Giáo trình xử lý ảnh y tế Tập 1b P1

Cuốn sách này cung cấp cho các bạn những lý thuyết cơ bản và các phương pháp thông dụng trong lĩnh vực xử lý ảnh. Trong chương 1, chúng tôi sẽ giới thiệu với bạn một vài khái niệm và thuật ngữ cần thiết. Chúng tôi cũng giới thiệu sơ lược các kiến thức tổng quát và các thiết bị cần thiết cho một hệ thống xử lý ảnh. Cuối cùng là phần giới thiệu chung về nội dung của các chương trong cuốn sách....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình xử lý ảnh y tế Tập 1b P1 Chương 1 Giới thiệu về xử lý ảnh 1.1 Giới thiệu Cuốn sách này cung cấp cho các bạn những lý thuyết cơ bản và các phương pháp thông dụng trong lĩnh vực xử lý ảnh. Trong chương 1, chúng tôi sẽ giới thiệu với bạn một vài khái niệm và thuật ngữ cần thiết. Chúng tôi cũng giới thiệu sơ lược các kiến thức tổng quát và các thiết bị cần thiết cho một hệ thống xử lý ảnh. Cuối cùng là phần giới thiệu chung về nội dung của các chương trong cuốn sách. 1.2 Chuẩn bị cơ bản Xử lý ảnh có quan hệ mật thiết với nhận thức về ảnh của con người. Nói một cách khác, “thị giác máy dựa trên phép xử lý ảnh bằng sự phân tích của máy. Theo một số tác giả, hai lĩnh vực: xử lý ảnh số và “thị giác máy được liên kết chặt chẽ với nhau. Tuy nhiên, đến nay, cả hai lĩnh vực này đã hoàn thiện đến mức chúng có thể cho phép giải quyết mỗi vấn đề một cách riêng rẽ. Trong cuốn sách này, chúng tôi sẽ trình bày về lĩnh vực xử lý ảnh số, phát triển các thuật toán và cung cấp những ví dụ cụ thể. Lĩnh vực về “thị giác máy sẽ được trình bày trong một cuốn sách khác. Xử lý ảnh số có rất nhiều ứng dụng như làm nổi các ảnh trong y học, khôi phục lại ảnh do tác động của khí quyển trong thiên văn học, tăng cường độ phân giải của ảnh truyền hình mà không cần thay đổi cấu trúc bên trong của hệ thống chuyển tải, nén ảnh trong khi truyền đi xa hoặc l ưu trữ. Vấn đề này được trình bày một cách chặt chẽ trên quan điểm xử lý tín hiệu hai chiều. Cuốn sách này được chia làm 17 chương. Mỗi một chương đều đề cập đến một vấn đề cơ bản khác nhau và phục vụ cho các chương tiếp theo. Để hiểu tường tận, bạn phải đọc các chương theo đúng thứ tự mà nó được trình bày. Để hiểu đầy đủ thì yêu cầu phải chuẩn bị một số kiến thức cơ sở. Hiện nay, ngôn ngữ lập trình C được sử dụng phổ biến trong các bài toán kỹ thuật. Vì vậy, tôi chọn C làm ngôn ngữ cho các chương trình nguồn của tất cả các thuật toán. Bạn cần phải có một số kiến thức cơ bản về C để hiểu các chương trình này. Bạn có thể nghiên cứu C khi làm việc với cuốn sách này. Nó sẽ giúp bạn có các kỹ năng thực tế và đồng thời kiểm tra kiến thức về ngôn ngữ C của bạn. Phép biến đổi Z đ ược sử dụng xuyên suốt trong cuốn sách này và được trình bày trong chương 3. Các khái niệm toán học này đòi hỏi bạn cần phải hiểu biết tường tận tất cả các tài liệu được trình bày trong các phần trước. Năm chương đầu tiên có thể phục vụ cho các sinh viên năm thứ ba hoặc năm thứ tư của trường đại học hoặc cao đẳng, ngành điện, cơ khí hoặc máy tính. Cuốn sách cũng có thể đ ược sử dụng trong các bài giảng tốt nghiệp, tốt nhất là hơn hai học kỳ. Lĩnh vực này cũng hấp dẫn với sinh viên các ngành truyền hình, sinh vật học, thông tin, các ứng dụng quân sự .... Ngoài ra một máy PC (286 hoặc hơn) với vỉ mạch VGA sẽ dùng trong cuốn sách này. Chương 16 sẽ đề cập đến thiết kế phần cứng, và giả thiết rằng độc giả đã có hiểu biết cơ bản về mạch số và tương tự. Nếu bạn đã qua một khoá học cơ bản về điện tử, nâng cao hơn về mạch số thì bạn sẽ hiểu các vấn đề trình bày trong phần này. Tôi đề nghị bạn nên đọc một cuốn sách điện tử nói về các ứng dụng của bộ khuyếch đại thuật toán và một cuốn sách khác cung cấp cho bạn những hiểu biết cơ bản về mạch số, trước khi cố gắng để đọc chương 16. 1.3 Biểu diễn ảnh ảnh có thể biểu diễn dưới dạng tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số. Trong biểu diễn số của các ảnh đa mức xám, một ảnh được biểu diễn dưới dạng một ma trận hai chiều. Mỗi phần tử của ma trận biểu diễn cho mức xám hay cường độ của ảnh tại vị trí đó. Mỗi phần tử trong ma trận được gọi là một phần tử ảnh, thông thường kí hiệu là PEL (Picture Element) hoặc là điểm ảnh (Pixel). - Với ảnh đen trắng: Nếu dùng 8 bit (1 byte) để biểu diễn mức xám, thì số các mức xám có thể biểu diễn được là 28 hay 256. Mỗi mức xám được biểu diễn dưới dạng là một số nguyên nằm trong khoảng từ 0 đến 255, với mức 0 biểu diễn cho mức cường độ đen nhất và 255 biểu diễn cho mức cường độ sáng nhất. - Với ảnh màu: Cách biểu diễn cũng tương tự như với ảnh đen trắng, chỉ khác là các số tại mỗi phần tử của ma trận biểu diễn cho ba màu riêng rẽ gồm: đỏ (red), lục (green) và lam (blue). Để biểu diễn cho một điểm ảnh màu cần 24 bit, 24 bit này được chia thành ba khoảng 8 bit. Mỗi khoảng này biểu diễn cho cường độ sáng của một trong các màu chính. Để hiểu việc số hoá ảnh hãy xem hình 1.1. Pixel or PEL Độ sáng trung bình trong mỗi hình chữ nhật = giá trị một điểm ảnh. Hình 1.1 Biểu diễn của một mức xám của ảnh số. Trong hình này một lưới chia ô vuông tưởng tượng được đặt lên ảnh. Độ lớn mỗi ô vuông của lưới xác định kích thước của một điểm ảnh. Mức xám của một điểm được tính bằng cường độ sáng trung bình tại mỗi ô vuông này. Mắt lưới càng nhỏ thì cho chất lượng ảnh càng cao. Trong kỹ thuật truyền hình tiên tiến, mục đích là cung cấp cho người xem, hình ảnh chất lượng cao, với độ phân giải gấp hai lần so với các chuẩn hiện nay. Trong kỹ thuật tương tự, một bức ảnh thường được biểu diễn dưới dạng các dòng nằm ngang kế tiếp nhau (Hình 1.2). Mỗi dòng là một tín hiệu tương tự mang theo các thông tin về cường độ sáng dọc theo một đường nằm ngang trong ảnh gốc. ảnh trên một chiếc TV được hiện lên qua các dòng quét này. Mặc dù thuật ngữ tương tự được dùng để mô tả cho các ảnh quét liên tiếp như thế này nhưng thực tế ảnh chỉ tương tự dọc theo hướng nằm ngang. Nó là rời rạc khi xét theo hướng dọc và chính vì vậy mà tín hiệu ảnh là tín hiệu lai nửa tương tự, nửa số. Vấn đề về tín hiệu lai đ ược đề cập đến trong các chương 14, 15 và 16. Một máy truyền hình được thiết kế để thu tín hiệu truyền hình mã hoá theo tiêu chuẩn NTSC của Mỹ có khả năng hiển thị xấp xỉ 525 dòng. Công nghệ truyền hình tiến bộ nỗ ...