Xử lý ảnh số - 3

Xử lý ảnh số
Ts.NGÔ VĂN SỸ
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC ĐÀNẴNG
Chương 3
Tiềnxử lý

Khôi phục ảnh

Mô hình giảmcấp

Lọcngược

LọcWiener

Lọc thích nghi

Làm nổithuộctínhảnh

Histogram

Các toán tử xử lý điểm

Các toán tử Histogram

Các toán tử không gian

Các toán tư biến đổi

Xử lý ảnh đaphổ


Xử lý ảnh màu
Khôi phục ảnh
Mô hình giảmcấp
Khôi phục ảnh
Mô hình giảmcấp
Khôi phục ảnh
Lọcngược
Khôi phục ảnh
Lọcngược
Khôi phục ảnh
LọcWiener
Khôi phục ảnh
LọcWiener
Khôi phục ảnh
Lọc thích nghi
Khôi phục ảnh
Lọc thích nghi
Làm nổithuộc tính ảnh

Khái niệm:

Trong mộtbức ảnh có nhiều thông tin mà ngườisử dụng quan tâm, mỗi
loại thông tin khác nhau đượctiềm ẩndướimộtthuộc tính khác nhau, và
để trích chọnmột cách chính xác các thông tin này cầnphảilàmnổi
thuộctínhtương ứng.

Việclàmnổithuộc tính nói chung không làm giàu thêm thông tin trong
bức ảnh mà chỉ giúp cho nó lộ rõ. Khi làm nổithuộc tính này thì các
thuộc tính khác có thể mờ nhạt, thậm chí mất đi, vì vậykếtquả xử lý
đôi khi làm cho bức ảnh xấu đi.


Phân loại:

Các thuộc tính histogram

Các thuộc tính không gian

Các thuộc tính hình học

Các thuộc tính biến đổi

Các thuộc tính phổ

Các thuộc tính màu sắc
Làm nổithuộc tính ảnh
Histogram

Khái niệm:

Histogram củamộtbức ảnh biểuthị tầnsuấtxuất
hiệncủa các giá trị pixel trong bức ảnh

Là hình ảnh củahàmmật độ xác suấtxuấthiệncác
giá trị pixel.

Biểudiễntheo3 cách:

Xác suấtxuấthiện các pixel : P
u
( x

i
).

Tỷ lệ phầntrăm(100xP
u
( x
i
))

Số pixel có giá trị x
i
: h( x
i
).
Làm nổithuộc tính ảnh
Histogram
34440266
53201157
44400557
32010505
53444005
75320105
65344432
77532011
P
u
(0) = 3/16, Pu(1) =3/32
P
u
(2) = 3/32, Pu(3) =1/8

Pu(4) =3/16 , Pu(5) =3/16
Pu(6) =3/64 , Pu(7) =5/64
h(0)=12; h(1)=6; h(2)=6; h(3)=8;
h(4)=12; h(5)=12; h(6)=3; h(7)=5;
P
u
( x
i
)
x
i
0 1 2 3 4 5 6 7
Đánh giá độ chói và độ tương phản
dựavàohistogram

Độ tương phản

Histogram hẹp độ tương phảnthấp

Histogram càng rộng độ tương phản càng cao

Histogram phân bố đều, độ tương phảnlàcực đại.

Độ chói (0 trắng, L-1 đen)

Historam dồnvề bên trái, độ chói cao (thừasáng)

Historam dồnvề bên phải, độ chói thấp(thiếu sáng)
Làm nổithuộc tính ảnh
Các toán tử xử lý điểm


Kéo dãn histogram

Cắtngưỡng

Khử nhiễu

Chia mứccường độ

Tạoâmbảnsố
F(.)
u
v = F(u)
Các toán tử xử lý điểm
K
éo dãn histogram

Đặctuyếnvàora
v
u
P
u
(x
i
)
P
v
(x
i
)

0 a b L-1 x
i
.
0 L-1
x
i
.
0 L-1 x
i
.
1
1,
Lub )(
ua )(
au0
>
<
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
<<+−
<<+−
<<
=
β
γα
γ
β

α
b
a
vbu
bvau
u
v
Các toán tử xử lý điểm
C
ắtngưỡng

Đặctuyếnvàora
v
u
P
u
(x
i
)
P
v
(x
i
)
0 Th L-1 x
i
.
0 L-1
x
i

.
Các toán tử xử lý điểm
Kh
ử nhiễu

Đặctuyếnvàora
v
u
P
u
(x
i
)
P
v
(x
i
)
0 a b L-1 x
i
.
0 L-1
x
i
.
Các toán tử xử lý điểm
Chia mứccường độ

Đặctuyếnvàora
v

u
P
u
(x
i
)
P
v
(x
i
)
0 a b L-1 x
i
.
0 L-1
x
i
.
Các toán tử xử lý điểm
Tạoâmbảnsố

Đặctuyếnvàora:

v = L-1-u
0 L-1
x
i
.
v
u

P
u
(x
i
)
P
v
(x
i
)
0 L-1
x
i
.
Làm nổithuộc tính ảnh
Các toán tử Histogram

Cân bằng histogram

Hiệuchỉnh histogram

Sửa đổi theo histogram tiền định

Sơđồ chung
U(m,n)
F(u)
Tái lượng
tử đều
Pu(xi)
V'(m,n) V(m,n)

C
ác toán tử histogram
Cân bằng Histogram
Tái lượng
tử đều
Pu(xi)
V'(m,n)
V(m,n)
U(m,n)
∑
=
−=
u
x
iuu
i
xPLuF
0
)()1()(
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+−
−−
−
= 5,0)1(
'1

''
int
min
min
L
vL
vv
v
C
ác toán tử histogram
Hiệuchỉnh Histogram
∑
∑
−
=
=
=
1
0
1
0
1
)(
)(
)(
L
xi
n
u
u

xi
n
u
xiP
xiP
uF
Các hàm phi tuyếnthường dùng để hiệuchỉnh:
f(u) = log(1+u)
f(u) = u
1/n
.
C
ác toán tử histogram
Bi
ến đổi theo histogram định trước

Giả sử biếnngẫunhiênu ≥ 0 vớihàmmật độ xác suấtP
u
(u)
đượcbiến đổi thành v ≥ 0, sao cho v có hàm mật độ xác suất
định trướcP
v
(v). Để thựchiện điềunày, cầnxácđịnh mộtbiến
ngẫu nhiên phân bố đều:

Sao cho thoả mãnquanhệ:

Loạitrừ w ta được
))((
)()(

)()(
1
0
0
uFFv
vFdyypw
uFdxxpw
uv
v
v
v
u
u
u
−
=
==
==
∫
∫
Bi
ến đổi theo histogram định trước

Nếu u và v là hai biếnngẫunhiênrờirạcnhậngiátrị x và y
tương ứng (i = 1ÆL-1),với các hàm mật độ xác suấtP
u
(x) và
P
v
(y). Thì công thứctrêncóthể viếtlại


Gọi w' là các giá trị ~w
n
sao cho ~w
n
-w ≥ 0 đốivớigiátrị nhỏ
nhấtcủa n, thì v' = y
n
là giá trị ra tương ứng vớiu.

Sơđồ xử lý
1-L 0 k )(w )(
0
~
k
0
→===
∑∑
==
k
i
iv
u
x
iu
ypxpw
i
w
u
∑

=
u
x
iu
i
xP
0
)(
0}w-w{min
n
~
≥
n
F
v
-1
(.)
w'=~w
n
v'=y
n