Phân tích ảnh, xử lý ảnh nhị phân (xử lý ảnh số)

Xử lý ảnh số
Phân tích ảnh
Xử lý ả
nh nhị phân
Chương trình dành cho kỹ sư CNTT
Nguyễn Linh Giang
•Kháiniệm ảnh nhị phân;
• Các toán tử hình thái;
•Tìmxương và làm mảnh ảnh;
•Biểudiễncấutrúc.
Xử lý ảnh nhị phân
Khái niệm ảnh nhị phân
• Ảnh nhị phân
– Điểmthuộc đốitượng ảnh: có giá trị ‘1’ - điểm đen;
– Điểmthuộc phông nền: có giá trị ‘0’ - điểmtrắng.
– Ảnh nhị phân nhận đượctừảnh đơnsắcbằng phép lấy
ngưỡng;
– Đốitượng trong ảnh nhị phân là tậphợpcácđiểm đen
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
<
≥
=
θ
θ
),(0
),(1
),(

nmsif
nmsif
nmu
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=∈= 1)(:),( suSnmsB
•Biểudiễn mã hoá ảnh nhị phân
–Mãhóađường biên bằng chuỗivector -ảnh vector;
– Mã hoá vùng dựatrêncấutrúccâytứ phân;
–Mãhoádựa trên khuôn dạng ảnh đamứcxám.
•Xử lý ảnh nhị phân
–Xử lý ký hiệu;
–Xử lý cấutrúchìnhhọc đốitượng;
–Cở sở của các phương pháp xử lý:
•Lýthuyếttậphợp;
• Đạisố logic;
•Lýthuyết đồ thị,
Khái niệm ảnh nhị phân
•Cácphương pháp xử lý ảnh nhị phân
– Các toán tử hình thái: biếnhìnhtheolựachọn;
–Xương ảnh và các phương pháp tìm xương ảnh và làm
mảnh ảnh;

–Xâydựng mô hình biểudiễnhìnhdạng đốitượng ảnh;
– Các phép biến đổibiểudiễnhìnhdạng:
• Phép biến đổi Hough
•Biểudiễn đặctrưng theo các đặctả Fourier;
•Tríchtrọn các đặctrưng hình dạng;
•Nhậndạng đốitượng ảnh và phân tích cảnh (thị giác máy)
Khái niệm ảnh nhị phân
Các toán tử hình thái
•Hìnhtháihọc:
–Lànhánhcủasinhhọc, quan tâm tớihìnhdạng và
cấutrúccủa các cơ quan và không bàn tớichứcnăng
của chúng
• Hình thái toán học:
–Làcôngcụ toán học để xử lý hình dạng trong ảnh.
–Những đốitượng hình dạng ảnh bao gồm: đường
biên, xương ảnh, bao lồi,
–Sử dụng các hướng tiếpcậntheolýthuyếttậphợp
– Phép chuyểndịch
(A)
z
= { c| c = a + z, for a ∈A }
– Đốixứng
{}
BbbwwB ∈−== for ,|
ˆ
Các toán tử hình thái
•Mộtsố phép
toán tậphợp
đốivới ảnh
–Phéphợp;

–Phépgiao;
– Phép hiệu;
–Lấyphầnbù
Các toán tử hình thái
• Các phép toán lo-gic đốivới ảnh nhị phân
Các toán tử hình thái
•Toántử cửasổ:
P
xy
là phầntử cấutrúc
•Mộtsố dạng phầntử cấutrúc
})','( );','({)},({
xy
PyxyyxxfyxfW
∈
−
−
=
Các toán tử hình thái
• Phép giãn ( Dilation )
–P: phầntử cấutrúc
•Hiệu ứng củaphépgiãn:
–Tăng kích thướccủa đốitượng có kích thướcbằng 1;
–Làmtrơn đường biên đốitượng;
– Xóa các lỗ hỏng và các đoạn đứtgãy
(
)
{
}
()

[]
{}
)}],({[
ˆ
|
ˆ
|
yxfWOR
AAPz
APzPA
z
z
=
∈∩=
∅≠∩=⊕
• Phép co ( bào mòn - Erosion )
•Hiệu ứng của phép co:
– Co kích thướccủacácđốitượng mộtgiátrị;
– Làm trơn đường biên đốitượng;
–Loạibỏ các nhiễunhỏ trên đốitượng
(
)
{
}
)}],({[
|
yxfWAND
APzPA
z
=

⊆
=
Θ
Các toán tử hình thái
•Quanhệ giữacácphépgiãnvàphépco:
–Quanhệ thuậnnghịch:phép co là phép giãn củanền
dilate (f ,W) = NOT[ erode( NOT[ f], W)]
erode (f,W) = NOT [dilate(NOT[ f], W)]
– Phép co không phải là phép toán ngượccủa phép giãn:
f (x, y)
≠
erode( dilate (f, W), W)
≠
dilate( erode( f, W), W)
• Là các phép tuyếntínhbấtbiếndịch
(
)
PAPA
c
c
ˆ
⊕=Θ
Các toán tử hình thái
•Vídụ phép giãn:
Kích thước
178x178
Phép giãn
vớiphầntử
cấutrúc3x3
Phép giãn

vớiphầntử
cấutrúc7x7
Các toán tử hình thái
Các toán tử hình thái
•Vídụ hoạt động của các toán tử hình thái
Các toán tử hình thái
•Vídụ hoạt động của các toán tử hình thái
• Ứng dụng của các toán tử hình thái:
–Xácđịnh đường biên bằng các toán tử hình thái;
– Làm mảnh ảnh;
– Làm dày ảnh;
–Tìmxương ảnh
Các toán tử hình thái