Đang tải... (xem toàn văn)
Ai mún có thêm code thì gửi mail cho mình nhé: ledinhchung.mta@gmail.com
MỤC LỤC MỞ ĐẦU Nâng cao chất lượng ảnh trình áp dụng kỹ thuật để thuận tiện cho việc giải toán thị giác máy tính Các phương pháp nâng cao chất lượng ảnh xác định tùy vào ứng dụng cụ thể thường phát triển dựa kinh nghiệm Một cách tổng thể, phương pháp nâng cao chất lượng ảnh sử dụng để làm cho việc xem ảnh tốt Việc phát triển phương pháp nâng cao địi hỏi phải có hiểu biết phạm vi toán thành thạo kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh Việc đánh giá thành công thuật toán nâng cao chất lượng ảnh thường “con mắt người xem”, nên nâng cao chất lượng ảnh mang ý nghĩa mỹ thuật nhiều khoa học Một phương pháp nâng cao chất lượng ảnh thường sử dụng phương pháp biến đổi histogram (lược đồ) Trong phạm vi tìm hiểu mình, em xin đưa hai phương pháp histogram equalization ( cân lược đồ) histogram matching Nêu thuật toán trường hợp áp dụng thuật toán, đánh giá mở rộng cho ảnh màu 24bit Trong trình thực hiện, em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy, giáo khoa Cơng nghệ Thông tin đặc biệt thầy giáo giúp em hoàn thành đồ án CHƯƠNG MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1 Histogram Cường độ sáng điểm (x, y) ảnh xám gọi mức xám a ảnh điểm đó: Giả sử Lmin ≤ f(x, y) ≤ Lmax tất điểm ảnh (x, y) ảnh đoạn [Lmin, Lmax] gọi độ khoảng xám ảnh Lmin : mức xám nhỏ Lmax : mức xám lớn Một histogram - lược đồ mức xám ảnh số, hàm rời rạc h[a], số lần xuất mức xám a ảnh Tỷ lệ xuất mức xám a ảnh: Γ tổng số điểm ảnh ảnh 1.2 Biến đổi histogram Là thay đổi giá trị (cấp xám) pixel sử dụng phương trình ánh xạ Với mức xám a, ta có hàm chuyển đổi s = T(a) Trong T(a) phải tuân thủ điều kiện sau: (1) : T(a) đơn trị đơn điệu tăng [0, L] (2): T(a)[0, L] với a [0, L] ; CHƯƠNG THUẬT TỐN 2.1 Histogram equalization 2.1.1 Tư tưởng thuật tốn Cân histogram kỹ thuật thông dụng để nâng cao xuất ảnh chất lượng Cân histogram kỹ thuật histogram ảnh kết phẳng tốt Cơ sở lý thuyết cho cân histogram lý thuyết xác suất, ta coi histogram phân bố xác suất mức xám Điều hợp lý histogram phân bố cấp xám cho ảnh cụ thể 2.1.2 Nội dung thuật toán Công thức chuyển đổi T(a)= L *= L*{ p(0)+ +p(a-1)+p(a)} Trong đó: p(a) = h(a)/ Γ a : cấp xám ảnh Γ : tổng số pixel ảnh h(a): số pixel có mức xám a ảnh với: ≤ p(a) ≤ 1, cho tất mức xám a 2.1.3 Kết đánh giá Sau số kết thực nghiệm Ảnh gốc Ảnh kết Qua ví dụ thử nghiệm em rút số nhận xét sau: Ở vùng tối giá trị điểm ảnh không thay đổi nhiều , nhiên với vùng sáng giá trị mức sáng đẩy lên với bước đẩy tăng dần Với phép biến đổi khác giá trị xám điểm ảnh tăng lên đủ để phân biệt Qua quan sát kết thu em nhận thấy: Phép biến đổi thực tốt ảnh tối sáng chất lượng ảnh thiện rõ rệt Tuy nhiên số ảnh khác phương pháp khơng cải thiện chí chất lượng ảnh cịn 2.1 Histogram matching 2.2.1 Tư tưởng thuật toán Biến đổi lược đồ mức xám theo lược đồ mức xám định trước: trình xác định histogram hiệu chỉnh histogram ảnh gốc phù hợp với histogram xác định 2.2.2 Nội dung thuật toán Ta có: a : Giá trị xám điểm ảnh ảnh đầu vào z : Giá trị xám điểm ảnh ảnh đầu Ý tưởng : Ta biến đổi lược đồ xám ảnh đầu vào theo lược đồ xám mẫu cụ thể Các bước thuật tốn: Tính lược đồ mức xám h(a) ảnh đầu vào Cân lược đồ mức xám h(a) ta được: sk = ; Cân lược đồ mức xám mẫu ta đươc : vk = vk = = G(zk) = sk; Như : zk = G-1 (sk) 2.2.3 Kết đánh giá Ảnh gốc Ảnh mẫu Ảnh kết Ảnh gốc Ảnh mẫu Ảnh kết Qua ví dụ ta thấy, áp dụng biến đổi histogram matching với ảnh mẫu tốt ảnh ví dụ khơng tốt ảnh ví dụ Đối với biến đổi histogram matching tìm ảnh mẫu tốt cho kết tốt , ảnh mẫu khơng tốt kết biến đổi lược đồ xám thơng thường chí khơng tốt 2.3 So sánh hai thuật tốn Về kỹ thuật cài đặt phương pháp histogram equalization cài đặt đơn giản Phương pháp histogram matching cài đặt có phần phức tạp Về nâng cao chất lượng ảnh: hai phương pháp cải thiện tốt ảnh tối sáng, với số ảnh khác ảnh có khoảng xám lớn phương pháp khơng cải thiện chí cịn Với phương pháp histogram matching chất lượng ảnh thu phụ thuộc nhiều vào chất lượng ảnh mẫu Chất lượng ảnh mẫu phải tốt chất lượng ảnh thu tốt cịn ngược lại chất lượng ảnh mẫu xấu ảnh thu có chất lượng khơng tốt Theo thân em tự đánh giá phương pháp histogram equalization có hiệu cao nâng cao chất lượng ảnh, bên cạnh cịn dễ cài đặt CHƯƠNG XỬ LÝ VỚI ẢNH MÀU 24BIT 3.1 Làm giả ảnh màu 3.1.1 Mơ hình màu HSI Được biểu diễn thành phần: Hue(màu), Saturation( mức độ trắng pha vào so với màu gốc) Intensity (cường độ) Đối với mơ hình màu khơng nói đến mức xám mà cịn nói đến mối tương quan điểm ảnh Khi thực ta cần thay đổi thành phần I ảnh (R, G, B) (H, S, I) (H, S, I*) (R, G, B) 3.1.2 Các bước thuật toán - Biến đổi ảnh màu từ mơ hình màu RGB thành mơ hình màu HSI - Tiến hành biến đổi lược đồ mức xám thành phần I hệ HSI ( coi giá trị I mức xám điểm ảnh) thu I* - Chuyển đổi ngược từ HSI* RGB thu ảnh màu sau tăng cường Bằng cách chuyển đổi qua hệ màu trung gian HSI chuyển ngược ta có thuận lợi sử dụng thông tin ảnh gốc (thông qua thành phần H S) 3.1.3 Cơng thức tính - Chuyển từ mơ hình RGB mơ hình HSI theo cơng thức: H= - Thực biến đổi I theo phương pháp - Chuyển từ mơ hình HSI mơ hình RGB theo cơng thức: + RB sector (0 ≤ H < 120o): + GB sector (120o ≤ H < 240o): H = H - 120o + BR sector (240o ≤ H ≤360o): H = H - 240o 3.1.4 Các điểm ý - , ta lấy góc dương, với H = 3600 – B > G ta H - Quá trình biến đổi ngược HSI RGB dẫn tới trường hợp giá trị G R B vượt 255 ta phải hiệu chỉnh 255 không dẫn tới bị sai màu - Trường hợp R =G=B tức điểm ảnh xám ta gán H=0, S=0 chuyển ngược từ HSI RGB ta thu điểm ảnh xám mức xám giá trị I sau tăng cường 10 3.2 Xử lý kênh màu riêng biệt Tách ảnh thành thành phần R ,G,B - Thực biến đổi thành phần R ,G,B riêng biệt Với thành phần thực ảnh xám - Kết hợp thành phần màu sau xử lý ta thu ảnh kết cR(x, y) c(x, y) = R(x,y) cG(x, y) = cB(x, y) G(x,y) B(x, y) Với ảnh kích thước M N x = 0, 1, 2, …, M-1; y = 0, 1, 2, …, N-1 3.3 Đánh giá + Ưu điểm: - Hai phương pháp có ưu điểm riêng Đối với trường hợp cụ thể mà sử dụng phương pháp hiệu phương pháp - Hai phương pháp tốt ảnh mà việc tăng cường làm giảm mật độ sáng tăng lên không nhiều + Hạn chế: - Đối với phương pháp biến đổi trực tiếp ảnh màu không tốt trường hợp mà ảnh sau tăng cường sáng, màu ảnh bị thay đổi so với ảnh ban đầu thực tế mức sáng thu nhỏ so với mức sáng ảnh tăg cường ảnh xám - Đối với phương pháp chuyển qua hệ màu HSI ảnh mà sau tăng cường ảnh xám mức sáng thu lớn trình chuyển lại RGB ảnh thu không sáng ảnh xám chuyển đổi có thành phần (r g b) lớn 255 hiệu chỉnh 255 nên làm cho mức sáng ảnh giảm xuống 11 KẾT LUẬN Qua kiến thức thu thập lớp giảng giáo viên kết hợp với trình nghiên cứu đọc tài liệu theo định hướng giáo viên em nắm đựoc khái niệm kiến thức xử lý ảnh áp dụng cài đặt thực tế Đặc biệt qua tập tăng cường ảnh dựa biến đổi lược đồ mức xám em nẵm kỹ thuật để tăng cường ảnh dựa đặc trưng ảnh lược đồ mức xám như: Histogram equalization, histogram matching…, nắm ý nghĩa ưu nhược điểm phương pháp, đồng thời tìm hiểu hệ màu HSI trình chuyển đổi hai hệ màu RGB HSI để ứng dụng tăng cường ảnh màu Do kiến thức thân hạn chế, thời gian tìm hiều mơn học chưa nhiều nên đồ án em cịn sai sót hạn chế Em kính mong nhận góp ý thầy bạn để em nắm vững kiến thức mơn học hồn thiện tốt tập Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo tận tình dạy giúp đỡ chúng em suốt q trình học tập mơn học 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Slide giảng – PGS, TS Đào Thanh Tĩnh – Học viện Kỹ thuật Quân [2] Digital Image Processing – Rafael C Gonzalez, Richard E Woods [3] Nhập môn xử lý ảnh số - Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thủy – Đại học Bách khoa Hà Nội [4].Trang web http:// www.wikipedia.org [5] Derivation of HSI- to – RGB and RGB – to – HSI conversion equations (See www.imageprocessingbook.com) 13 ... trường hợp áp dụng thuật toán, đánh giá mở rộng cho ảnh màu 24bit Trong trình thực hiện, em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy, cô giáo khoa Công nghệ Thông tin đặc biệt thầy giáo...MỞ ĐẦU Nâng cao chất lượng ảnh trình áp dụng kỹ thuật để thuận tiện cho việc giải tốn thị giác máy tính Các phương pháp nâng cao chất lượng ảnh xác định tùy vào ứng dụng cụ thể thường... histogram ảnh gốc phù hợp với histogram xác định 2.2.2 Nội dung thuật tốn Ta có: a : Giá trị xám điểm ảnh ảnh đầu vào z : Giá trị xám điểm ảnh ảnh đầu Ý tưởng : Ta biến đổi lược đồ xám ảnh đầu vào