PHÂN VÙNG ẢNH (Image Segmentation) tiếp

FUNDAMENTALS OF DIGITAL IMAGE PROCESSING

CHƯƠNG 5 (tiếp)

PHÂN VÙNG ẢNH

(Image Segmentation)


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

5.3. Phân vùng dựa vào đường biên
- Dựa trên các thông tin về đường biên của ảnh để
xác định các đường bao của các đối tượng
- Các đường bao nay sau đó được phân tích, sửa đổi
nếu cần thiết nhằm tạo ra các vùng đóng thuộc về
các đối tượng có trong ảnh.

Ảnh
vào

Tốn tử
đường
biên

Đánh
dấu
vùng

Bám theo
đường
biên

Xử
lý
sau

Các bước phân vùng dựa vào đường biên
-2-

Ảnh
ra


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

• Phát hiện đường biên
- Sử dụng các toán tử Gradient (Sobel, Prewitt, la
bàn) hay Laplace (Laplace thường, LoG)… để xác
định độ lớn và hướng của đường biên tại từng pixel
• Bám theo đường biên
- Nhằm nhằm ghép, nối các đường biên thành các
vùng kíntìm kiếm theo từng pixel để xét sự liên
kết giữa các đoạn đường biên.
- Có thể sử dụng tiêu chuẩn giống nhau giữa các
pixel đường biên hay dùng các tính chất hay xấp xỉ
hình học để tăng cường đối với các pixel bị ảnh

hưởng bởi nhiễu, artifact hay lồi hình học
-3-


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

+ Tìm kiếm vùng lân cận
- Giả thiết độ lớn và hướng của đường biên thu được
lần lượt là e(x,y) và (x,y)
- Giả thiết pixel đường biên đầu tiên là bj. Pixel tiếp
theo bj+1 (lân cận 4 hoặc 8 của pixel đầu tiên) là
pixel đường biên nếu nó thỏa mãn
eb j   T1

eb j 1   T1

eb j   eb j 1   T2

 b j    b j 1  mod 2π  T3

- Nếu nhiều hơn 1 pixel lân cận thỏa mãn các điều
kiện thì pixel có sai khác nhỏ nhất sẽ được chọn là
pixel đường biên tiếp theo
-4-


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

- Nếu khơng có pixel lân cận nào thỏa mãn thì dừng
lại, 1 pixel khác được chọn làm đường biên
- Nhiều pixel đường biên và đường biên không được
liên kết với nhauthường cần các thông tin biết
trước về đường bào của đối tượng để tạo thành vùng
kín
+ Thuật tốn của Choi
1. Tìm một pixel có độ lớn đường biên lớn hơn mức
ngưỡng TS. Nếu pixel đó chưa được xác định là pixel
đường biên, đặt trạng thái độ dày là ON và bắt đầu
bám theo đường biên từ pixel này
-5-


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

2. Pixel hiện thời có thể được xét là pixel đường biên
nếu thỏa mãn 3 điều kiện
- Không là hoặc chưa được xét là pixel đường biên
- Độ lớn đường biên lớn hơn TN < TS
- Trạng thái độ dày là ON
3. Gọi d là hướng đường biên tại pixel hiện thời. Chọn
pixel có độ lớn đường biên max trong số các pixel lân
cận tương ứng với các hướng d-1, d, d+1 (mod 8). Bám
tiếp theo hướng d*
4. Nếu bất cứ pixel nào trong số các pixel lân cận (d*2)

là pixel đường biên, đặt trạng thái độ dày là OFF

-6-


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

5. Nếu pixel hiện thời được xét pixel đường biên, chuyển
tới pixel tiếp theo và quay trở lại bước 2
6. (Bám chiều ngược lại) Tại pixel bắt đầu, thay hướng
đường biên d bằng d+4 và thực hiện các bước 2-5
7. Nếu chiều dài của đường mà ta bám theo lớn hơn
ngưỡng chiều dài TL, quyết định đó là đường biên
(Nối các khoảng ngắt quãng nhỏ) Chiều dài < TL nhưng
vẫn được quyết định là đường biên nếu 2 pixel cuối tại 2
đầu thỏa mãn điều kiện 3 tại bước 2 và các pixel kế tiếp
của chúng là pixel đường biên
8. Xóa bỏ mọi đánh dấu cho các pixel xét là đường biên.
Quay trở lại bước 1
-7-


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

- Bước 4 ngăn không cho đường biên là dầy. Bước 6
tăng cường độ liên kết đường biên. Nếu chỉ bám

đường biên theo chiều thuận sẽ khơng xác định được
các đường biên khơng có pixel có độ lớn đường biên
> TS. Bước 7.2 thì nhằm nối các đường biên ngắn
• Đánh dấu vùng
- Các vùng giới hạn bởi đường biên kín tìm được ở
bước bám theo đường biên cần phải được đánh dấu
xác định (region filling, labeling, coloring)
- Các phương pháp: kiểm tra chẵn lẻ (parity check),
mã xích (chain code), tạo nhân (seeding)
-8-


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

• Xử lý sau
- Loại bỏ các vùng nhỏ
- Gộp các vùng giống nhau ở gần nhau
+ Thuật tốn
- Tìm 1 vùng nhỏ Rs
- Tìm các vùng lân cận với Rs
- Vùng lân cận Ra nào có mức xám trung bình gần
với Rs nhất sẽ được gộp với Rs
- Lập lại bước 1-3 đến khi kích thước các vùng lớn
hơn 1 giá trị nào đó.

-9-

Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

5.4. Phân vùng dựa theo miền/vùng
- Gồm 2 phương pháp chính: phát triển vùng (region
growing) và chia vùng (region splitting)
- Phương pháp phát triển vùng: các pixel lân cận
nhau được gộp lại với nhau để tạo thành các vùng
đóng theo một tiêu chuẩn giơng nhau định trước
- Phương pháp chia vùng: toàn bộ ảnh hay các vùng
lớn được chia thành 2 hay nhiều vùng nhỏ theo tiêu
chuẩn khác nhau

-10-


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

- Sự khác nhau giữa phân vùng theo ngưỡng và theo
vùng/miền là: phân vùng dựa theo vùng/miền sẽ cho
các vùng gồm các pixel liên kết, phân vùng dựa theo
ngưỡng có thể tạo ra các vùng trắng và pixel không
liên kết

-11-

Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

a. Chia vùng
- Chia toàn bộ ảnh hay các vùng đối tượng lớn thành
các vùng nhỏ.
- Kiểm tra tính đồng nhất của từng vùng nhỏ. Nếu
khơng thỏa mãn thì tiếp tục chia.
- Gộp các vùng lân cận giống nhau thành 1 vùng lớn
IV

I

II.4.4

II.4.1

II.4.3

II.4.2

II.1

III
II.3
-12-

II.2

Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

b. Phát triển vùng
- Gộp các pixel lân cận vào vùng cho đến khi khơng
cịn pixel lân cận nào đủ điều kiện để ghép vàp vùng
- Yêu cầu 2 tiêu chuẩn:
+ Tiêu chuẩn giống nhau quyết định việc ghép pixel
vào vùng
+ Tiêu chuẩn kết thúc quyết định kết thúc quá trình
ghép pixel vào vùng. Thường dựa trên số lượng nhỏ
nhất hay phần trăm các pixel lân cận đòi hỏi để thỏa
mãn tiêu chuẩn giống nhau cho việc ghép pixel vào
vùng
-13-


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

Pixel trung tâm

Lân cận 3x3

Pixel thỏa mãn tiêu
chuẩn giống nhau

Lân cận 5x5

Pixel không thỏa mãn
tiêu chuẩn giống nhau

Lân cận 7x7

Phát triển vùng
-14-

Miền đã
phân vùng


Fundamentals of Digital Image Processing

Image Segmentation

• Phát triển vùng liên kết trọng tâm (Centroid
Linkage Region Growing)
+ Quét từng pixel X0 theo kiểu raster
+ So sánh X0 với trung bình của từng vùng mà các
pixel X1, X2, X3, X4 (hoặc X1, X2) thuộc về.
+ Ghép X0 vào vùng tương ứng nếu sai lệch là nhỏ.

+ Chuyển sang pixel tiếp và lập lại bước 2.

Phát triển vùng liên kết trọng tâm (CLRG)
-15-