Tài liệu Xử lý ảnh số - Chương 4 ppt

Xử lý ảnh số
Ts.NGÔ VĂNSỸ
ĐẠIHỌC BÁCH KHOA
ĐẠIHỌC ĐÀNẴNG
Chương 4 Phân tích ảnh
 Các bài toán phân tích ảnh
 Trích thuộc tính
 Sườnvàđường viền
 Tách sườn
 Trích đường viền
 Biểudiễn đường viền
 Biểudiễnmiền
 Biểudiễn moment
 Cấutrúc
 Các thuộctínhhìnhdạng
 Hoa văn
 Đối sánh quang cảnh và phát hiệ
n
 Phân đoạn ảnh
 Các kỹ thuật phân lớp
 Hiểu ảnh
Các bài toán phân tích ảnh
 Viễn thám (Remote sensing)
 Khoa họchìnhsự (Forensic)
 Ảnh ytế (Tomographs)
 Nhậndạng chữ viếtvàchữ ký
(Character recognitions)
 Phát hiệnvậtthể chuyển động
(Moving detection)
 Nhậndạng mặtngười (Human identification)
 Người máy (Robotics)

Trình tự phân tích ảnh
 Hệ thống đọc ảnh Hệ thống hiểu
ảnh
Thu
nhận
Tiềnxử lý
Trích
thuộctính
Phân đoạn
Tách
thông tin
Mã hoá
Phân lớp Đốisánh
Ngân hàng
dữ liệu
Lưutrữ
Đốitượng
Quyết
định
Các thuộc tính ảnh
 Thuộctínhđộ lớn
 Phảnxạ
 Đâm xuyên
 Thuộc tính hình học
 Hình dáng
 Đường nét
 Thuộc tính không gian
 Chi tiết
 Nền
 Thuộctínhbiến đổi

 Phổ tầnkhônggiancao
 Phổ tầnkhônggianthấp
 Thuộctínhmàusắc
 Biểudiễntrongcáchệ toạ độ màu khác nhau
 Thuộctínhthống kê
 Các hàm moment, moment tuyệt đối, moment trung tâm
Các hàm moment
∑
∑
∑
∑
−
=
−
=
−
=
−
=
−=
=
−=
=
1
0
1
^
1
0
1

0
1
^
1
0
)(
)(
)()(
)(
L
x
iu
k
ik
L
x
iu
k
ik
L
x
iu
k
i
k
L
x
iu
k
ik

i
i
i
i
xPmxm
xPx
xPmxm
xPxm
µ
µ
Hàm moment bậck
m
1
: giá trị trung bình
m
2
: trung bình bình phương
Hàm moment trung tâm bậck
phương sai
độ nghiêng
Hàm moment tuyệt đốibậck
µ
1
: độ lớn
µ
2
: độ méo
Hàm moment trung tâm tuyệt đốibậc
k
:

:
3
^
2
^
m
m
Thuộctínhhìnhhọc
 Điểm: toạ độ
 Đoạnthẳng: toạ độ điểm đầuvàcuối
 Độ dốc
 Độ cong
 Điểmuốn
 Khẩu độ
 Giao điểm
 Tiếptuyến
 Đagiácđều
Thuộc tính sườnvàđương viền
(edge and contour)
 Sườnlàtậphợpnhững điểm có giá trị độtbiến
khi quét theo mộthướng (ngang, đứng, chéo) nào
đó
 Thường nằm ở vị trí ranh giớigiữa đốitượng và
nền, hoặc ở các chi tiết.
 Các điểmsườnliênkếtlạithànhđường viền,
đặctrưngchohìnhdạng vậtthể
 Một đường viềnphảithoả mãntínhliênthông
(connectivity) theo lướilấymẫu(chữ nhật, lục
giác) và hai miền được phân cách bởinóphải
không liên thông (nonconnectivity) vớinhau

Nguyên lý tách sườn (edge detection)
 Hàm ảnh 1D theo
hướng ngang
 Toán tử gradien
 Toán tử Laplacian
2
2
2
2
2
2
),(),(
),(),(
)(
)(
)(
y
yxf
x
yxf
y
yxf
x
yxf
x
xf
x
xf
x
f

∂
∂
+
∂
∂
∂
∂
+
∂
∂
∂
∂
∂
∂
Toán tử gradien mở rộng theo hai hướng
Toán tử Laplacian mở rộng theo hai hướng
Các toán tử tách sườn
 Phương pháp gradien
H
1
Cắtngưỡng
)(
1
2
0
2
2
2
1
g

g
arctg
gg
+
+
ϕ
u(m,n)
g(m,n)g
1
(m,n)
g
2
(m,n)
g(m,n)
H
2
Ө(m,n)
Các toán tử tách sườn
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
=
⎥
⎦
⎤
⎢

⎣
⎡
−
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−−−
=

⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−−−
=
01
10

10

01
101
202
101

121
000
121
10
1
101
101

111
000
111
21
21
21
HH
HH
HH
Các mặtnạ Sobel, Prewitt, Kirsh
Hình
Thí dụ: g
1
(m,n)
000000000000
000000000000
000000000000

-2-3-3-3-3-2-100000
000000000000
233331-1-3-3-3-3-2
233331-1-3-3-3-3-2
000000000000
00000
0000000
000000000000
000000000000
000001233332
Các toán tử tách sườn
 Phương pháp
Laplacian
-1/4
-1/41-1/4
-1/4
H
Cắtngưỡng
u(m,n)
g(m,n)
g(m,n)
-1/4-1/4
1
-1/4-1/4
Các toán tử tách sườn
 Toán tử Compass
H
i
i - 0-7

Cắtngưỡng
)(
}max{
0
max
0
g
g
arctg
g
i
i
+
ϕ
u(m,n)
g(m,n)g
i
(m,n)
g(m,n)
Ө(m,n)
Các mặtnạ compass
H
7
H
6
H
5
H
4
-3-3-35-3-355-3555

50-350-350-3-30-3
55-35-3-3-3-3-3-3-3-3
H
3
H
2
H
1
H
0
-355-3-35-3-3-3-3-3-3
-305-305-305-30-3
-3-3-3-3-35-355555
Các mặtnạ compass
H
7
H
6
H
5
H
4
H
3
H
2
H
1
H
0

Trích đường viền
 Tính liên thông
 Liên thông 4
 Liên thông 8
 Liên thông 6 (lướilụcgiác)
P
4
P
8
P
7
P
6
P
1
P
0
P
3
P
1
P
0
P
5
P
2
P
2
P

3
P
4
Liên thông-8 Liên thông-4 Liên thông-6
Nghịch lý liên thông
 Nghịch lý liên thông
 Đường viềnthoả mãn tính liên thông 8 thì hai miền
cũng thoả mãntínhliênthông8
 Vì vậyphảichọn tính liên thông 4 cho miền trong và
ngoài đường viền.
Thuậttoándòbiên
 Bước1: Xuất phát từ
một điểmbấtkỳ trên
biên, bước sang trái, nếu
điểm bên trái thuộc
miền đốitượng thì
chuyển sang bước3,
nếu không chuyển sang
bước2
 Bước2: Trở lại điểm
trước đóvàbước sang
phải.
 Bước3: Xácđịnh lạitoạ
độ điểmbiênvàthực
hiệnlạibước 1 và 2 cho
đếnkhigặplại điểm
xuấtphát.
Thuật toán liên kếtsườn
 Heuristic
 Nguyên lý Bellman

 Biến đổi Hough
Biểudiễn đường viền
 Chain code:
 001111110…… 010
 Hình 9-20
 Mã độ cong :
 Hình 9-21