Bài giảng Xử lý ảnh số - Xử lý ảnh trong miền không gian (tt)
Trình bày một số kỹ thuật cơ bản nhằm “nâng cao”
chất lượng ảnh trong miền không gian
Phần đầu trình bày xử lý không phụ thuộc không
gian – trực tiếp trên từng điểm ảnh với kỹ thuật
chính dựa trên histogram
Phần kế trình bày xử lý ảnh trong miền không gian
với kỹ thuật chính là sử dụng các nhân chập áp trực
tiếp lên ảnh xám
24 trang |
Chia sẻ: nguyenlam99 | Lượt xem: 1243 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Xử lý ảnh số - Xử lý ảnh trong miền không gian (tt), để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
XỬ LÝ ẢNH TRONG
MIỀN KHÔNG GIAN
(TT)
NGÔ QUỐC VIỆT
TPHCM-2012
1. Các bộ lọc thông thấp và thông cao
2. Đạo hàm và nhân chập
Đạo hàm bậc hai - mặt nạ Laplacian
Đạo hàm bậc nhất – mặt nạ Sobel, Roberts
3. Làm sắc nét ảnh
Phương pháp unsharp mask
Sharpen transform
4. Tóm tắt và bài tập
2Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt
Làm rõ các chi tiết nét trong ảnh. Ngược với làmmờ
Ứng dụng trong printing, medical imaging, chẩn
đoán công nghiệp, etc.
3Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt
Ảnh gốc Ảnh đã làm sắc nét
Nguồn:
Làm sắc nét dựa trên nguyên lý “sự khác biệt trong
miền không gian” (spatial differentiation)
Difference ~ high-pass filter (bộ lọc thông cao) và
high-boost filter
High-pass filter: Lấy ảnh trừ đi ảnh đã làm mờ
sắc nét
High-Boost filter: làm nét, nhưng không bỏ thành
phần thô (tần số thấp). Bằng cách nhân ảnh gốc với
hệ số trước khi trừ ảnh đã làmmờ.
4Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 5
Định nghĩa đạo hàm bậc nhất của f(x) trongmiền liên
tục và f(n) trong miền rời rạc
Định nghĩa đạo hàm bậc hai của f(x) trong miền liên
tục và f(n) trong miền rời rạc
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 6
Đạo hàm được định nghĩa “khác biệt” có cùng
mục tiêu của bộ lọc làm sắc nét
Đạo hàm có thể phát hiện được nhiều tính chất:
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 7
1
3
2
4
1. Đạo hàm bậc nhất thể hiện được cạnh dầy trong
ảnh (phần ramp trong ảnh trên)
2. Đạo hàm bậc hai thể hiện rõ các chi tiết mịn hoặc
điểm cô lập
3. Đạo hàm bậc nhất thể hiện tốt bước nhảy lớn của
mức xám.
4. Đạo hàm bậc hai có thể tạo ra 2 giá trị tại thay đổi
lớn trong mức xám
Đạo hàm bậc hai thường được dùng nhiều trong
nâng cao chất lượng ảnh vì khả năng cải tiến các
chi tiết mịn
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 8
Định nghĩa đạo hàm bậc hai của f(x, y) trong miền
liên tục
9Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt
Đạo hàm bậc 2 thể hiện bởi
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 10
010
141
010
010
020
010
000
121
000
Nhân chập Laplacian
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 11
111
181
111
Xét hai lân cận chéo
Có thể dùng cho Heavy sharpen
010
141
010
111
181
111
Các biến thể của nhân chập Laplacian
010
151
010
111
191
111
Làm cho ảnh sắc nét hơn thông qua một số phương
pháp: Sharpen,UnsharpMask.Ví dụ về làm sắc nét
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 12
Ảnh gốc Ảnh đã làm sắc nét
Nguồn:
Unsharp mask:
Sử dụng các mặt nạ mờ (còn gọi là unsharp) tác động lên
ảnh gốc để tạo ra ảnhmờ
Ảnh được làm mờ “cộng” với âm bản của ảnh gốc để
tạo ra ảnh sắc nét.
Sharpen: sử dụng các bộ lọc làm sắc nét ảnh (lân
cận ngang+dọc và/hoặc lân cận chéo). Sử dụng các
mặt nạ Laplacian và các biến thể.
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 13
Mặt nạ Laplacian được dùng để làm sắc nét ảnh
theo cách: ảnh gốc cộng với ảnh đã được lấy cạnh
bằng Laplacian
Công thức làm nét ảnh với nhân chập
Nhân chập Laplacian có đường chéo thường làm
sắc nét rõ hơn
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 14
positivetâmyxfyxf
âmtâmyxfyxf
yxg
),(),(
),(),(
),(
2
2
),(4)1,()1,(),1(),1(),(),( yxfyxfyxfyxfyxfyxfyxg
010
151
010
Phương pháp cổ điển để làm nét ảnh.Thực hiện bởi
Biến thể của unsharp mask được gọi là high-boost
filter.Thực hiện bởi
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 15
),(),(),( yxfyxfyxf blurs
),(),(),( yxfyxAfyxf blurhb
),(),(),()1(),( yxfyxfyxfAyxf blurhb
),(),()1(),( yxfyxfAyxf shb
Nhân chập high-boost xác định bởi, với (A 1).
Khi A = 1, high-boost filter là nhân Laplacian
High-boost filter thường dùng khi ảnh gốc tối. Có
thể làm tăng độ tương phản.
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 16
010
141
010
A
111
181
111
A
positivetâmyxfyxAf
âmtâmyxfyxAf
yxfhb
),(),(
),(),(
),(
2
2
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 17
01000
01110
01610
01110
01110
01110
01110
00000
I
010
141
010
LaplacianKernel
242
4204
151
101
101
212
sharpenedI
Tìm hiểu và trình bày mức độ làm nét (nét vừa, nét
quámức, etc).
Khái niệm bán kính (giá trị A trong high-boost) và ngưỡng
làm nét trong Unsharp mask
Cách làmmờ ở cácmức độ khác nhau
Cài đặt làm sắc nét ảnh với các nhân chập Laplacian
khác nhau và so sánh kết quả
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 18
Định nghĩa gradient của f(x,y).
Magnitude được xác định bởi
Sử dụng magnitude của gradient nhằm cải tiến chất
lượng ảnh.
Magnitude theo định nghĩa gần đúng có tính chất
rotation invariant.
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 19
yx GGf
y
f
x
f
G
G
f
y
x
2/1
22
y
f
x
f
f
Dạng xấp xỉ, đạo hàm bậc nhất được xét trong lân
cận 3x3 của pixel. Nhắc lại lân cận
Đạo hàm được định nghĩa bởi
Hai xấp xỉ khác theo Roberts (1965)
Magnitude đạo hàm Roberts xấp xỉ được xác định
bởi
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 20
Z3Z2Z1
Z6Z5=PZ4
Z9Z8Z7
58 ZZGx 56 ZZGy
6859 ZZZZf
68 ZZGy 59 ZZGx
Biểu diễn bởi ma trận 2x2:
Nhân chập 3x3 xác định bởi
Nhân chập Roberts
Giá trị 2: center important
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 21
10
01
01
10
Roberts cross-gradient operator
)2()2(
)2()2(
741963
231987
ZZZZZZ
ZZZZZZ
f
121
000
121
101
202
101
Sobel operators
f/ x
f/ y
Tổng các số hạng trong nhân chập bằng zero
không ảnh hưởng đếnmức xám tổng thể của ảnh
Đạo hàm bậc nhất thường ứng dụng trong phát
hiện biên (edge detection)
Các toán tử khác làCanny, Prewitt, Sobel, Roberts
Có thể kết hợp theo hướng xử lý tuần tự các mặt nạ
trong bước tiền xử lý ảnh nhằm nhận được ảnh “tốt
hơn” cho các bước xử lý sau
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 22
Sử dụng các hàm sau để chuẩn bị ảnh
cvLoadImage
cvCreateImage: tạo ảnhmới
cvCvtColor: đổi từ ảnhmàu sang ảnh xám
Sử dụng cvLaplace(): lọc Laplacian trên ảnh
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 23
Trình bày một số kỹ thuật cơ bản nhằm “nâng cao”
chất lượng ảnh trong miền không gian
Phần đầu trình bày xử lý không phụ thuộc không
gian – trực tiếp trên từng điểm ảnh với kỹ thuật
chính dựa trên histogram
Phần kế trình bày xử lý ảnh trong miền không gian
với kỹ thuật chính là sử dụng các nhân chập áp trực
tiếp lên ảnh xám.
Bài giảng Xử lý ảnh - TS. Ngô Quốc Việt 24
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- xla_baigiang_04_0273.pdf