Báo cáo Tìm hiểu các phương pháp phân đoạn ảnh

Tìm hiểu các phương pháp
Tìm hiểu các phương pháp
phân đoạn ảnh
phân đoạn ảnh
GVHD: TS Nguyễn Thị Thủy
GVHD: TS Nguyễn Thị Thủy


Nhóm SVTH:
Nhóm SVTH:
Nguyễn Thị Diệp
Nguyễn Thị Diệp
Phạm Thị Định
Phạm Thị Định
Nguyễn Thị Gấm
Nguyễn Thị Gấm
Nguyễn Thị Nụ
Nguyễn Thị Nụ
Lớp : THC 52
Lớp : THC 52
Giới thiệu về hệ thống xử lý ảnh
Giới thiệu về hệ thống xử lý ảnh
Các bước cần thiết trong xử lý ảnh
Hình 1
Các phương pháp phân đoạn ảnh
Các phương pháp phân đoạn ảnh
Các công đoạn chính của phân đoạn ảnh:
◦
Tiền xử lý ảnh ( nếu có )
◦
Phân đoạn ảnh dựa trên các thuật toán

◦
Đánh nhãn cho các vùng ảnh được phân tách và điều
chỉnh nếu cần.
Các phương pháp phân đoạn ảnh:
◦
Phân đoạn dựa theo ngưỡng biên độ
◦
Phân đoạn dựa theo miền đồng nhất
◦
Phân đoạn dựa theo đường biên
◦
Phân đoạn dựa theo tính kết cấu
Phân đoạn ảnh dựa theo ngưỡng biên độ
Phân đoạn ảnh dựa theo ngưỡng biên độ
Đặc tính đơn giản nhất và có thể hữu ích nhất của ảnh
là biên độ.
Có thể dùng ngưỡng biên độ để phân vùng khi biên độ
đủ lớn để đặc trưng cho vùng.
Việc chọn ngưỡng là rất quan trọng.
Các phương pháp chọn ngưỡng:

Ngưỡng cố định: chọn ngưỡng độc lập với dữ liệu ảnh
sao cho số các điểm ảnh bị phân lớp sai là cực tiểu.

Ngưỡng dựa trên lược đồ: ngưỡng được chọn từ lược đồ
độ sáng của ảnh cần phân đoạn.
Phân đoạn ảnh dựa theo ngưỡng biên
Phân đoạn ảnh dựa theo ngưỡng biên
độ
độ

Hình 2. Chọn ngưỡng dựa trên lược đồ
Các điểm bên dưới ngưỡng sẽ được gán nhãn là các
điểm ảnh thuộc đối tượng, các điểm còn lại được
coi là điểm ảnh nền.
Phân đoạn ảnh dựa theo ngưỡng biên độ
Phân đoạn ảnh dựa theo ngưỡng biên độ
Thuật toán tam giác: đem lại hiệu quả
cao khi các điểm ảnh thuộc đối tượng tạo
nên một đỉnh yếu.
Phân đoạn ảnh dựa theo ngưỡng biên
Phân đoạn ảnh dựa theo ngưỡng biên
độ
độ
Hình 4. Kết quả sau khi phân đoạn dựa theo miền đồng nhất
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất

Dựa vào các tính chất của miền để xác định tiêu
chuẩn phân vùng.

Thường dùng các tiêu chuẩn về: mức xám, màu
sắc, kết cấu (texture), hoặc về chuyển động (đối
với video).

Các phương pháp thường áp dụng là:
◦
Phương pháp tách cây tứ phân
◦
Phương pháp cục bộ
◦

Phương pháp tổng hợp
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng
nhất
nhất
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Phương pháp tách cây tứ phân:
Procedure PhanDoan (Mien)
Begin
If miền đang xét không thỏa mãn tiêu chuẩn then
Begin
Chia miền đang xét thành 4 miền: Z1, Z2, Z3, Z4
For i = 1 to 4 do PhanDoan(Zi)
End
Else exit
End
◦
Tiêu chuẩn: có thể dựa vào mức xám, độ lệch chuẩn, hay độ
chênh giữa giá trị mức xám lớn nhất và nhỏ nhất. Như: |Max –
Min| < T (ngưỡng)
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng
nhất
nhất
Hình 6.
Phân
vùng
bởi
tách

Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Phương pháp cục bộ hay phân đoạn bởi hợp: xem xét các
miền nhỏ nhất kế cận nhau, hợp chúng lại theo các tiêu
chuẩn (cùng màu, cùng độ xám…)để được miền đồng nhất
lớn hơn.
Có 2 thuật toán: thuật toán tô màu & thuật toán đệ quy cục
bộ.
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Thuật toán tô màu:
For each point I(x,y) do
/* Kiểm tra màu của các lân cận */
Begin
If Criteria(x,y) = Criteria(x-1,y) then M(x,y) = M(x-1,y)
Else
If Criteria(x,y) = Criteria(x,y-1) then M(x,y) = M(x,y-1)
Else M(x,y) = NewM;
/* Hợp lại nếu các lân cận cùng màu */
If (Criteria(x,y)=Criteria(x-1,y)) and (Criteria(x,y)=Criteria(x,y-1))
Then hợp 2 vùng có cùng màu
End
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Thuật toán đệ quy cục bộ: sử dụng phương pháp
tìm kiếm trong một cây để tăng kích thước tối đa
của vùng, ưu tiên các lân cận.
Phương pháp tổng hợp: phối hợp 2 phương pháp
tách & hợp.
Trước tiên, dùng phương pháp tách để tạo nên cây

tứ phân, phân đoạn theo hướng từ gốc đến lá. Tiếp
theo, tiến hành duyệt cây theo chiều ngược lại và
hợp các vùng có cùng tiêu chuẩn. Kết quả thu được
một miêu tả cấu trúc của ảnh với các miền liên
thông có kích thước tối đa.
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Phân đoạn ảnh dựa theo miền đồng nhất
Các bước chính của phương pháp tách – hợp:

Kiểm tra tiêu chuẩn đồng nhất

Hợp vùng.
Hình 8. Cây thu được từ hình 7
sau khi sử dụng phương pháp tách – hợp
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Đường biên (đường bao: boundary): tập hợp
các điểm biên liên tiếp tạo thành một đường
biên hay đường bao.
Hình 9. Đường bao của ảnh
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Các bước thực hiện phân đoạn ảnh dựa theo
đường biên:
◦
Phát hiện biên & làm nổi biên
◦
Làm mảnh biên
◦
Nhị phân hóa đường biên

◦
Mô tả biên
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Hình 10. Phát hiện biên
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Làm mảnh biên: thực chất là làm nổi biên với độ rộng
chỉ 1 pixel.
Hình 11. Làm mảnh biên bằng loại bỏ điểm không cực đại
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Nhị phân hóa biên: xác định đường bao thật sự cần thiết
bằng cách làm giảm nhiễu hoặc tránh hiện tượng kéo sợi trên
ảnh.
Phương pháp hay được dùng là chọn ngưỡng thích nghi.
Miêu tả đường biên: biểu diễn bản đồ biên của ảnh dưới
dạng thích hợp phục vụ cho việc phân tích & làm giảm lượng
thông tin dùng để miêu tả đối tượng.
Quá trình miêu tả biên đối tượng là khá rộng vì có nhiều
phương án, mỗi phương án liên quan mật thiết với các đặc
thù của từng ứng dụng.
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Phân đoạn ảnh dựa theo đường biên
Hình 12. Làm rõ biên
Phân đoạn ảnh dựa theo tính kết cấu
Phân đoạn ảnh dựa theo tính kết cấu
Tính kết cấu đặc trưng cho kiểu dạng xuất hiện lặp trên bề
mặt nào đó của đối tượng. Có 2 kiểu lặp: lặp ngẫu nhiên &
lặp có tính chu kỳ.

Trong phân tích ảnh, kết cấu được phân thành 2 loại chính:
loại thống kê & loại cấu trúc .
Khi các đối tượng xuất hiện trên một nền có tính kết cấu cao,
việc phân đoạn dựa vào tính kết cấu trở nên khá quan trọng.
Việc phân đoạn dựa vào miền đồng nhất cũng có thể áp dụng
cho các đặc trưng kết cấu và có thể dùng để phân đoạn các
miền có tính kết cấu.
Kết luận
Kết luận
Đầu vào: ảnh số đã qua tiền xử lý.
Đầu ra: ảnh nhị phân với các vùng được phân
rõ ràng.
Mục đích của phân đoạn ảnh: giảm lượng thông
tin khổng lồ có trong ảnh, chỉ đưa ra thông tin
cần thiết.
Ứng dụng: nhận dạng & tra cứu ảnh.
~~~~~~~~
Tài liệu tham khảo
Tài liệu tham khảo

[1] Bài giảng Xử lý ảnh, TS Nguyễn Thị Thủy, trường Đại
học Nông Nghiệp Hà Nội

[2] PGS.TS Nguyễn Quang Hoan; Xử lý ảnh; Học viện Công
nghệ bưu chính viễn thông; Hà Nội – 2006

[3] Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thủy; Nhập môn xử lý
ảnh; NXB Khoa học & kỹ thuật; Hà Nội – 2003

[4] Rafael C.Gonzalez, Richard E.Woods; Digital Image

Processing (Second Edition), chapter 10; Upper Saddle
River, New Jersey 07458