KỸ THUẬT LỌC TRONG XỬ LÝ ẢNH SỐ

Xử lý ảnh

D08CNTT2 Page 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA CNTT



XỬ LÝ ẢNH
ĐỀ TÀI
KỸ THUẬT LỌC TRONG XỬ LÝ ẢNH SỐ


Lớp : D08CNTT2
Thành viên : Lê Thế Hùng (NT)
Lê Văn Dũng
Lê Quang Khải




X lý nh

D08CNTT2 Page 2

Lời nói đầu
Xử lý ảnh là một lĩnh vực đang đ-ợc quan tâm và trở thành một môn học trong một
số nghành kĩ thuật nói chung cũng nh- chuyên nghành điện tử y sinh nói riêng
Có rất nhiều lĩnh vực đ-ợc nghiên cứu khi nói đến xử lý ảnh nh-ng trong mục đích

của bài này em muốn giới thiệu đến các bộ lọc ảnh. Đây là những công cụ kĩ thuật đ-ợc
sử dụng rộng rãi để nâng cao chất l-ợng ảnh, nh- lọc nhiễu, làm nổi và tách đ-ờng biên
ảnh, khôi phục ảnh.
Vì có tính chất đơn giản, dễ chế tạo nên hiện nay hệ thông xử lý tìn hiệu số cũng nh-
bộ lọc số đã trở thành ph-ơng tiện không thể thiếu đối với một số nghành kĩ thuật. đặc
biệt trong lĩnh vực y tế thì chất l-ợng ảnh luôn đ-ợc yêu cầu cao để có những chẩn đoán
bệnh chính xác và điều trị có hiệu quả.
Mc Lc
Tìm hiểu về bộ lọc. ................................................................................... 3
I. Tổng quan. .......................................................................................................... 3
1.1. Biểu diễn ảnh. .............................................................................................. 3
1.2. Vấn đề xử lý ảnh. ........................................................................................ 3
II.Lọc số. ................................................................................................................ 3
2.1 Định nghĩa việc lọc số. ................................................................................. 3
2.2 Định nghĩa bộ lọc số. ................................................................................... 4
2.3 Các bộ lọc số lý t-ởng. ................................................................................. 4
2.4 Bộ lọc ảnh số thực tế. ................................................................................... 9
2.5. Bộ lọc hai chiều đáp ứng xung hữu hạn. ..................................................15
3. Bộ lọc 3 chiều. ..............................................................................................18



X lý nh

D08CNTT2 Page 3

Tìm hiểu về bộ lọc.
I. Tổng quan.
1.1. Biểu diễn ảnh.
ảnh có thể biểu diễn d-ới dạng tín hiệu t-ơng tự hoặc tín hiệu số.

- Một ảnh số đ-ợc biểu diễn d-ới dạng một ma trận hai chiều. Mỗi phần tử của
ma trận biểu diễn cho mức xám hay c-ờng độ của ảnh tại vị trí đó. Mỗi phần tử
trong ma trận đ-ợc gọi là một phần tử ảnh, thông th-ờng kí hiệu là PEL
(Picture Element) hoặc là điểm ảnh (Pixel).
- Trong kỹ thuật t-ơng tự, một bức ảnh th-ờng đ-ợc biểu diễn d-ới dạng các
dòng nằm ngang kế tiếp nhau. Mỗi dòng là một tín hiệu t-ơng tự mang theo các
thông tin về c-ờng độ sáng dọc theo một đ-ờng nằm ngang trong ảnh gốc.
1.2. Vấn đề xử lý ảnh.
Các tín hiệu vốn là hai chiều thì phải đ-ợc xử lý bằng kỹ thuật xử lý tín hiệu hai
chiều. Các điểm ảnh đ-ợc coi là một dạng tín hiệu hai chiều, vì vậy các ph-ơng pháp xử
lý ảnh sử dụng các hệ thống 2-D.
Các ph-ơng pháp lọc ảnh có thể sử dụng hai loại chính là bộ lọc số và bộ lọc t-ơng tự.
Về mặt lịch sử các bộ lọc số đã tạo ra một nghành đ-ợc nghiên cứu nhiều trong lĩnh
vực xử lý số tín hiệu nói chung và trong xử lý ảnh nói riêng. chúng đã đ-ợc nghiên cứu và
phát triển với mục đích có thể mô phỏng các bộ lọc t-ơng tự trên máy tính. Chúng cho
phép tạo ra các hiệu quả lớn và tối -u hoá các tham số của bộ lọc.
Các tiến bộ hiện nay của công nghệ vi mạch điện tử số đã làm tăng hiệu quả kinh tế của
các bộ lọc số và các bộ lọc số ngày càng đ-ợc ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý ảnh
II.Lọc số.
2.1 Định nghĩa việc lọc số.
Các thao tác của xử lý dùng để làm biến dạng sự phân bố tần số của các thành phần
của một tín hiệu theo các chỉ tiêu đã cho nhờ một hệ thống số đ-ợc gọi là sự lọc số.
X lý nh

D08CNTT2 Page 4

2.2 Định nghĩa bộ lọc số.
Một hệ thống dùng để làm biến dạng sự phân bố tần số của các thành phần của một tín
hiệu theo các chỉ tiêu đã cho đ-ợc gọi là bộ lọc số.
2.3 Các bộ lọc số lý t-ởng.

Việc nghiên cứu các bộ lọc số thực tế đều đi từ lý thuyết các bộ lọc số lý t-ởng vì vậy
chúng ta cần nghiên cứu qua các bộ lọc lý t-ởng. Có bốn loại bộ lọc số tiêu biểu là:
- Bộ lọc thông thấp.
- Bộ lọc thông cao.
- Bộ lọc thôngdải.
- Bộ lọc chắn dải.
Lọc ở đây là lọc tần số chính , vì vậy mà tất cả các đặc tr-ng của lọc tần số đều đ-ợc cho
theo đáp ứng biên độ.

2.3.1 Bộ lọc thông thấp lý t-ởng.
- định nghĩa:theo đáp ứng biên độ thì bộ lọc thông thấp có đáp ứng biên độ đ-ợc
định nghĩa nh- sau:

1
ww
cc
w


)(
e
jw
H
=
0 w còn lại.

)( w


- đồ thị : đáp ứng biên độ của bộ lọc thông thấp lý t-ởng:

X lý nh

D08CNTT2 Page 5


Hình 2.3.1. Bộ lọc thông thấp.

- nhận xét: ở đây
)(
e
jw
H
là đối xứng nên ta chỉ cần xét một nửa chu kì là đủ.
Khi đó thì cac tham số của bộ lọc thông thấp sẽ nh- sau:
w
c
: tần số cắt.
w
c
w 0
: dải thông.
w
w
c
: dải chắn.
Nếu w
c
=

thì bộ lọc thông thấp là bộ lọc thông tất xét trong một nửa chu kì. bộ lọc
này cho thông qua tất cả các thành phần tần số.

2.3.2 Bộ lọc thông cao lý t-ởng.
- định nghĩa:theo đáp ứng biên độ thì bộ lọc thông thấp có đáp ứng
biên độ đ-ợc định nghĩa nh- sau:

1


w
w
w
w
c
c


)(
e
jw
H
=

)( w
0 w còn lại.
X lý nh

D08CNTT2 Page 6

- đồ thị : đáp ứng biên độ của bộ lọc thông cao lý t-ởng:


Hình 2.3.2. Bộ lọc thông cao.

- nhận xét: ở đây
)(
e
jw
H
là đối xứng nên ta chỉ cần xét một nửa chu kì là đủ.
Khi đó thì các tham số của bộ lọc thông cao sẽ nh- sau:
w
c
: tần số cắt.
w
c
w 0
: dải chắn.
w
w
c
: dải thông.

2.3.3 Bộ lọc thông dải lý t-ởng.
- định nghĩa:theo đáp ứng biên độ thì bộ lọc thông thấp có đáp ứng
biên độ đ-ợc định nghĩa nh- sau:
1
ww

ww
cc
cc
w
w
21
12





)(
e
jw
H
=
X lý nh

D08CNTT2 Page 7


)( w
0 w còn lại.
- đồ thị : đáp ứng biên độ của bộ lọc thông dải lý t-ởng:

Hình 2.3.3. Bộ lọc thông dải.

- nhận xét:đáp ứng biên độ
)(

e
jw
H
là đối xứng trong một chu kì (
w
)
vì vậy chúng ta chỉ cần xét trong một nửa chu kì . trong một nửa chu kì này bộ
lọc thông dải chỉ cho thông qua các thành phần tần số từ w
c1
đến w
c2
.
Các tham số của bộ lọc thông dải lý t-ởng nh- sau:
W
c1
: tần số cắt d-ới.
W
c2
: tần số cắt trên.
ww
cc
w
21

:dải thông.
w
c
w
1
0

: dải chắn.
w
w
c2
: dải chắn.

2.3.4 Bộ lọc chắn dải lý t-ởng.
- định nghĩa: theo đáp ứng biên độ thì bộ lọc thông thấp có đáp ứng
biên độ đ-ợc định nghĩa nh- sau:

X lý nh

D08CNTT2 Page 8

1




w
w
w
w
ww
w
c
cc
c
2
11

2


)(
e
jw
H
=

)( w
0 w còn lại.



- đồ thị : đáp ứng biên độ của bộ lọc chắn dải lý t-ởng:

Hình 2.3.4. Bộ lọc chắn dải.

- nhận xét: đáp ứng biên độ
)(
e
jw
H
là đối xứng trong một chu kì (
w
)
vì vậy chúng ta chỉ cần xét trong một nửa chu kì .
Các tham số của bộ lọc thông dải lý t-ởng nh- sau:
w
c1

: tần số cắt d-ới.
w
c2
: tần số cắt trên.
ww
cc
w
21

:dải chắn.
w
c
w
1
0
: dải thông.