Ứng dụng thuật toán mờ Richardson-Lucy để tăng cường chất lượng ảnh cho hệ thống mã hóa mặt sóng với hai mặt nạ pha đối xứng xuyên tâm

Bài viết đề xuất giải pháp sử dụng thuật toán mờ Richardson-Lucy với điều chỉnh biến thiên tổng cho kết hợp hai ảnh để nhận được ảnh chất lượng tốt trên toàn miền tần số. Kết quả mô phỏng ảnh đã được đưa đến và phân tích đánh giá. Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng phương pháp đề xuất cho nhận ảnh sắc nét sắc nét hơn so với mỗi ảnh của hệ thống mã hóa mặt sóng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng thuật toán mờ Richardson-Lucy để tăng cường chất lượng ảnh cho hệ thống mã hóa mặt sóng với hai mặt nạ pha đối xứng xuyên tâm Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) Ứng Dụng Thuật Toán Mờ Richardson-Lucy Để Tăng Cường Chất Lượng Ảnh Cho Hệ Thống Mã Hóa Mặt Sóng Với Hai Mặt Nạ Pha Đối Xứng Xuyên Tâm Lê Văn Nhu1, Trần Quang Thành2, Đào Anh Tuấn2, Trần Minh Công2, Lê Anh Ngọc3 1 Học viện Kỹ thuật Quân sự 2 Trường Đại học Điện Lực 3 Swinburne VietNam, Đại học FPT Email: ngocla2@fe.edu.vn Abstract— Ở hệ thống tạo ảnh mã hóa mặt sóng, hai mặt Do QPM là mặt nạ pha của hàm toán học chẵn nên nạ pha đối xứng xuyên tâm đưa đến hai ảnh có đặc điểm PSF được sinh ra không đối xứng qua mặt phẳng tiêu tạo ảnh thú vị đó là ở miền tần số thấp thì ảnh này có điểm (in-focus plane) ở hướng dọc trục. Hay nói cách chất lượng tốt hơn ảnh kia, trong khi miền tần số cao thì khác, ảnh nhận được tại các giá trị lệch tiêu (defocus) ảnh kia tốt hơn. Do vậy, ở bài báo này chúng tôi đề xuất âm và dương là khác nhau khi giá trị tuyệt đối của độ giải pháp sử dụng thuật toán mờ Richardson-Lucy với lệch tiêu bằng nhau. Điều này đưa đến một đặc tính tạo điều chỉnh biến thiên tổng cho kết hợp hai ảnh để nhận được ảnh chất lượng tốt trên toàn miền tần số. Kết quả ảnh thú vị cho QPM đó là đối với giá trị lệch tiêu mô phỏng ảnh đã được đưa đến và phân tích đánh giá. dương thì ảnh sẽ có độ tương phản cao ở vùng tần số Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng phương pháp đề xuất cho thấp và bị giảm ở vùng tấn số cao trong khi đối với giá nhận ảnh sắc nét sắc nét hơn so với mỗi ảnh của hệ thống trị lệch tiêu âm thì ảnh sẽ có độ tương phản thấp ở vùng mã hóa mặt sóng. tần số thấp và cao ở vùng tần số cao. Thêm vào đó, I. GIỚI THIỆU chúng tôi phát hiện ra một mặt nạ pha (được gọi là Ở hệ thống taọ ảnh quang học truyền thống, ứng sQPM) có đặt tính tạo ảnh hoàn toàn giống với QPM với mỗi giá trị khẩu độ số (NA) xác định thì sẽ đưa đến nhưng ngược lại đó là với giá trị lệch tiêu dương thì một khoảng độ sâu trường nhất định mà chỉ có các vật ảnh sẽ có độ tương phản thấp ở vùng tần số thấp và cao nằm trong khoảng này mới đưa đến ảnh sắc nét và rõ ở vùng tần số cao trong khi đối với giá trị lệch tiêu âm ràng [1]. Tuy nhiên, trong thực tế có nhiều ứng dụng thì ảnh sẽ có độ tương phản cao ở vùng tần số thấp và yêu cầu độ sâu trường lớn để nhận được nhiều thông thấp ở vùng tần số cao. Do vậy, trong bài báo này tin của vật ba chiều như trong tạo ảnh y tế, các thiết bị chúng tôi đề xuất phương pháp xử lý số mờ quan sát hoặc giảm quang sai cho hệ thống quang học. Richardson-Lucy với điều chỉnh biến thiên tổng cho Một phương pháp đơn giản cho phép tăng độ sâu trường là bằng cách giảm giá trị NA của hệ thống hai ảnh nhận được từ hai mặt nạ pha trên để nhận được quang học xuống. Tuy nhiên, phương pháp này sẽ đưa ảnh có chất lượng tốt trên toàn miền tần số. đến hệ quả là giảm độ tương phản và tín/tạp (SNR). Do Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau: vậy, phương pháp này không được sử dụng phổ biến trong phần II, chúng tôi miêu tả đặc tính tạo ảnh của trong thực tế. mặt nạ pha đối xứng xuyên tâm. Trong phần III, chúng tôi đánh giá thuật toán mờ Richardson-Lucy với điều Gần đây, một phương pháp mới được ứng dụng cho chỉnh biến thiên tổng và kết quả mô phỏng. Cuối cùng, mở rộng độ sâu trường đó là sử dụng thêm một mặt nạ chúng tôi kết luận bài báo trong phần IV. pha đưa vào hệ thống quang học đưa đến hàm nhòe điểm (point spread function-PSF) hoặc hàm truyền điều II. ĐẶC TÍNH TẠO ẢNH CỦA MẶT NẠ PHA ĐỐI XỨNG biến (modulation transfer function-MTF) gần như bất XUYÊN TÂM biến trên một khoảng độ sâu trường lớn [2]. Do vậy, thông tin vật trên một độ sâu trường lớn có thể thu Trong bài báo này chúng tôi sử dụng mặt nạ QPM cho nhận được. Một mặt nạ pha phổ biến được sử dụng là khảo sát giả thiết và hiệu quả của phương pháp đề xuất. mặt nạ pha đối xứng xuyên tâm. Các mặt nạ pha này có Mặt nạ QPM cho mở rộng độ sâu trường có thể biểu thể đưa đến ảnh sắc nét chấp nhận được mà không cần diễn ở dạng toán học như sau [2]: qua xử lý ảnh hoặc để nhận được ảnh tốt hơn cần xử fQPM ( x, y ) = a ( x 2 + y 2 ) 2 + b ( x 2 + y 2 ) (1) dụng thêm quá trình xử lý ảnh [3]. Thêm vào đó, ảnh where x and y are the normal e coordinates in the pupil nhận được từ mặt nạ pha đối xứng xuyên tâm sẽ không xuất hiện tạp chất (imaging artifasts) [4]. Các mặt nạ plane. pha đối xứng xuyên tâm cho mở rộng độ sâu trường đã Hàm đồng tử của một hệ thống quang học liên được đề xuất như mặt nạ pha bậc bốn (QPM) [5], mặt quan đến mặt nạ và và độ lệch tiêu có ...