XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH IMAGE ENHANCEMENT

Nâng cao chất lượng ảnh là một bước quan trọng, tạo tiền đề cho xử lý ảnh. Mục đích chính là nhằm làm nổi bật một số đặc tính của ảnh như thay đổi độ tương phản, lọc nhiễu, nổi biên, làm trơn biên ảnh, khuyếch đại ảnh, ... . Tăng cường ảnh và khôi phục ảnh là 2 quá trình khác nhau về mục đích. Tăng cường ảnh bao gồm một loạt các phương pháp nhằm hoàn thiện trạng thái quan sát của một ảnh. Tập hợp các kỹ thuật này tạo nên giai đoạn tiền xử lý ảnh....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH IMAGE ENHANCEMENT Chương Bốn: XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH 4 XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNGẢNH IMAGE ENHANCEMENT Nâng cao chất lượng ảnh là một bước quan trọng, tạo tiền đề cho xử lý ảnh.Mục đích chính là nhằm làm nổi bật một số đặc tính của ảnh như thay đổi độ tươngphản, lọc nhiễu, nổi biên, làm trơn biên ảnh, khuyếch đại ảnh, ... . Tăng cường ảnh vàkhôi phục ảnh là 2 quá trình khác nhau về mục đích. Tăng cường ảnh bao gồm mộtloạt các phương pháp nhằm hoàn thiện trạng thái quan sát của một ảnh. Tập hợp cáckỹ thuật này tạo nên giai đoạn tiền xử lý ảnh. Trong khi đó, khôi phục ảnh nhằm khôiphục ảnh gần với ảnh thực nhất trước khi nó bị biến dạng do nhiều nguyên nhân khácnhau.4.1 CÁC KỸ THUẬT TĂNG CƯỜNG ẢNH (IMAGE ENHANCEMENT) Nhiệm vụ của tăng cường ảnh không phải là làm tăng lượng thông tin vốn cótrong ảnh mà làm nổi bật các đặc trưng đã chọn làm sao để có thể phát hiện tốt hơn,tạo thành quá trình tiền xử lý cho phân tích ảnh. Toán tử điểm Toán tử KG Biến đổiGiả màu Tăngđộ tương phản Trơn nhiễu Lọc tuyến tính Saimàu Xoá nhiễu Lọc trung vị Lọc gốcGiả màuNhËp Hµ 75 m«n lý¶nh §HBK néi xö sè Chương Bốn: XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH Chia cửa sổ Lọc dải thấp Lọc sắc thể Mô hình hoá Trơn ảnh lược đồ Hình 4.1. Các kỹ thuật cải thiện ảnh Tăng cường ảnh bao gồm: điều khiển mức xám, dãn độ tương phản, giảmnhiễu, làm trơn ảnh, nội suy, phóng đại, nổi biên v...v. Các kỹ thuật chủ yếu trongtăng cường ảnh được mô tả qua hình 4.1.4.1.1 CẢI THIỆN ẢNH DÙNG TOÁN TỬ ĐIỂM Toán tử điểm là toán tử không bộ nhớ, ở đó một mức xám u ∈[0,N] đượcánh xạ sang một mức xám v ∈[0,N]: v = f( u) (xem 3.4 chương 3). Ánh xạ f tuỳ theocác ứng dụng khác nhau có dạng khác nhau và được liệt kê trong bảng sau:1) Tăng độ tương phản αu α≤u Chương Bốn: XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH Trước tiên cần làm rõ khái niệm độ tương phản. Ảnh số là tập hợp cácđiểm, màmỗi điểm có giá trị độ sáng khác nhau. Ở đây, độ sáng để mắt người dễ cảm nhậnảnh song không phải là quyết định. Thực tế chỉ ra rằng hai đối tượng có cùng độ sángnhưng đặt trên hai nền khác nhau sẽ cho cảm nhận khác nhau. Như vậy, độ tươngphản biểu diễn sự thay đổi độ sáng của đối tượng so với nền. Một cách nôm na, độtương phản là độ nổi của điểm ảnh hay vùng ảnh so với nền. Với định nghĩa này,nếu ảnh của ta có độ tương phản kém, ta có thể thay đổi tuỳ ý theo ý muốn. Ảnh với độ tương phản thấp có thể do điều kiện sáng không đủ hay khôngđều, hoặc do tính không tuyến tính hay biến động nhỏ của bộ cảm nhận ảnh. Để điềuchỉnh lại độ tương phản của ảnh, ta điều chỉnh lại biên độ trên toàn dải hay trên dảicó giới hạn bằng cách biến đổi tuyến tính biên độ đầu vào (dùng hàm biến đổi là hàmtuyến tính) hay phi tuyến (hàm mũ hay hàm lôgarít). Khi dùng hàm tuyến tính các độdốc α, β, γ phải chọn lớn hơn một trong miền cần dãn . Các tham số a và b (các cận) cóthể chọn khi xem xét lược đồ xám của ảnh. v vb β va α a b L u Hình 4.2 Dãn độ tương phảnChú ý, nếu dãn độ tương phản bằng hàm tuyến tính ta có: α = β =γ =1 ảnh kết quả trùng với ảnh gốc α , β ,γ > 1 dãn độ tương phản α , β ,γ < 1 co độ tương phảnHàm mũ hay dùng trong dãn độ tương phản có dạng: f = (X[m,n])pNhËp Hµ 77 m«n lý¶nh §HBK néi xö sè Chương Bốn: XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNHVới các ảnh hạng động nhỏ, p thường chọn bằng 2. a) Ảnh nguồn cùng lược đồ xám. Chỉ số màu cao nhất là 97 b)Ảnh sau khi dãn độ tương phản với α = 3, ß = 2 và=1.NhËp Hµ 78 m«n lý¶nh §HBK néi xö sè Chương Bốn: XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH Hình 4.3 Ảnh gốc và ảnh kết quả sau khi dãn4.1.1.2 Tách nhiễu và phân ngưỡng Tách nhiễu là trường hợp đặc biệt của dãn độ tương phản khi hệ số góc α =γ = 0. Tách nhiễu được ứng dụng một cách hữu hiệu để giảm nhiễu khi biết tín hiệuvào nằm trên khoảng [a,b]. Phân ngưỡng là trường hợp đặc biệt của tách nhiễu khi a = b = const và rõràng trong trường ...