Bài giảng Địa tin học - Chuyển đổi ảnh tăng cường không gian

Tăng cường chất lượng ảnh là quy trình làm cho ảnh dễ giải đoán hơn phục vụ cho một ứng dụng cụ thể. Bài giảng Địa tin học - Chuyển đổi ảnh tăng cường không gian giúp người học nắm được tổng quan, bản chất phương pháp lọc không gian và các phương pháp lọc. Chúc bạn học tốt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Địa tin học - Chuyển đổi ảnh tăng cường không gianSPATIAL ENHANCEMENTSPATIAL FILTER (LỌC KHÔNG GIAN)NỘIDUNG1. Tổng quan2. Bản chất phương pháp lọc không gian3. Các phương pháp lọc TổngquanTăng cường chất lượng ảnh là quy trình làm cho ảnh dễgiải đoán hơn phục vụ cho 1 ứng dụng cụ thể.Các phương pháp tăng cường chất lượng ảnh:1. Tăng cường bức xạ (radiometric enhancement) - Linear Enhancement (tăng cường tuyến tính) - Non Linear Enhancement (tăng cường phi tuyến)2. Tăng cường không gian (Spatial Enhancement) - Spatial filter (lọc không gian)3. Tăng cường phổ (Spectral Enhancement) - Vegetation indices (chỉ số thực vật)4. Tăng cường thời gian (temporal Enhancement) - Principle Component (phân tích thành phần chính) TổngquanTăng cường chất lượng không gian ảnh là việc hiệu chỉnhgiá trị pixel của ảnh dựa vào giá trị của các pixel xung quanhchúngTăng cường chất lượng không gian ảnh liên quan mật thiếtvới tần số không gian của ảnh (spatial frequency) . Tần sốkhông gian của ảnh là sự sai khác giữa giá trị độ sáng caonhất và thấp nhất của 1 tập hợp các pixel mà chúng ta xemxét trên ảnh. Một ảnh viễn thám có thể tồn tại các loại tần sốkhông gian sau: + Tần số không gian bằng 0 (không có tương phản trênảnh) + Tần số không gian thấp (tương phản thấp trên ảnh) + Tần số không gian cao (tương phản cao trên ảnh) TổngquanTăng cường chất lượng không gian ảnh là việc hiệu chỉnhgiá trị pixel của ảnh dựa vào giá trị của các pixel xung quanhchúngTăng cường chất lượng không gian ảnh liên quan mật thiếtvới tần số không gian của ảnh (spatial frequency) . Tần sốkhông gian của ảnh là sự sai khác giữa giá trị độ sáng caonhất và thấp nhất của 1 tập hợp các pixel mà chúng ta xemxét trên ảnh. Một ảnh viễn thám có thể tồn tại các loại tần sốkhông gian sau: + Tần số không gian bằng 0 (không có tương phản trênảnh) + Tần số không gian thấp (tương phản thấp trên ảnh) + Tần số không gian cao (tương phản cao trên ảnh)Tổngquan TổngquanTần số không gian ảnh có thể được tăng cường hoặcgiảm thiểu bằng phương pháp lọc không gian.Ví dụ: + Sai số trong quá trình truyền dữ liệu hoặc dữliệu bị gián đoạn làm xuất hiện hiện tượng lốm đốm(muối tiêu) trên ảnh, do vậy cần áp dụng phép lọc khônggian ảnh để giảm tần số không gian của ảnh làm choảnh mịn hơn. + Ảnh có tần số không gian thấp, khi áp dụng phéplọc không gian, làm cho tần số không gian của ảnh cao,do vậy làm nổi bậc các đối tượng quan tâm.TổngquanPhép lọc làm mịn ảnhTổngquanPhép lọc làm giảm nhiễuBảnchấtLọcKhônggianLọckhônggiantuyếntínhlàphéplọctrong đógiátrịđộsángpixel(BV)tạivịtrí(i,j)của ảnhkếtquảlàhàmsốcủatrungbìnhtrọng sốcủacácpixellâncậnxungquanhvịtrí (i,j)củaảnhgốc.Phéplọcnhưthếgọilàlọcconvolution (spatialconvolutionfiltering)BảnchấtLọcKhônggianĐểthựcthiphéplọckhônggian,cầnphải có1cửasổlọc(convolutionkernel).Cửasổ lọclàmộtmatrậncókíchthướcthườnglà sốlẻ(vídụ:3x3,5x5…),matrậncửasổlọc chứacácgiátrị,cácgiátrịnàydùngđểtính toángiátrịmớicácpixeltrênảnhgốc.BảnchấtLọcKhônggianGiátrịpixelcủaảnhgốcsẽđượctínhtheo môhìnhnhưsau:BảnchấtLọcKhônggianGiảsửkernelđượcchobởimatrậnWvàảnh chobởimatrậnA A = [ am , n ] W = [ wm ,n ] Giá trị mới tại tâm cửa sổ ∑ am,n wm,n W 1/9 1/9 1/9 1/9 1/9 1/9Cửa sổ được di chuyển theo Cửa sổ Wmọi vị trí trên ảnh (3 x 3) 1/9 1/9 1/9Cácphươngpháplọc1. Lọc tần số thấp (low-pass)2. Lọc tần số cao (high-pass)3. Lọc tăng cường biên (edge-enhancement)Lọctầnthấp- Mean- Median- Mode- Gauss- ….Công dụng: Làm giảm tần số không gian trên ảnh – làmmịn ảnh, làm giảm nhiễuLưu ý: Tổng giá trị trên cửa sổ lọc bằng 1.LọctầnthấpMeanLọctầnthấp–Median,Mode-Lọc Mode, Median không có giá trị của cửa sổ lọc(kernel). Giá trị pixel của ảnh kết quả chỉ là giá trịmode, median của các giá trị pixel của ảnh gốcthuộc cửa sổ lọc.- Công dụng: + Lọc median: dùng loại bỏ nhiễu ngẫu nhiêntrên ảnh + Lọc mode: dùng để lấp đầy những khoảngtrống giữa các vùng trong các phép chuyển đổivector-raster hoặc dùng trong xử lý ảnh hậu phânloại.Lọctầnthấp–Gauss- Giống như phép lọc Mean, nhưng trọng số củacác pixel không đều nhau, những pixel lân cận xahơn so với pixel trung tâm được gán giá trị nhỏhơn.Lọctầncao- Công dụng: làm tăng tần số không gian của ảnh,làm nổi bật các đối tượng quan tâm. Ảnh lọc tầncao có histogram tương đối hẹp nên cần kéo dãntuyến tính cấp độ xám để thuận tiện cho giải ...