Đang tải... (xem toàn văn)
Xử lý ảnh là một lĩnh vực mang tính khoa học và công nghệ. Nó là một ngành khoa học mới mẻ so với nhiều ngành khoa học khác nhưng tốc độ phát triển của nó rất nhanh, kích thích các trung tâm nghiên cứu, ứng dụng, đặc biệt là máy tính chuyên dụng riêng cho nó.
LỜI MỞ ĐẦU Xử lý ảnh lĩnh vực đươc quan tâm trở thành phần quan trọng trọng , liên quan đến nhiều nghành khác : hệ thống tin học , lý thuyết thông tin , lý thuyết thống kê , trí tuệ nhân tạo , nhận dạng Đây môn khoa học tương đối mẻ so với nhiều nghành khoa học khác Nó gồm nhiều trình liên tục Đầu tiên thu nhận ảnh từ camera , vệ tinh hay cảm ứng , …Tín hiệu lấy vào số hóa thành tín hiệu số chuyển sang giai đoạn xử lý, phân tích hay lưu trữ lại Trong trình học , chúng em đặc biệt hứng thú với phương pháp lọc số để xử lý ảnh Chính nhóm em chọn đề tài : Phát lỗi ảnh vải sử dụng phương pháp đạo hàm Đây đề tài hay, đặc biệt tạo nên nhiều ảnhvới mục đích người dùng Chúng em tìm kiếm học hỏi từ thầy từ tài liệu nhiều với trình xây dựng ứng dụng , chúng em rút nhiều kinh nghiệm thực tế kiến thức sâu môn học , trả lời thắc mắc từ lâu Tuy nhiên thời gian làm tập lớn nhiều , chưa có nhiều kinh nghiệm , tài liệu đầy đủ lĩnh vực , nên đề tài chúng em khó tránh khỏi thiếu xót , đạt thắng lợi ban đầu Chúng em xin cám ơn thầy hướng dẫn giúp chúng em hoàn thành báo cáo Em xin chân thành cảm ơn ! Phát biểu toán Xử lý ảnh lĩnh vực mang tính khoa học công nghệ Nó ngành khoa học mẻ so với nhiều ngành khoa học khác tốc độ phát triển nhanh, kích thích trung tâm nghiên cứu, ứng dụng, đặc biệt máy tính chuyên dụng riêng cho Xử lý ảnh có nhiều ứng dụng thực tiễn như: hệ thông tin địa lý, quân sự, y học Cụ thể, xử lý ảnh số có nhiều ứng dụng như: • Làm ảnh y học • Khôi phục lại ảnh tác động khí thiên văn học • Chuyển tải, nén ảnh truyền xa lưu trữ Trong lĩnh vực sản xuất, xử lý ảnh ứng dụng cách rộng rãi đem lại nhiều kết khả quan Khoa học hỗ trợ cho kỹ thuật chuẩn đoán hình ảnh xử lý ảnh Chẳng hạn phương pháp: phát lỗi đóng chai nắp sản phẩm nước ngọt, phát lỗi ảnh vải … Trong phạm vi thời gian cho phép, tìm hiểu ứng dụng vấn đề như: tìm biên ảnh, thuật toán Gradient Hướng giải Để có hướng giải tốt toán, trước tiên cần nắm khái niệm biên, Gradient 2.1 Biên Biên hình ảnh nói chung định nghĩa đường viền/đường bao ngăn cách khu vực ảnh liền kề có đặc điểm tương đối khác biệt, theo số yếu tố định, số thay đổi đột ngột mức xám Biên hiểu tập hợp điểm biên, điểm có thay đổi đột ngột mức xám (hoặc màu ảnh màu) Ví dụ ảnh nhị phân, điểm đen coi điểm biên lân cận có điểm trắng Dựa theo mức độ biến đổi đường biên ta có dạng đường biên sau: Các phương pháp nhận dạng biên • Phương pháp phát biên trực tiếp: Dựa vào biến thiên mức xám ảnh, sử dụng phương pháp chủ yếu đạo hàm Ở có phương pháp là: Gradient (đạo hàm bậc nhất) Laplace (đạo hàm bậc hai) • Phương pháp phát biên gián tiếp: Nếu cách ta phân ảnh thành vùng ranh giới vùng gọi biên, việc phân vùng ảnh thường phụ thuộc vào kết cấu bề mặt (texture) ảnh Quy trình phát biên Bước 1: Lọc nhiễu ảnh ghi vào thường có nhiễu Bước 2: Làm biên sử dụng toán tử phát biên Bước 3: Định vị biên (cần loại bỏ biên giả) Bước 4: Liên kết trích chọn biên Biên phần hình ảnh có thông tin quan trọng giúp ta phân tích nhận dạng hình ảnh! 2.2 Gradient Gradient vector có thành phần biểu thị tốc độ thay đổi giá trị điểm ảnh theo hướng x y, hay nói đại diện cho thay đổi hướng độ lớn vùng ảnh Các thành phần gradient tính sau: Tính công thức tính đạo hàm thông thường Thuật toán Phạm vi nghiên cứu tập lớn phương pháp Gradient Based Method 3.1 Gradient Gradient vector có thành phần biểu thị tốc độ thay đổi giá trị điểm ảnh theo hướng x y, hay nói đại diện cho thay đổi hướng độ lớn vùng ảnh Các thành phần gradient tính sau: Tính công thức tính đạo hàm thông thường Như ta có ta có vector gradient G(f’x,f’y) Với dx, dy khoảng cách điểm lân cận theo chiều x chiều y.(Ta xem dx, dy số lượng điểm ảnh điểm.) Thực tế ta chọn dx = dy = (ta tính lân cận tức điểm cạnh nó, nên coi khoảng cách chúng 1) điểm có tọa độ (i,j), thay vào công thức ta được: Do tính chất phức tạp tính toán áp dụng phương pháp Gradient xử lý ảnh, người ta sử dụng kỹ thuật Gradient dùng cặp mặt nạ Hx, Hy trực giao (theo hướng vuông góc) Nếu định nghĩa g1 (f’x), g2 (f’y) Gradient (vector gradient thành G(g1,g2)) theo hai hướng x, y tướng ứng biên độ (tức độ lớn) g(m,n) hướng biên điểm (m,n) tính sau: Để giảm độ phức tạp tính toán, A0 tính gần sau: Việc tính xấp xỉ đạo hàm bậc (f’x f’y g1 g2) theo hướng x y thực thông qua mặt nạ nhân chập (toán tử đạo hàm), tương ứng cho ta kỹ thuật phát biên khác tương ứng với mặt nạ mà sử dụng (Roberts, Sobel, Prewitt, ) Như công việc phải tính g1, g2 thông qua mặt nạ H1 H2 mà chọn 3.2 Chọn mặt nạ / Toán tử EDGE OPERATOR Trong phạm vi tập lớn chọn mặt nạ (toán tử) Sobel Operator 3.3 Thuật toán Đầu vào: – Ma trận ảnh – Ma trận toán tử/mặt nạ – Ngưỡng Đầu ra: – Ma trận ảnh gồm đường biên Giải thuật FOR(các điểm ảnh : I(i,j)) { if(nếu điểm nằm đường viền) I(i,j) = 0; else{ - Tính Gx (g1) : Nhân chập với Hx - Tính Gy (g2) : Nhân chập với Hy - Tính A = |Gx| + |Gy| - I(i,j) = A >= ngưỡng ? : 1; } } Kỹ thuật cài đặt 4.1 Phần mềm sử dụng 4.2 Lập trình ngôn ngữ C# Visual Studio Giao diện ... chuyên dụng riêng cho Xử lý ảnh có nhiều ứng dụng thực tiễn như: hệ thông tin địa lý, quân sự, y học Cụ thể, xử lý ảnh số có nhiều ứng dụng như: • Làm ảnh y học • Khôi phục lại ảnh tác động khí thiên... nén ảnh truyền xa lưu trữ Trong lĩnh vực sản xuất, xử lý ảnh ứng dụng cách rộng rãi đem lại nhiều kết khả quan Khoa học hỗ trợ cho kỹ thuật chuẩn đoán hình ảnh xử lý ảnh Chẳng hạn phương pháp: phát. .. tiếp: Nếu cách ta phân ảnh thành vùng ranh giới vùng gọi biên, việc phân vùng ảnh thường phụ thuộc vào kết cấu bề mặt (texture) ảnh Quy trình phát biên Bước 1: Lọc nhiễu ảnh ghi vào thường có nhiễu