Cảm nhận ảnh (xử lý ảnh)

XỬ LÝ ẢNH
NguyễnLinhGiang
Bộ môn TruyềnthôngvàMạng máy tính
Nội dung
 Nhậpmôn
 Hệ thống xử lý tín hiệuhaichiều
 Cảmnhận ảnh
 Số hóa ảnh
 Các phép biến đổi ảnh
 Cảithiệnchấtlượng ảnh
 Phụchồi ảnh
 Phân tích ảnh
 Nén ảnh
Chương III
Cảmnhận ảnh
III. Cảmnhận ảnh
 3.1. Sóng điệntừ, anh sáng và các
dạng ảnh
 3.2. Hệ thống thị giác
 3.3. Mộtsố hiệu ứng thị giác
 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc
3.1 Sóng điệntừ, anh sáng và
các dạng ảnh
 Các dạng ảnh
 Ảnh hồng ngoại
 Ảnh cựctím
 Ảnh sóng vô tuyến
 Ánhsángnhìnthấy
 Sóng rada
 Ảnh Rơn-ghen
 Ảnh sóng âm

 Ảnh điệntử
 Ảnh quét positron
 Ảnh cộng hưởng từ

3.1 Sóng điệntừ, anh sáng và
các dạng ảnh
 Dảiphổ sóng điệntừ
3.1 Sóng điệntừ, anh sáng và
các dạng ảnh
 Ví dụ về các loại ảnh
 Ảnh theo độ chói (
cường độ sáng )
 Ảnh màu
 Ảnh thiên văn
3.1 Sóng điệntừ, anh sáng
và các dạng ảnh
 Biểudiễn ánh sáng qua phổ phân bố
năng lượng theo bướcsóngI(λ)
3.1 Sóng điệntừ, anh sáng và
các dạng ảnh
3.2. Hệ thống thị giác
 Tầmquantrọng nghiên cứuvề
hệ thống thị giác
 Trong mã hóa ảnh: những thông
tin không cảmnhận đượcsẽ
không cầnthiếtlưutrữ
 Cấutạosơ lược
 Cầumắt
 Giác mạc
 Thủytinhthể

 Dịch kính
 Võng mạc
 Tế bào que
 Tế bào nón
 Điểmvàng
 Điểmmù
 Cơ chếđiềuchỉnh thị giác
 Tế bào que
 Có từ 75-150 triệu
 Rấtnhạycảmvới ảnh sáng
 Cảmnhậntrêndảirộng
 Ánh sáng ban ngày và đêm
 Cung cấpkhả năng nhìn đêm
 Cảmnhận độ chói ( cường độ sáng )
 Độ phân giảicao
3.2. Hệ thống thị giác
 Tế bào nón
 Có từ 6-7 triệu
 Tậptrungchủ yếutại điểmvàngtại trung tâm
võng mạc
 Cảmnhậntrêndảihẹp
 Độ phân giảithấp
 Có 3 loạitế bào nón cảmnhậncáctầnsố: cảm
nhậnmàusắc
 460 nm ( xanh lam ), 575 nm ( xanh lục ), 625
nm ( đỏ )
 Khả năng nhìn ban ngày
3.2. Hệ thống thị giác
 Phân bố các tế bào que và tế bào nón
trong võng mạc

3.2. Hệ thống thị giác
 Độ nhạysángcủa
tế bào que và tế
bào nón
 Hệ thống thị giác
chophépcảmnhận
10 bậc chênh lệch
về cường độ trong
dảichiếusáng
3.2. Hệ thống thị giác
3.3 Mộtsố hiệu ứng thị giác
 Các vạch Mach – cảmnhận độ sáng
3.3 Mộtsố hiệu ứng thị giác
3.3 Mộtsố hiệu ứng thị giác
 Các điểmkìdị -cảmnhận độ tương phản
3.3 Mộtsố hiệu ứng thị giác
3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc
 Các thuộc tính ánh sáng
 Độ chói( Radiance – watt )
Tổng năng lượng của chùm tia từ nguồn
 Độ rọi ( Luminance - lumens, lm)
Độ đonăng lượng ánh sáng thu nhận đượctừ nguồnsáng.
Biến thiên theo khoảng cách từ nguồnsáng, bướcsóng, …
Không phụ thuộcvàomôitrường;
 I(x, y, λ) – phân bố ánh sáng trong không gian
 V(λ) – hàm hiệusuấtcảm độ rọitương đốicủahệ thống thị giác (
hàm dạng chuông )
∫
∞
=

0
)(),,(),(
λλλ
dVyxIyxL
3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc
 Độ sáng ( Brightness )
 Là thuộctínhchủ quan, đặctrưng cho khả năng
cảmnhận độ rọi
 Phụ thuộcvàođộ rọicủa môi trường xung quanh
 Độ tương phảntứcthời
 Cảmnhậncủahệ thống thị giác nhạycảmhơnvới
độ tương phản độ rọihơnlàđộ rọituyệt đối;
 |L
s
–L
0
|/L
0
= const
 Đốivới độ rọitương đốinhậnbiết được ΔL
 ΔL / L ~ d(logL) ~ 0.02 ( const )
 Các mô hình độ rọi–độ tương phản
 Giả thiết: L ∈ [1 100], c ∈ [1 100]
 C = 50 log
10
L
 C = 21.9 L
1/3
3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc
 Mô hình cảmnhận đơnsắc

 Hàm truyền đạt điềubiến( MTF )
 Đượcxácđịnh qua thựcnghiệmvớinhững hàm đánh
giá hình sin với độ tương phản khác nhau
 Tương tự bộ lọc thông dải
 Nhạycảmvớinhững tầnsố trung bình
 Kém nhạyvớinhững tầnsố cao
 Phụ thuộcvàohướng đánh giá
 Nhạycảmhơnvớihướng nằmngangvàthẳng đứng
 Nhìn chung về cảmnhận đơnsắc
 Thể hiệnkhả năng ánh sáng đượcmắt chuyển đổi
thành những thông tin vềđộsáng
3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc
 Tiêu chuẩn đánh giá độ trung thực ảnh
 Các độ đochủ quan ( định tính )
 Đánh giá theo cảmnhậncủathị giác:
 Thang tốt-xấu: tuyệtvời, tốt, khá tốt, kém, không đáp ứng
 Các độ đo đốisánh
 Đốisánhvớinhững ảnh khác, nhóm ảnh khác
 Các độ đokháchquan( định lượng )
 Sai số trung bình bình phương và các biếnthể
 Ưu điểm
 Đơngiản, phông phụ thuộcvàochủ quan
 Đơngiảnvề mặt tính toán toán học
 Nhược điểm
 Không phải lúc nào cũng phản ảnh đượccảmnhậnthị giác
3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc
 Tiêu chuẩn trung bình bình phương
 Trung bình ( hoặctổng ) củabìnhphương sai
phân độ rọicủa điểmsánggiữahaiảnh
(

)
()
error square mean average - ),('),(
1
error square average - ),('),(
1
error square mean '
11
2
3
11
2
2
2
1
∑∑
∑∑
==
==
−=
−=
−−=
M
m
N
n
M
m
N
n

nmlnmlE
MN
nmlnml
MN
llE
ε
ε
ε
3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc
 Tỷ lệ tín hiệu–vànhiễu(SNR)
 A – đặctrưng cho giá trịđỉnh- đỉnh ( peak – to
– peak value )
 PSNR thường cao hơnSNR khoảng 12 – 15 Db
(
)
()
22
10
22
10
/log10
(Db) /log10
e
es
A PSNR
SNR
σ
σσ
=
=

3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc
 Màu sắc
 Cảmnhậnmàusắcphụ thuộcvàophổ
củaánhsáng
 Màu củaphổ: ánhsángnhìnthấyvớidải
phổ rấthẹp
 Ánh sáng vớitấtcả các thành phầnphổ
nhìn thấycónăng lượng bằng nhau sẽ
đượccảmnhận là ánh sáng trắng