Bài giảng Xử lý ảnh số

Xử lý ảnh số Ts.Ngô văn Sỹ Khoa Điện tử Viễn thông NỘI DUNG „ Tổng quan về xử lý ảnh số „ Tín hiệu và hệ thống 2D „ Tiền xử lý „ Phân tích ảnh „ Nén ảnh „ Các kỹ thuật xử lý ảnh nâng cao TÀI LIỆU THAM KHẢO „ Digital image processing-Fundamental „ Digital image processing-Algorithms and Application „ Nhập môn Xử lý ảnh số - Hoàng Kiếm „ Xử lý ảnh và Vidéo số - Nguyễn Kim Sách „ Xử lý ảnh – Lương Mạnh Bá và Nguyễn Thanh Thuỷ. „ Xử lý ảnh – Ngô Diên Tập Tổng quan về Xử lý ảnh „ Các ứng dụng xử lý ảnh „ Hệ thống thí nghiệm xử lý ảnh „ Các kỹ thuật xử lý ảnh căn bản „ Mô hình thị giác „ Cấu trúc file dữ liệu ảnh Các ứng dụng xử lý ảnh „ Vệ tinh dự báo thời tiết „ Viễn thám (Remote sensing) „ Ảnh y tế (Tomographs) „ Khoa học hình sự (Forensics) „ Điện ảnh Vệ tinh dự báo thời tiết „ Thiết bị: „ Vệ tinh dự báo: Camera (Hồng ngoại) + Thiết bị truyền ảnh „ Trung tâm mặt đất: SuperComputer + Thiết bị nhận ảnh „ Chức năng: „ Thu ảnh „ Tiền xử lý „ Truyền về trung tâm „ Khôi phục ảnh „ Phân tích ảnh Viễn thám „ Thiết bị: „ RPV (Remote Processing Vehice) + Camera hồng ngoại + Thiết bị truyền ảnh. „ Trung tâm điều khiển: Thiết bị thu ảnh và xử lý „ Chức năng „ Phân tích ảnh Khoa học hình sự „ Thiết bị „ Nguồn sáng có quang phổ rộng (PolyLight) „ Cảm biến vân tay (nhiệt hoặc độ ẩm) „ Scanner „ Chức năng „ Tiền xử lý „ Mã hoá „ Tổ chức ngân hàng dữ liệu ảnh „ Đối sánh Ảnh Y tế „ Thiết bị: „ Máy siêu âm „ Máy chụp X-Quang „ Máy nội soi „ CT-Scanner „ Chức năng „ Thu ảnh phản xạ, đâm xuyên, cắt lớp „ Dựng ảnh (Reconstruction) Điện ảnh „ Thiết bị: „ Camera „ Computer + Video card „ Chức năng „ Hoạt hình 3D „ Ghép và dựng scence Hệ thống thí nghiệm Xử lý ảnh SuperComputerScanner Buffer INTERNET SATELITE Trình tự xử lý tổng quát Thu nhận Tiền xử lý Trích thuộc tính Phân đoạn Tách thông tin Mã hoá Phân lớp Đối sánh Ngân hàng dữ liệu Lưu trữĐối tượng Quyết định Các kỹ thuật Xử lý ảnh căn bản „ Thu nhận ảnh „ Truyền ảnh „ Khôi phục (Restoration) „ Làm nổi thuộc tính (Enhancement) „ Trích thuộc tính (Extract) „ Phân đoạn (Segmentation) „ Đối sánh (Matching) Phổ năng lượng ánh sáng „ Tia X Tử ngoại Ánh sáng khả kiến Hồng ngoại „ X-Ray ExtraViolet Visual Light Infrared Bước sóng λ 350 nm 480 nm c : vận tốc ánh sáng f : tần số f c=λ Tác động của năng lượng ánh sáng lên vật thể Tia tới Tia phản xạ Tia đâm xuyên Năng lương Hấp thụ Năng lương Bức xạ Mô hình thị giác ),,()(),,( λλλ yxRLyxI = L(λ) Năng lượng ánh sánh bức xạ từ nguông sáng R(x,y,λ) Hệ số phản xạ trên bề mặt vật thể I(x,y,λ) Cường độ tia phản xạ đến võng mạc và được cảm thụ Bước sóng ánh sáng được bức xạ λ Ảnh là toàn bộ năng lượng phổ được bức xạ từ nguồn sáng, phản xạ trên bề mặt vật thể và được cảm thụ bởi thị giác λλλ dVyxIyxf )().,,(),( 0 ∫∞= V(λ) hệ số cảm thụ của thị giác f(x,y) ảnh tượng tự Mô hình thị giác „ Độ tương phản „ Định lý Weber : „ C = c.loga(1+f) „ Mô hình tỷ lệ nền „ Độ chói const f f =∆ Các tham số ảnh „ Kích thước „ Chiều rộng x chiều cao „ Đơn vị đo: cm, inch, số pixel theo mỗi chiều „ Độ phân giải không gian „ Số pixel trên 1 đơn vị khoảng cách theo chiều đứng Vres, hoặc theo chiều ngang Hres „ Thông thường các thiết bị có độ phân giải theo hai chiều bằng nhau. „ Độ phân giải màu „ Số mức màu L được dùng để biểu diễn „ b = log2L là số bit trên pixel Tần số không gian „ Được định nghĩa là nghịch đảo của chu kỳ lặp lại của tín hiệu ảnh theo chiều ngang hoặc chiều đứng y x y x ∆= ∆= 1 1 ξ ξTần số không gian theo chiều ngang Tần số không gian theo chiều đứng Miền tần số không gian t (s) f(Hz) y ξy x ξx Tần số không gian Các kiểu định dạng ảnh số (Format File) „ bmp (không nén) „ pcx (mã runlength) „ jpeg (mã Huffman và DPCM) „ tif (tag) „ img (runlength code) „ psd (chuẩn photoshop) Tổ chức file ảnh „ Header „ Nhận dạng chuẩn ảnh „ Kích thước (theo chiều ngang H và theo chiều đứng V) „ Độ phân giải không gian(theo chiều ngang Hres và theo chiều đứng Vres) „ Độ phân giải màu „ Kỹ thuật nén „ Loại ảnh (W/B, grayscale, color) „ Data „ Có thể nén hoặc không nén „ Được sắp xếp theo thứ tự các pixel từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. „ Riêng kiểu tif sử dụng tag để trỏ đến vùng dữ liệu được tổ chức theo từng dải. „ Palette „ Nằm ở cuối file, gồm 768 byte, đặc trưng cho gam màu của ảnh và được nạp vào thanh ghi palette của VGA card trước khi hiển thị ảnh lên monitor Các hệ toạ độ màu Các hệ toạ độ màu „ RGB „ CMYK „ HUV „ Lab