định  Do đó: Cải thiện ảnh phụ thuộc vào ứng... pháp cải thiện ảnh  Xử lý miền không gian o Xử lý điểm ảnh o Xử lý mặt nạ  Xử lý miền tần số o Các phép lọc  Xử lý màu sắc Xử lý miền khơng gian Spatial Domain process  Trong đó: f(x, y) ảnh. ..Nội dung ? ?Chương ? ?Chương ? ?Chương ? ?Chương Giới thiệu chung Thu nhận & số hóa ảnh Cải thiện & phục hồi ảnh Phát tách biên, phân vùng ảnh ? ?Chương Trích chọn đặc trưng ảnh ? ?Chương Nén ảnh ? ?Chương Lập