Tìm hiểu sự ra đời của cơ sở xủ lý ảnh phần 6 pdf

Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
26
giống nh hình 1.17. Khi I
o
khác I,
I
tăng lên so với trờng hợp I
o
= I, nghĩa là mức
độ nhạy cảm cờng đ ộ của ngời quan sát giảm. Kết quả chỉ ra rằng độ nhạy cảm
cờng độ lớn nhất khi ở gần mức thích nghi của ngời quan sát. Đây là cách khác để hệ
thị giác đáp ứng một phạm vi rộng của cờng độ tại những thời điểm khác nhau.
3.3 Hiệu ứng dải Mach và đáp ứng tần số không gian .
Xét một ảnh mà cờng độ là hằng số theo chiều dọc nhng tăng theo hàm bậc
thang trên chiều ngang nh trong hình 1.21(a). Cờng độ theo chiều ngang đợc bi
Hình 1.19 . Hai tác nhân kích thích dùng trong nghiên cứu hiệu ứng thích nghi v ề độ
nhạy cảm cờng độ. Mỗi lần thử ta cho ngời quan sát nhìn một trong hai tác nhân kích
thích và yêu cầu chọn xem I
R
hay I
L
sáng hơn. Tác nhân kích thích trong mỗi lần thử
đợc chọn ngẫu nhiên từ hai tác nhân. Các kết quả của thí nghiệm này có thể dùng để
đo
I
theo hàm I và I
o
.
Hình 1.20. Biểu đồ của
I
/I theo hàm của I và I

o
. Khi I
o
bằng I,
I
/ I giống nh hình
1.17 (đờng vẽ chấm trong hình). Khi I
o
khác I,
I
tăng so với trờng hợp I
o
= I. Điều
này chứng tỏ rằng độ nhạy cảm cờng độ của ngời quan sát đã giảm.
I I +I
(I
L
) (I
R
)
I +I I
(I
L
) (I
R
)
I
0
I
0

I
1
I
2
I
3
I
4
log Ilog I
I
I
I
0
= I
1
I
0
= I
2
I
0
= I
3
I
0
= I
4
Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
27
diễn trên hình 1.21(b). Tuy cờng độ trong mỗi vùng hình chữ nhật là không đổi,

nhng ta cảm nhận thấy ở mỗi vùng về phía trái đều sáng hơn và về p hía phải tối hơn,
điều đó gọi là hiệu ứng dải Mach. Hiện tợng này phù hợp với bộ lọc không gian trong
mô hình ở mức ngoại vi của hệ thị giác trong hình 1.15. Khi áp dụng bộ lọc cho tín hiệu
có những mất liên tục sắc cạnh, sẽ xảy ra sự quá ngỡng (overshoo t) và dới ngỡng
(undershoot). Điều đó một phần là do hiện tợng cảm nhận độ sáng không đều trong
vùng cờng độ đều. Nh vậy rút ra kết luận là trong xử lý ảnh không cần duy trì chính
xác hình dạng viền cạnh.
Sự có mặt của bộ lọc thông giải không gian t rong hệ thị giác có thể mô tả trong
hình 1.22 . ảnh I(x,y) trong hình 1.22 đợc tính theo công thức:
I (x, y) = I
o
(y)cos (

(x)x)+ constant (1.11)
Hằng số đợc chọn sao cho I(x, y) là dơng với tất cả (x,y). Khi chúng ta dịch
chuyển theo chiều ngang từ trái qua phải, tần số không gian

(x) tăng.
Hình 1.21 . Minh hoạ hiệu ứng dải Mach.
Khi chúng ta dịch chuyển theo chiều dọc từ trên xuống dới c ờng độ I
o
(y) tăng.
Nếu đáp ứng tần số không gian là hằng số trong suốt dải tần, thì mức độ nhạy cảm
(b)
Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
28
cờng độ có thể là hằng số theo chiều ngang. Trong hình 1.22, chúng ta nhạy cảm với
độ tơng phản trong vùng trung tần hơn trong vùng tần thấp và cao, biểu thị tính chất
thông dải của hệ thị giác. Đáp ứng tần số bộ lọc không gian H(
yx

,
), đợc đo chính
xác hơn với giả định mô hình trong hình 1.15 là đúng, đợc biểu diễn trong hình 1.23.
Trục ngang biểu diễn tần số không gian/góc nhìn. Tần số không gian về cảm nhận của
một ảnh thay đổi theo hàm khoảng cách giữa mắt và ảnh. Khi khoảng cách tăng, tần số
không gian cảm nhận cũng tăng. Để xét đến hiện tợng này thờng dùng tần số không
gian / góc nhìn (tần số không gian liên quan đến miền không gian trên võng mạc) để
xác định H(
yx
,
). Đáp ứng tần số H(
yx
,
) lớn nhất với tần số không gian trong
dải 5 10 chu kỳ/độ và giảm khi tần số không gian tăng, hoặc bắt đầu giảm từ giá trị 5
10 chu kỳ/độ.
Hình 1.22 . Vạch sóng hình sin đã điều chế minh hoạ tính chất thông
dải của mức ngoại vi hệ thị giác con ngời.
3.4 Mặt nạ không gian.
Khi đem nhiễu ngẫu nhiên có mức đồng đều thêm vào ảnh thì trong vùng nền
đều dễ nhận thấy hơn là trong vùng có độ tơng phản cao. Hiệu ứng này rõ rệt hơn hiệu
ứng ảnh hởng của độ sáng đến biểu hiện nhiễu đã thảo luận trong phần 3.1. ảnh trong
hình 1.18, minh hoạ hiệu ứng độ sáng toàn bộ lên độ rõ nhiễu.
Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
29
Hình 1.23 . Đáp ứng tần số H(
yx
,
) trong mô hình trong hình 1.15.
Trong hình, nhiễu trong vùng biên không rõ bằng nhiễu trong vùng nền đều. Ngoài ra

nhiễu trong vùng biên tối không rõ bằng nhiễu trong vùng nền đồng đều sáng. Một
cách để giải thích điều đó là xét tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) tại chỗ. Nếu định nghĩa
tỷ số SNR tại chỗ là tỷ số lợng biến thiên tín hiệu trên lợng biến thiên nhiễu trong
một khu vực nhỏ, thì với mức nhiễu bằng nhau SNR trong vùng độ tơng phản cao lớn
hơn trong vùng nền đều. Một cách nhìn khác là mặt nạ không gia n (hiệu ứng che
khuất). Trong vùng độ tơng phản cao, mức tín hiệu cao và có khuynh hớng che khuất
nhiễu nhiều hơn .
Hiệu ứng che khuất (mặt nạ không gian) có thể đợc khai thác trong xử lý ảnh.
Ví dụ nỗ lực giảm nhiễu nền bằng bộ lọc không gian sẽ dẫn đến làm mờ ảnh ở mức độ
nhất định. Trong vùng có độ tơng phản cao, nơi hiệu ứng làm mờ ảnh do lọc không
gian tạo ra rõ nét hơn, nhiễu lại không rõ, do đó chỉ cần lọc không gian ít.
3.5. Các hiện tợng thị giác khác.
Đối với ngời quan sát ảnh rõ nét trông đẹp hơn ảnh gốc. Điều này đợc sử
dụng trong việc cải thiện biểu hiện của ảnh đối với ngời quan sát. Theo kinh nghiệm
chung, cảnh quan nhân tạo hấp dẫn ngời xem cũng là điều thờng tình. Khía cạnh
tích cực của hiện tợng này là có thể đem khai thác trong n hững ứng dụng nh sản xuất
chơng trình truyền hình thơng mại. Khía cạnh tiêu cực là đôi khi nó làm cho việc
Tần số không gian (chu kỳ/độ )
0.60 1.8 6.0 18 60
10.0
4.0
2.0
1.0
0.4
0.18
Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
30
phát triển một thuật toán hoàn hảo dùng các kỹ thuật xử lý bằng máy tính khó khăn
hơn. Ví dụ, một số thuật toán xử lý ảnh có khả năng làm giảm một lợng lớn nhiễu nền.
Tuy nhiên, trong xử lý ảnh cũng có khi gây ra nhiễu nhân tạo. Nhng ngay cả khi lợng

nhiễu nhân tạo đa vào ít hơn nhiều so với lợng nhiễu nền đã khử đi, thì nhiễu nhân
tạo vẫn có thể gây sự chú ý của ngời xem ,và ngời xem sẽ thí ch ảnh cha xử lý hơn
ảnh đã xử lý.
Các hiện tợng thị giác thảo luận trong phần trớc, có thể giải thích đơn giản, ít
ra thì cũng giải thích một cách định tính; nhng nhiều hiện tợng thị giác khác không
thể giải thích đơn giản, một phần là do chúng ta thiếu kiến thức. Ví dụ, hiện tợng thị
giác có liên quan một phần đến xử lý ở mức trung tâm thì cha thể giải thích cho vừa ý
đợc. Hình 1.24 biểu diễn một phác hoạ chỉ gồm một số ít nét. Cha hiểu đợc tại sao
chúng ta liên hệ đợc ảnh này với Einstein . Nhng ví dụ này cũng chứng minh đợc là,
sự phác thảo những nét chính của đối tợng là quan trọng để nhận dạng đợc nó. Điều
này có thể khai thác trong các ứng dụng nh nhận dạng đối tợng bằng ảnh vi tính và
phát triển hệ thống điện thoại video tốc độ b it thấp cho ngời điếc.
Hình 1.24 Phác hoạ mặt Einstein bằng một số ít nét vẽ.
Các hiện tợng đã thảo luận ở trên liên quan đến sự cảm nhận ánh sáng chiếu
sáng liên tục. Khi ánh sáng chiếu gián đoạn, sự cảm nhận của chúng ta phụ thuộc nhiều
vào tần số ánh sáng. Xét ánh sáng phát ra trong những xung rất ngắn N lần trên giây.