Bài giảng Xử lý ảnh - Chương 19: Nhận dạng mẫu: Kích thước đối tượng

Trong chương 18, chúng ta đã giới thiệu về nhận dạng mẫu và đã đề cập đến sự tách và trích các đối tượng từ một cảnh phức tạp. Trong chương này, chúng ta sẽ chỉ ra những vấn đề về đo lường các đối tượng, để có thể nhận biết chúng thông qua các số đo của chúng. Vấn đề này đã tốn rất nhiều giấy mực và ở đây chúng ta chỉ có thể giới thiệu các khái niệm cơ bản mà thôi. Để nghiên cứu chi tiết hơn, độc giả nên tham khảo tài liệu về phân tích ảnh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Xử lý ảnh - Chương 19: Nhận dạng mẫu: Kích thước đối tượng Ch­¬ng 19 NHẬN DẠNG MẪU: KÍCH THƯỚC ĐỐI TƯỢNG 19.1. GIỚI THIỆU Trong chương 18, chúng ta đã giới thiệu về nhận dạng mẫu và đã đề cập đến sự tách và trích các đối tượng từ một cảnh phức tạp. Trong chương này, chúng ta sẽ chỉ ra những vấn đề về đo lường các đối tượng, để có thể nhận biết chúng thông qua các số đo của chúng. Vấn đề này đã tốn rất nhiều giấy mực và ở đây chúng ta chỉ có thể giới thiệu các khái niệm cơ bản mà thôi. Để nghiên cứu chi tiết hơn, độc giả nên tham khảo tài liệu về phân tích ảnh. (Phụ lục 2) 19.2. ĐO LƯỜNG KÍCH THƯỚC Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét một vài đặc tính hữu dụng phản ảnh kích thước một đối tượng. Những đặc tính này đã trở nên phổ biến vì chúng quan trọng trong các bài toán nhận dạng mẫu khác nhau và chúng rất thích hợp cho phân tích ảnh số. Thứ nhất nó rất thuận tiện để tính giới hạn không gian dưới dạng các điểm ảnh và giới hạn quang trắc (photometric) dưới dạng mức xám. Sau đó, chiều dài diện tích có thể được xác định bằng cách nhân chúng với khoảng cách điểm ảnh hay diện tích một điểm ảnh thích hợp. Đường cong xác định quang trắc của bộ số hoá có tác dụng như một phương tiện chuyển đổi mức xám thành đơn vị quang trắc. Thường thì đây là một biểu thức tuyến tính đơn giản. Các phép toán điểm bất kỳ (chương 6) được thực hiện trên ảnh cũng phải được sáng tỏ trong sự xác định quang trắc. 19.2.1. Diện tích và chu vi Diện tích của một đối tượng nói chung là một phép đo kích thước đối tượng thích hợp. Tuỳ thuộc vào đường bao của đối tượng mà một phép đo diện tích thường không để ý đến những thay đổi mức xám bên trong. Chu vi của một đối tượng rất hữu dụng trong việc phân biệt hình dạng đơn giản và phức tạp giữa các đối tượng. Một đối tượng có hình dạng đơn giản sử dụng chu vi nhỏ hơn để bao quanh diện tích của nó. Các phép đo diện tích và chu vi được tính toán dễ dàng trong suốt quá trình trích một đối tượng từ một ảnh phân đoạn. Định nghĩa đường bao. Trước khi chúng ta có thể chỉ rõ một thuật giải để đo lường diện tích hay chu vi một đối tượng, chúng ta phải thiết lập một định nghĩa về đường bao đối tượng. Đặc biệt, chúng ta phải đảm bảo rằng chúng ta sẽ không đo lường chu vi một đa giác này và diện tích của đa giác khác. Vấn đề cần phải giải quyết là, các điểm ảnh bao quanh hoàn toàn hay chỉ bao quanh từng phần của đối tượng? Nói cách khác, đường bao thực sự của một đối tượng nối liền tâm các điểm ảnh hay bao quanh các biên bên ngoài của chúng? Diện tích tổng số điểm ảnh. Phép đo diện tích đơn giản nhất là đếm số lượng điểm ảnh bên trong (và kể cả) đường bao. Chu vi tương ứng với định nghĩa này là 380 khoảng cách xung quanh phía ngoài tất cả các điểm ảnh. Bình thường, phép đo khoảng cách này bao gồm một lượng lớn các chỗ rẽ ngoặt 900, do đó tạo ra một giá trị chu vi quá mức. Chu vi đa giác. Có lẽ một phương pháp tiếp cận thích hợp hơn để đo chu vi một đối tượng là thiết lập đường bao đối tượng đa giác có đỉnh nằm tại tâm của từng điểm ảnh bao quanh. Chu vi là tổng của các đoạn bên (p = 1) và các đoạn chéo ( p  2 ). Tổng này có thể được tích luỹ trong khi trích đối tượng bằng cách mã hoá phân doạn dòng (Xem phần 18.8.3) hay đi qua vòng quanh đường bao trong khi xây dựng mã chuỗi (Xem phần 18.8.2). chu vi của một đối tượng là p  N e  2N o (1) trong đó Ne là số các đoạn chẵn và No là số các đoạn lẻ trong chuỗi mã đường bao khi sử dụng quy ước của hình 18-30. Chu vi cũng được tính đơn giản từ các tệp phân đoạn đối tượng bằng tổng khoảng cách tâm đến tâm các điểm ảnh liên tiếp nhau trên đường bao. Diện tích đa giác. Diện tích đa giác được định nghĩa theo tam điểm ảnh là tổng số điểm ảnh trừ đimột nửa lượng điểm ảnh đường bao cộng thêm một; tức là N  A  N o   b  1 (2)  2  trong đó No và Nb là số lượng các điểm ảnh tương ứng thuộc đối tượng (bao gồm cả các điểm ảnh bao) và trên đường bao. Chỗ đúng này của diện tích tổng số điểm ảnh thừa nhận, tính trung bình, một nửa điểm ảnh bao nằm trong, một nửa ngoài đối tượng. Hơn thế nữa, khi một đường cong kín quay bị ngang, một giá trị nữa của điểm ảnh thuộc vùng nằm bên ngoài, là do độ lồi thực của đối tượng. Người ta có thể hiệu chỉnh phép đo diện tích gần đúng xuất phát từ tổng số điểm ảnh bằng cách trừ đi một nửa chu vi. 19.2.1.1. Tính diện tích và chu vi Có một phương pháp đơn giản để tính diện tích và chu vi một đa giác theo một đường đi của đa giác. Hình 19-1 minh hoạ trường hợp diện tích đa giác là tổng của diện tích tất cả các tam giác do các đường nối các đỉnh với điểm (x0, y0) tuỳ ý tạo ra. Không mất tính tổng quát, chúng ta có thể chọn điểm (x0, y0) là gốc hệ toạ độ của ảnh. Hình 19-2 giúp chúng ta có được một biểu thức diện tích một tam giác có một đỉnh nằm tại gốc toạ độ. Các đường ngang và dọc chia khu vực thành những hình chữ nhật. Một số hình nhận có đường chéo là các cạnh của tam giác. Vì thế, nửa diện tích của mối hình chữ nhật như vậy nằm ngoài tam giác. Nhìn vào hình, ta có thể viết 1 1 1 dA  x 2 y1  x1 y1  x 2 y 2   x 2  x1  y1  y 2  (3) 2 2 2 381 HÌNH 19-1 Hình 19-1 Tính diện tích đa giác HÌNH 19-2 Hình 19-2 Tính diện tích tam giác Khai triển và nhóm các số hạn, biểu thức này được đơn giản hoá thành 1 dA  x1 y 2  x2 y1  ...