Ch¬ng tr×nh Xö lý ¶nh PAINT - A Chương trình xử lý ảnh PAINT-A I GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ ẢNH PAINT-A Đồ án môn học lập trình JAVA thực dạng chương trình ứng dụng xử lý ảnh : PAINT-A Chương trình PAINT-A viết ngôn ngữ JAVA dạng JAVA APPLET Giao diện chương trình có dạng sau : Công dụng chức chương trình Chương trình PAINT-A có khả làm việc với ảnh đen trắng ảnh màu, với khuôn dạng ảnh : BMP, GIF, JPG Có khả đọc ảnh xử lý chưa có khả ghi lại Các chức chương trình mô tả hình vẽ sau : a Thanh Tool box có chức - Khoanh vùng hình chữ nhật ảnh - Khoanh vùng bao quanh điểm với độ sai lệch màu ô Tolerance - Tô màu vùng, vùng xác định dựa vào giá trị Tolerance - Bút chì -1- Ch¬ng tr×nh Xö lý ¶nh PAINT - A - Bóp méo ảnh - Tẩy - Vẽ đường thẳng - Chọn màu ảnh - Xác định toàn biên ảnh dựa vào giá trị Tolerance b Công cụ chọn màu cho phép chon màu từ phối hợp màu Red Green Blue c Đồ thị biến đổi mức xám LUT d Lọc với mặt nạ lọc ma trận x nhập vào Một số ví dụ xử lý ảnh với PAINT-A a Khoanh vùng với độ sai lệch Tolerance Giả sử Tolerance = 32 click chuột vào điểm có tọa độ (178,41) ảnh đường biên bao đường nét đứt lên sau -2- Ch¬ng tr×nh Xö lý ¶nh PAINT - A b Dùng công cụ làm méo ảnh để xử lý ảnh Sau chọn công cụ ta dùng chuột kéo để làm co, dãn, làm méo ảnh Ảnh trang sau bị làm méo có dạng sau dạng sau c Dùng công cụ EDGE để toàn biên ảnh Biên ảnh đường nét đứt Ảnh trang có biên sau giá trị Tolerance = 40 -3- Ch¬ng tr×nh Xö lý ¶nh PAINT - A d Sử dụng lọc Với mặt nạ lọc ma trận sau -2 -1 -1 0 1 Ảnh trang sau lọc có dạng Trên phần giới thiệu chương trình Tiếp theo giới thiệu số thuật toán xử lý ảnh xử dụng chương trình -4- Ch¬ng tr×nh Xö lý ¶nh PAINT - A II CÁC THUẬT TOÁN XỬ LÝ ẢNH ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH Một số công cụ có thuật toán không liên quan nhiều đến nội dung môn học Do phần giới thiệu thuật toán cho công cụ sau : - Xác định đường bao từ điểm với độ sai lệch màu Tolerance - Xác định toàn biên ảnh với ngưỡng biên Tolerance - Đồ thị biến đổi mức xám LUT - Bộ lọc ( Các thuật toán khác sử dụng chương trình trình bày bảo vệ chương trình ) Xác định đường bao từ điểm với độ sai lệch màu Tolerance Với ảnh đen trắng có tập mức xám với 256 mức xám Đối với ảnh màu R G B ta coi màu R G B tập mức xám gồm 256 mức tập mức xám R G B xử lý độc lập Vậy số màu ảnh R G B : 256 = 16.777.216 màu ≈ 16 triệu màu Để đơn giản ta xét với tập mức xám Khi nhấn chuột vào điểm giả sử (x ,y ) Từ điểm (x ,y ) ta tiến hành loang hướng : trái, phải, trên, Khi loang tới điểm (x,y) ta làm công việc sau : Kiểm tra hướng thời : + trái : d = abs(a[x-1,y] - a[x,y]) + phải : d = abs(a[x+1,y] - a[x,y]) + : d = abs(a[x,y-1] - a[x,y]) + : d = abs(a[x,y+1] - a[x,y]) ( a ma trận ảnh ) So sánh d với giá trị Tolerance + d < Tolerance ta tiếp tục thực trình loang với hướng thời + ngược lại với d >= Tolerance (x,y) điểm đường bao Ta lưu lại giá trị Kết thúc loang với hướng xét chuyển sang hướng Quá trình kết thúc không khả tiếp tục loang Tức xác định đường bao -5- Ch¬ng tr×nh Xö lý ¶nh PAINT - A Thực chất trình tính đạo hàm bậc so sánh giá trị với Tolerance Nếu giá trị lớn điểm biên Xác định toàn biên ảnh Phần sử dụng phương pháp Gradient để dò biên Phương pháp tính đạo hàm bậc tất điểm ảnh theo hướng nằm ngang thẳng đứng Giả sử điểm (x,y) ký hiệu đạo hàm theo hướng x x', đạo hàm theo hướng y y' Ta có : x' = a[x+1,y] - a[x,y] y' = a[x,y+1] - a[x,y] Tiếp theo tính f' = x ' + y' Ta so sánh f' với giá trị Tolerance lớn biên ảnh Đồ thị biến đổi mức xám LUT Một tập mức xám bao gồm 256 mức xám có giá trị từ đến 255 Ta dùng đồ thị hay ánh xạ để biến đổi tập mức xám thành tập mức xám khác, sau hiển thị tập mức xám Đồ thị hay ánh xạ gọi đồ thị biến đổi mức xám LUT Đồ thị LUT sử dụng chương trình đơn giản đoạn thẳng mà ta thay đổi đầu nút (nhiều chương trình khác sử dụng đường cong) Đồ thị xây dựng hệ trục tọa độ chiều, trục vuông góc Mỗi trục chia 256 vạch (từ đến 255), vạch tương ứng mức xám Trục nằm ngang tập mức xám ban đầu trục thẳng đứng mức xám ánh xạ Với giá trị mức xám ban đầu sau ánh xạ qua đồ thị giá trị mức xám tương ứng Với lý thuyết đẵ trình bày việc cài đặt thuật toán hoàn toàn đơn giản Bộ lọc Chương trình xử dụng lọc có kích thước x Quá trình lọc việc tính chập ma trận điểm ảnh với lọc -6- Ch¬ng tr×nh Xö lý ¶nh PAINT - A Thuật toán thể đoạn chương trình sau : A ma trận điểm ảnh ban đầu kích thước m × n B ma trận điểm ảnh sau lọc M mặt nạ có kích thước × for ( i = 1; i