Bài giảng Xử lý ảnh số - Các phương pháp cải thiện chất lượng ảnh (Tiếp theo)

Nội dung text: Bài giảng Xử lý ảnh số - Các phương pháp cải thiện chất lượng ảnh (Tiếp theo)

1. Xử lý ảnh số Các phương pháp cảithiệnchất lượng ảnh Chương trình dành cho kỹ sư CNTT Nguyễn Linh Giang
2. Các phương pháp cảithiệnchấtlượng ảnh •Tổng quan các phương pháp cảithiệnchất lượng ảnh; •Cácphương pháp trên điểm; •Biến đổi Histogram; • Các phép toán trên miền không gian; •Lọc ảnh; •Giả màu.
3. Lọc ảnh •Kháiniệm nhiễu; • Các phép lọctrênmiền không gian; • Các phép lọctrênmiềntầnsố.
4. Các phép lọctrênmiềntầnsố •Cơ sở các phép lọccảithiện ảnh trên miềntầnsố •Lọc thông thấp –Lọc thông thấplýtưởng; –Lọclũythừa; –Lọc Butterworth; •Lọc thông cao –Lọc thông cao từ lọc thông thấp; –Lọc thông cao lý tưởng; –Lọc thông cao lũythừa; –Lọc thông cao Butterworth
5. Cơ sở lọctrênmiềntầnsố Những bướccơ bản: 1. Tiềnxử lý; 2. Tính biến đổi Fourier DFT của s( m, n ) là S(u,v); 3. Áp dụng hàm lọc: G(u,v) = S(u,v)H(u,v) 4. Biến đổi Fourier ngược g1(m,n) = F-1{G(u,v)} 5. Hậuxử lý.
6. Cơ sở lọctrênmiềntầnsố •Cácbộ lọc thông thấplàmtrơn ảnh và lọc nhiễu; •Cácbộ lọcthôngcaolàmnétảnh và tách đường biên; •Xâydựng bộ lọc thông cao từ bộ lọc thông thấp.
7. Lọcthôngthấp •Bộ lọc thông thấplýtưởng: –Tầnsố cắt Do xác định % năng lượng đượclọcbỏ; – Do không có tính trơntại điểmcắtnênxuấthiệnhiệu ứng Gibbs: gây nên hiện tượng run ảnh;
8. Lọcthôngthấp
9. Lọcthôngthấp –Vídụ lọc ảnh bằng bộ lọc thông thấplýtưởng • Chú ý hiệntượng Gibbs khi cắt các thành phầntầnsố cao và độtbiếntần
10. Lọcthôngthấp •Lọc thông thấp Butterworth: –Lọcthông thấp; loạibỏ các thành phầntầnsố cao hơnD0Tần số cắt D0 : xác định các mứcnăng lượng đượcloạibỏ; –Bậccủabộ lọc n: xác định độ nét củabộ lọc. n càng lớn, hiệu ứng loạibỏ các tầnsố cao càng lớn 1 H(,) u= v 2 n 1D+ [] ( u , v )o / D
11. Lọcthôngthấp
12. Lọcthôngthấp – Ảnh hưởng của các tham số n và D0 D0=0.1 ảnh gốc n = 1 n = 3 n = 5
13. Lọcthôngthấp n = 3 ảnh gốc D0 = 0.2 D0 = 0.1 D0 = 0.05
14. Lọcthôngthấp – Đặc điểmcủabộ lọc Butterworth: •Lọc thông thấp; • Do làm suy giảm các thành phầntầncaonênlàmmờảnh, đồng thờiloạibỏ nhiễu; • Do vẫnlưugiữ các thành phầntầncao( tuycólàmsuygiảm về biên độ ) nên ảnh vẫnsắcnéthơn so vớilọc thông thấplý tưởng với cùng tầnsố cắtD0; • Do hàm có tính trơntạimọi điểm( kể cả tại điểmcắt ) nên làm suy giảm đáng kể hiệu ứng Gibbs; •Dễ dàng điều khiểnhiệu ứng củabộ lọc theo các tham số D0 và tham số bậc n.
15. oL aọ cg n ô h ct b c á •Cộ lọc hôngt cao: –Bộ lọc thông aoc lý tưởng if0⎧ D ( u ,≤ v ) o D H(,) u= v ⎨ ⎩1 otherwise. –Bộ lọc thông aoc Butterworth 1 H(,) u= v 2n 1D+ []0 / D ( u , ) v –Bộ lọc hôngt aoc Gauss ⎧ D()(,) u2 v⎫ (H , ) u= 1 v − exp⎨ − 2 ⎬ ⎩ 2D0 ⎭
16. Lọc thông cao
17. Lọcthôngcao • Ideal HPF –Do = 15, 30, 80 • Butterworth HPF – n = 2, –Do = 15, 30, 80 • Gaussian HPF –Do = 15, 30, 80
18. Lọc thông cao Laplace •Biểudiễn3D của toán tử Laplace; • Ảnh 2D củatoántử Laplace; • Đáp ứng miền không gian vớivùngtrung tâm đượckhuếch đại; •Mặtnạđáp ứng xấp xỉ
19. Lọc thông cao Laplace
20. Lọc đồng hình – γL và γH đượcchọnthỏamãnγL 1; –Hàmlọccóxuhướng làm suy giảm các thành phầntầnthấpvà tăng cường các thành phầntầncao; –Kếtquả cuốicùnglàvừathựchiệnnéngiải động và làm tăng cường độ tương phản.
21. Lọc đồng hình –Vídụ với γL = 0.5 1; –Phéplọctương ứng vớiviệclàmnéngiải động trong độ sáng và tăng cường độ tương phản; –Kếtquả: làm tăng cường chi tiết trong phầntốivàcânbằng độ tương phản bên ngoài phầnsáng
22. Giả màu • Đặc điểmcủahệ thống thị giác: –Hệ thống thị giác củangườichỉ có thể phân biệt được30 sắc thái màu xám; –Cóthể phân biệthàngtrămsắcmàu. •Phương pháp giả màu: –Giả màu là kỹ thuật gán màu cho các mứcxám. –Cácphương pháp gán giả màu: •Phânlớpcường độ sáng: gán mầu cho tấtcả các mứcxám dướimột giá trị xác định và gán màu khác cho những giá trị vượt quá một giá trị xác định.
23. Giả màu •Phầnlớncácphương pháp thựchiện chuyển đổimứcxámsang màusắc: thựchiện3 phép chuyển đổi đốivớimộtmứcxámxác định; • Ảnh kếtquả có thuộc tính màu phụ thuộc vào các mứcxámđốivới phép chuyển đổi màu –Cácthủ tục gán màu và các lựachọn bảng màu: •Hai phương pháp chính để tô giả màu: –Thủ tụcgánmàutựđộng: bảng màu hiệnthời đượcthaythế bằng bảng màu đượcxácđịnh trước; – Thao tác ánh xạ bảng màu:các giá trị trong bảng màu đượcthayđổitheomộtthuậttoánxácđịnh.
24. Giả màu •Cácthủ tục gán màu tựđộng – Ánh xạ vị trí: các giá trị của ánh xạ tạinhững vị trí bấtkỳ trong bảng đượctạoralàhàmcủavị trí ( index). Ở đây không có sự phụ thuộc vào tính chấtcủa giá trịđiểm ảnh mà chỉ phụ thuộc vào bố trí vậtlý – Ánh xạ phụ thuộcdữ liệu: các giá trị của ánh xạđượctạoralà các hàm của giá trịđiểm. Ảnh đơnsắc Ảnh đơnsắcvới thang mứcxám
25. Giả màu •Vídụ: gán giả màudùngcácbảng màu khác nhau Ảnh đơnsắc Ảnh đơnsắcvới thang mứcxám Bảng màu cầuvồng Bảng màu SApseudo