Chương 1: Cơ sở xử lý ảnh

Xử lý ảnh số có nhiều ứng dụng thực tế. Một trong những ứng dụng sớm nhất là xử lý ảnh từ nhiệm vụ Ranger 7 tại phòng thí nghiệm Jet Propulsion vào những năm đầu của thập kỷ 60
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 1: Cơ sở xử lý ảnh Ch­¬ng 1: c¬ së xö lý ¶nh Ch­¬ng 1. C¬ së xö lý ¶nh.  Më ®Çu. Xö lý ¶nh sè cã nhiÒu øng dông thùc tÕ. Mét trong nh÷ng øng dông sím nhÊt lµ xö lý ¶nh tõ nhiÖm vô Ranger 7 t¹i phßng thÝ nghiÖm Jet Propulsion vµo nh÷ng n¨m ®Çu cña thËp kû 60. HÖ thèng chôp h×nh g¾n trªn tµu vò trô cã mét sè h¹n chÕ vÒ kÝch th­íc vµ träng l­îng, do ®ã ¶nh nhËn ®­îc bÞ gi¶m chÊt l­îng nh­ bÞ mê, mÐo h×nh häc vµ nhiÔu nÒn. C¸c ¶nh ®ã ®­îc xö lý thµnh c«ng nhê m¸y tÝnh sè. H×nh ¶nh cña mÆt tr¨ng vµ sao ho¶ mµ chóng ta thÊy trong tÊt c¶ c¸c t¹p chÝ ®Òu ®­îc xö lý b»ng nh÷ng m¸y tÝnh sè . øng dông cña xö lý ¶nh cã kh¶ n¨ng t¸c ®éng m¹nh mÏ nhÊt ®Õn cuéc sèng cña chóng ta lµ trong lÜnh vùc y tÕ. Soi chôp b»ng m¸y tÝnh dùa trªn c¬ së ®Þnh lý c¾t líp (projection_slice) sÏ th¶o luËn trong phÇn 4.3, ®­îc dïng th­êng xuyªn trong trong xÐt nghiÖm l©m sµng, vÝ dô nh­ ph¸t hiÖn vµ nhËn d¹ng u n·o. Nh÷ng øng dông y häc kh¸c cña xö lý ¶nh sè gåm c¶i thiÖn ¶nh X quang vµ nhËn d¹ng ®­êng biªn m¹ch m¸u tõ nh÷ng ¶nh chôp m¹ch b»ng tia X (angiograms). øng dông kh¸c, gÇn gòi h¬n víi cuéc sèng gia ®×nh lµ c¶i tiÕn ¶nh tivi . H×nh ¶nh mµ chóng ta thÊy trªn mµn h×nh tivi cã c¸c khuyÕt tËt lµ ®é ph©n gi¶i h¹n chÕ, bÞ rung rinh, cã ¶nh ma ,nhiÔu nÒn vµ tr­ît h×nh do ®an dßng ë nh÷ng møc ®é kh¸c nhau. Tivi sè kh«ng cßn xa víi th ùc tÕ vµ xö lý ¶nh sè sÏ cã t¸c ®éng quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc c¶i thiÖn chÊt l­îng h×nh ¶nh cña nh÷ng hÖ truyÒn h×nh hiÖn t¹i vµ lµm ph¸t triÓn nh÷ng hÖ truyÒn h×nh míi nh­ truyÒn h×nh cã ®é ph©n gi¶i cao (HDTV). Mét vÊn ®Ò chÝnh cña truyÒn th«ng video nh­ héi nghÞ video, ®iÖn tho¹i video lµ cÇn cã cã d¶i tÇn réng. ViÖc m· ho¸ th¼ng ch­¬ng tr×nh video chÊt l­îng qu¶ng b¸ yªu cÇu ®Õn 100 triÖu bit/sec. NÕu hy sinh mét phÇn chÊt l­îng vµ dïng c¸c s¬ ®å m· ho¸ ¶nh sè th× cã thÓ ®­a ra thÞ tr­êng nh÷ng hÖ truyÒn h×n h chÊt l­îng ®ñ râ víi nhÞp bit chØ d­íi 100 ngh×n bit/sec. 1 Ch­¬ng 1: c¬ së xö lý ¶nh Ng­êi m¸y cµng ngµy cµng ®ãng vai trß quan träng trong c«ng nghiÖp vµ gia ®×nh. Chóng sÏ thùc hiÖn nh÷ng c«ng viÖc rÊt nhµm ch¸n hoÆc nguy hiÓm , vµ nh÷ng c«ng viÖc mµ tèc ®é vµ ®é chÝnh x¸c v­ît qu¸ kh¶ n¨ng cña con ng­êi . Khi ng­êi m¸y trë nªn tinh vi h¬n , thÞ gi¸c m¸y tÝnh sÏ ®ãng vai trß ngµy cµng quan träng. Ng­êi ta sÏ ®ßi hái ng­êi m¸y kh«ng nh÷ng ph¸t hiÖn vµ nhËn d¹ng c¸c bé phËn c«ng nghiÖp, mµ cßn “hiÓu” ®­îc nh÷ng g× chóng “thÊy” vµ ®­a ra nh÷ng hµnh ®éng phï hîp. Xö lý ¶nh sè sÏ cã t¸c ®éng lín ®Õn thÞ gi¸c m¸y tÝnh. Ngoµi nh÷ng lÜnh vùc øng dông mäi ng­êi ®· biÕt, xö lý ¶nh sè cßn cã mét sè øng dông kh¸c Ýt ®­îc nãi ®Õn h¬n. Ng­êi thi hµnh luËt ph¸p th­êng chôp h×nh trong nh÷ng m«i tr­êng kh«ng thuËn lîi ,vµ ¶nh nhËn ®­îc th­êng bÞ xuèng cÊp. VÝ dô, bøc ¶nh chôp véi biÓn ®¨ng kÝ xe « t« ®ang ch¹y th­êng bÞ nhoÌ, viÖc lµm gi¶m ®é nhoÌ lµ cÇn thiÕt trong viÖc nhËn d¹ng « t«. Mét øng dông Ýt biÕt kh¸c lµ nghiªn cøu sù di c­ cña c¸ voi. Khi ng­êi ta nghiªn cøu hµnh vi di c­ cña s­ tö, hæ vµ c¸c ®éng vËt kh¸c, hä b¾t c¸c ®éng vËt vµ cét thÎ vµo vÞ trÝ thuËn lîi ë ®u«i hoÆc tai. Khi b¾t ®­îc ®éng vËt ë n¬i kh¸c, thÎ cho biÕt th«ng tin vÒ sù di c­ cña ®éng vËt. Tuy nhiªn, c¸ voi rÊt khã b¾t vµ cét thÎ. May thay, c¸ voi l¹i thÝch ®Ó lé ®u«i, mµ ®u«i cña chóng cã nh÷ng ®Æc ®iÓm cã thÓ gióp ®Ó nhËn biÕt chóng. §Ó nhËn d¹ng mét con c¸ voi, bøc ¶nh chôp véi ®u«i cña nã tõ trªn tµu ®­îc so s¸nh víi hµng ngµn ¶nh ®u«i c¸ voi kh¸c nhau trong mét bé s­u tËp. Quan s¸t liªn tiÕp vµ nhËn d¹ng mét c¸ thÓ c¸ voi nµo ®ã ta cã thÓ theo dâi sù di c­ cña nã. Tuy nhiªn, viÖc so s¸nh ¶nh cùc kú nhµm ch¸n vµ ph¶i dïng xö lý ¶nh sè ®Ó tù ®éng ho¸ c«ng viÖc. Nh÷ng øng dông xö lý ¶nh sè lµ v« h¹n. Ngoµi nh÷ng øng dô ng ®· th¶o luËn ë trªn, cßn bao gåm c¶ c¸c lÜnh vùc kh¸c nh­ ®iÖn tö gia ®×nh, thiªn v¨n häc, sinh vËt häc, vËt lý, n«ng nghiÖp, ®Þa lý, nh©n chñng häc, vµ nhiÒu lÜnh vùc kh¸c. Nh×n vµ nghe lµ hai ph­¬ng tiÖn quan träng nhÊt ®Ó con ng­êi nhËn thøc thÕ giíi bªn ngoµi, do vËy kh«ng cã g× ®¸ng ng¹c nhiªn khi mµ xö lý ¶nh sè cã nhiÒu kh¶ n¨ng øng dông, kh«ng chØ trong khoa häc vµ kÜ thuËt mµ c¶ trong mäi ho¹t ®éng kh¸c cña con ng­êi. Xö lý ¶nh sè cã thÓ chia lµm bèn lÜnh vùc, tuú thuéc vµo lo¹i c«ng viÖc. §ã lµ c¶i thiÖn ¶nh, phôc håi ¶nh, m· ho¸ ¶nh, vµ lý gi¶i néi dung (understanding) ¶nh. Trong c¶i thiÖn ¶nh, ¶nh ®­îc xö lý ®Ó ng­êi xem, nh­ tron g truyÒn h×nh, hoÆc lµ ®­îc xö lý tr­íc ®Ó trî gióp ho¹t ®éng cña m¸y mãc, nh­ trong nhËn d¹ng ®èi t­îng bëi m ¸y mãc. Trong phôc håi ¶nh, ¶nh bÞ xuèng cÊp trong mét sè tr­êng hîp, ch¼ng h¹n nh­ bÞ nhoÌ, vµ môc ®Ých lµ ®Ó gi¶m bít hoÆc lo¹i bá h¼n ¶nh h­ëng sù xuèng cÊp. Phôc håi ¶nh cã ...