Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 1 CHƢƠNG I: TÌM HIỂU CƠ BẢN VỀ MATLAB VÀ GUI I) Cơ bản về Matlab: 1) Giới thiệu chung về Matlab: Matlab là một công cụ tính toán trong kỹ thuật, đặc biệt là các bài toán về ma trận. Matlab còn cung cấp các toolboxes chuyên dụng để giải quyết những vấn đề cụ thể như xử lý ảnh, xử lý số tín hiệu, neuron, mô phỏng… Matlab cung cấp Image Processing toobox, chuyên về xử lý ảnh. Có thể nói Matlab là một công cụ lợi hại giúp cho việc thực hiện các giải thuật xử lý ảnh nhanh chóng và dễ hiểu. 2) Khởi động Matlab: 2.1) Mở chƣơng trình: -Click vào biểu tượng để mở chương trình. 2.2) Nhập lệnh trong Matlab: - Cửa sổ Command line hiện ra, đây là nơi chúng ta sẽ nhập lệnh và Matlab đưa ra kết quả. - Lệnh sẽ thực hiện ngay và thể hiện kết quả thực thi trên màn hình. Vd: >> 5+3 ans = 8 - Trong nhiều trường hợp ta không muốn thể hiện kết quả thì sau khi gõ lệnh phải thêm dấu “;”. 2.3) Sử dụng công cụ giúp đỡ: -Đánh lệnh help ten_lenh để biết được cách sử dụng và công dụng của ten_lenh. Ví dụ: help convert -Nếu không biết chính xác tên lệnh là gì, ta có thể dùng lệnh lookfor. -Ví dụ: lookfor convert sẽ cho ta danh sách các lệnh có từ convert trong phần trợ giúp. Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 2 3) Phép toán với vector và ma trận: 3.1) Các toán tử: -Trong Matlab, không cần khai báo biến. Matlab phân biệt biến chữ hoa và thường Ví dụ: A và a là hai biến khác nhau -Các phép toán số học: +,-,*,/,\(chia đảo), ^. -Các toán tử quan hệ :< , <= , > , >= , == , ~= -Các toán tử logic : & , | (or) , ~ (not) -Các hằng : pi 3.14159265 i số ảo j tương tự i eps sai số 2-52 inf vô cùng lớn NaN Not a number 3.2) Làm việc với vector và ma trận: -Trong Matlab, tất cả các đối tượng đều xem là ma trận. Một chữ số là một ma trận 1*1 . Một vector là ma trận một hàng hay một cột. Ví dụ: >> a=[5 10 2;10 2 4; 2 4 5] a = 5 10 2 10 2 4 2 4 5 -Chỉ số : Phần tử ở hàng i cột j của ma trận có kí hiệu là A(i,j). Tuy nhiên ta cũng có thể tham chiếu tới phần tử của mảng nhờ một chỉ số A(k). Ví dụ: A(6) là tham chiếu của A(3,2). -Toán tử “:” là một toán tử quan trọng, xuất hiện ở nhiều dạng khác nhau Ví dụ: >> 5:10 Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 3 ans = 5 6 7 8 9 10 >> 1:2:10 ans= 1 3 5 7 9  A(:,j) để trích ra cột thứ j của A  A(i,:) để trích ra hàng thứ i  A(k:l,m:n) trích ra ma trận con của A  V(i:j) trích ra một phần vector V Ví dụ: >> A=[2 4 6; 1 3 5; 3 1 4]; >> A(3,:) ans = 3 1 4 -Chuyển vị: Dùng dấu „ để tạo ma trận chuyển vị Ví dụ: >>a=[1 3; 2 4] a = 1 3 2 4 >> a„ ans = 1 2 3 4 -Phép toán số học với ma trận: Cộng, trừ ma trận: >> a=[2 3]; Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 4 >> b=[1 2]; >> a+b ans = 3 5 Nhân hai ma trận: >> a*b„ ans = 8 >> a.*b ans = 2 6 Chia các thành phần của ma trận này cho một ma trận khác: >> a./b ans = 2.0000 1.5000 Lũy thừa của ma trận: >> a.^2 ans = 4 9 >> c=[1 2; 3 4]; >> c^2 ans = 7 10 15 22 -Ma trận đặc biệt:  zeros(m,n): ma trận toàn 0  eye(n):ma trận đơn vị Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 5  ones(m,n): Ma trận toàn 1 4) Lập trình trong matlab: 4.1) Biểu thức điều kiện: Gần giống trong C -If, else , elseif. -switch( chỉ thực thi duy nhất một nhóm lệnh) 4.2) Vòng lập: -for, while. 5)Hàm m-file:  Hàm m-file là một chương trình con do chúng ta yêu cầu các đối số ngõ vào và có thể trả về đối số ngõ ra  Cú pháp: function[outputArgs]=function_name(inputArgs) -Chú thích(đặt sau dấu %, chú thích sẽ hiện ra khi dùng lệnh help) -Các lệnh. -return; Phải lưu lại với tên giống tên hàm. Ví dụ:Vẽ hàm sau trong khoảng [-10,10] Giải: function f = function1(x) y = 1./((x-0.3).^2+0.01)+1./((x-0.9).^2+0.04)-6 ; Lưu lại với tên function1.m >>fplot(„function1‟,[-10,10]); 6)Vẽ hình trong Matlab: -Matlab cung cấp nhiều hàm để biểu diễn đồ thị 2D và 3D.  plot: vẽ đồ thị 2D  plot3: vẽ đồ thị 3D Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 6  loglog: vẽ đồ thị các trục là logarit  semilogx, semilogy: vẽ đồ thị với 1 trục là logarit -Sử dụng hàm figure để tạo nhiều cửa sổ hình vẽ -Sử dụng lệnh subplot để vẽ nhiều hình trên một cửa sổ -Hàm chú thích hình vẽ:  title: Nhãn hình vẽ  xlabel, ylabel,zlabel: nhãn các trục.  legend: thêm chú thích vào hình vẽ Ví dụ: x = -pi:.1:pi; y = sin(x); >>plot(x,y) xlabel('t = 0 to 2\pi','Fontsize',16) ylabel('sin(t)','Fontsize',16) title('\it{Gia tri cua sin tu zero den 2 pi}','Fontsize',16) II) Matlab GUI: 1) Giới thiệu:  Gui-là giao diện bằng hình ảnh của chương trình  Gui-bao gồm các nút nhấn, hộp liệt kê, thanh trượt, menu… chúng cung cấp cho người dùng sử dụng một môi trường làm việc thân thiện để họ tập trung vào các ứng dụng của chương trình hơn là đi tìm hiểu cách thức làm việc của chương trình đó. Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 7  Để mở công cụ tạo Gui : File New GUI  Khi lưu giao diện vừa tạo, Matlab sẽ tạo ra hai file có cùng tên nhưng khác phần mở rộng: - File có phần mở rộng .fig chứa nội dung của giao diện - File có phần mở rộng .m chứa những đoạn mã liên quan đến giao diện Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 8 Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 9  Khi thiết kế bất cứ thành phần nào của Gui ta cần thiết lập thuộc tính cho thành phần đó.  Để thiết lập các thuộc tính ta có thể chọn mục “ Property Inspector” trên thanh công cụ hoặc right-click vào đối tượng và chọn mục “Inspector Properties”  Hai thuộc tính quan trọng mà ta cần xác lập là “String Property” và “ Tag Property”. - String property : dòng ký tự xuất hiện trên đối tượng. - Tag property : tên của đối tượng.  Khi click chuột vào 1 đối tượng, Matlab sẽ gọi hàm tương ứng với đối tượng đó. Tên của hàm chính là tên của đối tượng cộng với “_Callback” 2) Các hàm thƣờng đƣợc sử dụng trong Gui: Set : Thay đổi giá trị của các thuộc tính của một đối tượng giao diện set(handles.TextBox,‟String‟,str) Get : Truy xuất giá trị của thuộc tính của một đối tượng giao diện get(handles.EditBox,‟String‟)  Ngoài ra còn có các hàm như axes, guide, num2str(), str2num()… Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 10 CHƢƠNG II: CƠ BẢN VỀ ẢNH VÀ CÁC HÀM XỬ LÝ ẢNH CƠ BẢN TRONG MATLAB I) Các kiểu ảnh trong Matlab: 1) Ảnh Index: Ảnh được biểu diễn bởi hai ma trận, một ma trận dữ liệu ảnh X và một ma trận màu (còn gọi là bản đồ màu) map. Ma trận dữ liệu có thể thuộc kiểu uint8, uint16 hoặc double. Ma trận màu là một ma trận kich thước m x 3 gồm các thành phần thuộc kiểu double có giá trị trong khoảng [0 1]. Mỗi hàng của ma trận xác định thành phần red, green, blue của một màu trong tổng số m màu được sử dụng trong ảnh. Giá trị của một phần tử trong ma trận dữ liệu ảnh cho biết màu của điểm ảnh đó nằm ở hàng nào trong ma trận màu. [...]... số học cơ bản đối với dữ liệu ảnh: Các phép toán số học cơ bản trên các dữ liệu ảnh bao gồm các phép cộng, trừ, nhân và chia Tuy nhiên, Matlab chỉ hỗ trợ các phép toán này trên kiểu double nên cần thực hiện chuyển đổi kiểu trước khi thực hiện Để giảm bớt thao tác này, trong IPT có cung cấp các hàm thực hiện các phép toán số học trên ảnh mà có thể chấp nhận bất kỳ kiểu dữ liệu ảnh nào và trả về kết... : z=imsubstract(x,y) 4) Các hàm hiển thị ảnh trong Matlab: Matlab cung cấp hai hàm hiển thị cơ bản là image và imagesc Ngoài ra trong IPT cũng có hai hàm hiển thị ảnh khác, đó là imview và imshow  Hàm image(X,Y,C) hiển thị hình ảnh biểu diễn bởi ma trận C kích thước M x N lên trục tọa độ hiện hành X, Y là các vector xác định vị trí các pixel C(1,1) và C(M,N) trong hệ trục hiện hành  Hàm imagesc có... Trong Matlab, biến đổi Radon được tính bằng hàm Radon có cú pháp như sau : [R,Xp] = radon(I,theta) Trang 15 Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Phép biến đổi Radon với nhiều góc thường được hiển thị dưới dạng ảnh Trang 16 Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành III) Các hàm xử lý cơ bản: 1) Đọc và ghi dữ liệu ảnh:  Hàm imread đọc các file ảnh với bất kỳ các định dạng ảnh đã biết hiện nay và lưu... sử dụng toàn bộ bản đồ màu hiện hành  Hàm imview cho phép hiển thị hình ảnh trên một cửa sổ riêng, nền Java, gọi là image Viewer Image Viewer cung cấp các công cụ dò tìm và xác định các giá trị pixel một cách linh hoạt  Hàm imshow cũng tạo một đối tượng đồ họa thuộc loại image và hiển thị ảnh trên một figure Hàm imshow sẽ tự động thiết lập các giá trị của các đối tượng image, axes và figure để thể... dùng và loại bộ lọc dùng để chống aliasing Cú pháp : b=imresize(a,m, method) :tạo ảnh gấp m lần ảnh a b=imresize(a,[mrows mcols],method) b=imresize(a,[mrows mcols],method,N) b=imresize(a,[mrows mcols],method,h) 5.3) Phép quay ảnh: Để thực hiện phép quay ảnh, ta có thể sử dụng hàm imrotate Ngoài hai thông số cơ bản là ảnh gốc và góc quay, người sử dụng cũng có thể xác định phương pháp nội suy sẽ dùng và. .. ở ngõ ra - Với =1, phép biến đổi là một hàm tuyến tính giữa ngõ vào và ngõ ra Đặc biệt khi c= =1, ảnh ra và ảnh vào là giống nhau Trang 23 Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành - Với >1, ta có phép biến đổi ngược so với Ảnh gốc Trang 24 Báo cáo đồ án ĐTVT1 Ta nhận thấy GVHD : Bùi Minh Thành làm tăng độ tương phản của hình ảnh Trong Matlab cũng có các hàm giúp biến đổi mức xám của ảnh grayscale g=imadjust(f,[low_in... đầu nhưng trải rộng trên toàn đoạn [0,1],làm cho dải động lớn hơn và độ tương phản cao hơn Matlab cung cấp cho ta hàm histeq để thực hiện cân bằng histogram g=histeq(f, nlev) Với f là ảnh vào và nlev là số mức cường độ của ảnh ra Giá trị mặc định của nlev là 64, thường ta chọn là 256 để cùng mức với histogram ảnh ban đầu Trên là ảnh trước và sau cân bằng histogram cùng với biểu đồ histogram tương ứng... bên trái là ảnh gốc và bên phải là ảnh âm bản Ta có thể dễ dàng thấy được việc phân tích sẽ dễ dàng hơn với ảnh âm bản b) Phép biến đổi log: Biểu thức: s=c*log(1+r) Các giá trị r mức thấp dải hẹp qua phép biến đổi sẽ tạo ra dải rộng hơn, trong khi đó các giá trị r mức cao sẽ nén lại thành 1 dải hẹp ở ngõ ra Phép biến đổi này nhằm mục đích tăng chi tiết hóa ở vùng tối Ảnh trước và sau xử lý dung phép... kích thước nhỏ hơn thì Matlab tự động thêm vào các zero pixel trước khi biến đổi Sau khi thực hiện biến đổi DFT bằng fft2, thành phần DC sẽ nằm ở góc trên bên trái của ảnh Ta có thể dùng hàm fftshift để dịch thành phần DC này về trung tâm của ảnh 2) Phép biến đổi DCT: Biến đổi DCT (Discrete Cosine Transform) biểu diễn ảnh dưới dạng tổng của các cosine của các thành phần biên độ và tần số khác nhau của... khoảng [0,1] Các giá trị nhỏ hơn hoặc bằng low_in sẽ được gán bằng low_out và cũng tương tự với các giá trị high_in và high_out Giá trị mặc định của gamma=1 Ví dụ: >>g=imadjust(f,[0.5 0.75],[0 1],2); Ta cũng có thể dùng hàm imadjust để tạo ảnh âm bản: >>g=imadjust(f,[0 1],[1 0]); Ngoài ra ta có thể dùng hàm imcomplement để tạo ảnh âm bản: >>g=imcomplement(f); Trang 25 Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh . CHƢƠNG I: TÌM HIỂU CƠ BẢN VỀ MATLAB VÀ GUI I) Cơ bản về Matlab: 1) Giới thiệu chung về Matlab: Matlab là một công cụ tính toán trong kỹ thuật, đặc biệt là các bài toán về ma trận. Matlab còn. hàm như axes, guide, num2str(), str2num()… Báo cáo đồ án ĐTVT1 GVHD : Bùi Minh Thành Trang 10 CHƢƠNG II: CƠ BẢN VỀ ẢNH VÀ CÁC HÀM XỬ LÝ ẢNH CƠ BẢN TRONG MATLAB I). [x,map]=rgb2ind(rgb,tol) 3)Các phép toán số học cơ bản đối với dữ liệu ảnh: Các phép toán số học cơ bản trên các dữ liệu ảnh bao gồm các phép cộng, trừ, nhân và chia. Tuy nhiên, Matlab chỉ hỗ trợ các phép toán