Xử lý ảnh - chương 1

Xử lý ảnh là một khoa học còn tương đối mới mẻ so với nhiều ngành khoa học khác, nhất là trên qui mô công nghiệp, song trong xử lý ảnh đ• bắt đầu xuất hiện những máy tính chuyên dụng. Để có thể hình dung cấu hình một hệ thống xử lý ảnh chuyên dụng hay một hệ thống xử lý ảnh dùng trong nghiên cứu, đào tạo, trước hết chúng ta sẽ xem xét các bước cần thiết trong xử lý ảnh
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xử lý ảnh - chương 1 Ch¬ng Mét: NhËp m«n xö lý ¶nh 1 nhËp m«n xö lý ¶nh introduction to digital imageprocessing1.1 Tæng quan vÒ mét hÖ thèng xö lý ¶nh Xö lý ¶nh lµ mét khoa häc cßn t¬ng ®èi míi mÎ so víinhiÒu ngµnh khoa häc kh¸c, nhÊt lµ trªn qui m« c«ngnghiÖp, song trong xö lý ¶nh ®· b¾t ®Çu xuÊt hiÖn nh÷ngm¸y tÝnh chuyªn dông. §Ó cã thÓ h×nh dung cÊu h×nh méthÖ thèng xö lý ¶nh chuyªn dông hay mét hÖ thèng xö lý ¶nhdïng trong nghiªn cøu, ®µo t¹o, tr íc hÕt chóng ta sÏ xem xÐtc¸c bíc cÇn thiÕt trong xö lý ¶nh. Tríc hÕt lµ qu¸ tr×nh thu nhËn ¶nh. ¶nh cã thÓ thunhËn qua camera. Thêng ¶nh thu nhËn qua camera lµ tÝnhiÖu t¬ng tù (lo¹i camera èng kiÓu CCIR), nhng còng cã thÓlµ tÝn hiÖu sè ho¸ (lo¹i CCD - Charge Coupled Device). Lu tr÷NhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 1 Ch¬ng Mét: NhËp m«n xö lý ¶nh camera Ph©n tÝch Thu nhËn ¶nh Sè ho¸ NhËn ¶nh d¹ng SENSOR Lu tr÷ HÖ Q.§Þnh H×nh 1.1.a. C¸c giai ®o¹n chÝnh trong xö lý ¶nh¶nh còng cã thÓ thu nhËn tõ vÖ tinh qua c¸c bé c¶m øng(sensor), hay ¶nh,tranh ®îc quÐt trªn scanner. Chi tiÕt vÒ qu¸ tr×nh thu nhËn¶nh sÏ ®îc m« t¶ trong ch¬ng 2. TiÕp theo lµ qu¸ tr×nh sèho¸ (Digitalizer) ®Ó biÕn ®æi tÝn hiÖu t¬ng tù sang tÝnhiÖu rêi r¹c (lÊy mÉu) vµ sè ho¸ b»ng l îng ho¸, tríc khichuyÓn sang giai ®o¹n xö lý, ph©n tÝch hay lu tr÷ l¹i. Qóa tr×nh ph©n tÝch ¶nh thùc chÊt bao gåm nhiÒuc«ng ®o¹n nhá. Tríc hÕt lµ c«ng viÖc t¨ng cêng ¶nh ®Ón©ng cao chÊt lîng ¶nh. Do nh÷ng nguyªn nh©n kh¸c nhau:cã thÓ do chÊt lîng thiÕt bÞ thu nhËn ¶nh, do nguån s¸nghay do nhiÔu, ¶nh cã thÓ bÞ suy biÕn. Do vËy cÇn ph¶iNhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 2 Ch¬ng Mét: NhËp m«n xö lý ¶nht¨ng cêng vµ kh«i phôc l¹i ¶nh ®Ó lµm næi bËt mét sè ®ÆctÝnh chÝnh cña ¶nh, hay lµm cho ¶nh gÇn gièng nhÊt víitr¹ng th¸i gèc- tr¹ng th¸i tríc khi ¶nh bÞ biÕn d¹ng. Giai ®o¹ntiÕp theo lµ ph¸t hiÖn c¸c ®Æc tÝnh nh biªn, ph©n vïng ¶nh,trÝch chän c¸c ®Æc tÝnh, v.v... Cuèi cïng, tuú theo môc ®Ých cña øng dông, sÏ lµ giai®o¹n nhËn d¹ng, ph©n líp hay c¸c quyÕt ®Þnh kh¸c. C¸c giai®o¹n chÝnh cña qu¸ tr×nh xö lý ¶nh cã thÓ m« t¶ ë h×nh1.1.a. Víi c¸c giai ®o¹n trªn, mét hÖ thèng xö lý ¶nh (cÊu trócphÇn cøng theo chøc n¨ng) gåm c¸c thµnh phÇn tèi thiÓunh h×nh 1.1.b. §èi víi mét hÖ thèng xö lý ¶nh thu nhËn qua camera-• camera nh lµ con m¾t cña hÖ thèng. Cã 2 lo¹i camera: camera èng lo¹i CCIR vµ camera CCD. Lo¹i camera øng víi chuÈn CCIR quÐt ¶nh víi tÇn sè 1/25 vµ mçi ¶nh gåm 625 dßng. Lo¹i CCD gåm c¸c photo ®ièt vµ lµm t ¬ng øng mét cêng ®é s¸ng t¹i mét ®iÓm ¶nh øng víi mét phÇn tö ¶nh (pixel). Nh vËy, ¶nh lµ tËp hîp c¸c ®iÓm ¶nh. Sè pixel t¹o nªn mét ¶nh gäi lµ ®é ph©n gi¶i (resolution).NhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 3 Ch¬ng Mét: NhËp m«n xö lý ¶nh• Bé xö lý t¬ng tù (analog processor). Bé phËn nµy thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng sau: - Chän camera thÝch hîp nÕu hÖ thèng cã nhiÒucamera. - Chän mµn h×nh hiÓn thÞ tÝn hiÖu - Thu nhËn tÝn hiÖu video thu nhËn bëi bé sèho¸(digitalizer). Thùc hiÖn lÊy mÉu vµ m· ho¸. - TiÒn xö lý ¶nh khi thu nhËn: dïng kü thuËt b¶ng tra(Look Up Table - LUT). mµn h×nh ®å ho¹ camera Bé xö lý Bé nhí ¶nh t¬ng tù Bé nhí M¸y chñ Bé xö lý ngoµi ¶nh sè Mµn h×nh Bµn phÝm M¸y in H×nh 1.1.b. C¸c thµnh phÇn chÝnh cña hÖ thèng xö lý ¶nhNhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 4 Ch¬ng Mét: NhËp m«n xö lý ¶nh• Bé xö lý ¶nh sè. Gåm nhiÒu bé xö lý chuyªn dông: xö lý läc, trÝch chän ®êng bao, nhÞ ph©n ho¸ ¶nh. C¸c bé xö lý nµy lµm viÖc víi tèc ®é 1/25 gi©y.• M¸y chñ. §ãng vai trß ®iÒu khiÓn c¸c thµnh phÇn miªu t¶ ë trªn.• Bé nhí ngoµi: D÷ liÖu ¶nh còng nh c¸c kiÓu d÷ liÖu kh¸c, ®Ó cã thÓ chuyÓn giao cho c¸c qu¸ tr×nh kh¸c, nã cÇn ®îc lu tr÷. §Ó cã mét íc lîng, xÐt thÝ dô sau: mét ¶nh ®en tr¾ng cì 512 x 512 víi 256 møc x¸m chiÕm 256K bytes. Víi mét ¶nh mµu cïng kÝch thíc dung lîng sÏ t¨ng gÊp 3 lÇn.1.2 c¸c vÊn ®Ò c¬ b¶n trong xö lý ¶nh Nh ®· ®Ò cËp trong phÇn giíi thiÖu, chóng ta ®· thÊy®îc mét c¸ch kh¸i qu¸t c¸c vÊn ®Ò chÝnh trong xö lý ...