Thu nhận ảnh và các kỹ thuật tái hiện ảnh


I. Thiêt bị thu nhận ảnh

Máy quay (Cameras) cộng với bộ chuyển đổi tương tự số.

Máy quét (Scaners) chuyên dụng.

Các bộ cảm biến ảnh(Sensors).

Hệ thống thu nhận ảnh thực hiện 2 quá trình:

+ Cảm biến: biến đổi năng lượng quang học thành năng lượng điện.

+ Tổng hợp năng lượng điện thành ảnh điện.

II. Số hóa ảnh

Ảnh thu được từ các thiết bị thu nhận ảnh có thể là ảnh tương tự hoặc ảnh số. Trong trường hợp ảnh tương tự, chúng ta phải tiến hành quá trình số hóa ảnh để có thể xử lý được bằng máy tính.

Về lý thuyết số hóa tín hiệu đã được học trong môn học “Xử lý tín hiệu số”. Tuy nhiên ta mới thực hiện đối với tín hiệu 1 chiều, với tín hiệu 2 chiều ta chúng sẽ tiến hành tương tự.

Phương pháp chung để số hóa ảnh là lấy mẫu theo hàng và mã hóa từng hàng.

Hình 1.4 Mô tả quét ảnh theo hàng, lấy mẫu theo hàng và mã hóa từng hàng

Ảnh vào

f(x,y)

 

Lấy mẫu

Lượng hóa

Máy tính

fi(m,n)

u(m,n)

Nguyên tắc số hóa ảnh có thể được mô tả theo sơ đồ sau:

+ Ảnh vào là ảnh tương tự.

+ Tiến trình lấy mẫu thực hiện các công việc sau: Quét ảnh theo hàng, và lấy mẫu theo hàng. Đầu ra là rời rạc về mặt không gian, nhưng liên tục về mặt biên độ.

+ Tiến trình lượng hóa: lượng tử hóa về mặt biên độ (độ sáng) cho dòng ảnh vừa được rời rạc hóa.

ü Lấy mẫu

Yêu cầu tín hiệu có dải phổ hữu hạn. ,

Ảnh thỏa mãn điều kiện trên, và được lẫy mẫu đều trên một lưới hình chữ nhật, với bước nhảy(chu kỳ lấy mẫu) Dx, Dy có thể khôi phục lại không sai sót. Nếu như ta chọn Dx, Dy sao cho: .

Tỷ số này gọi là tỷ số NiQuyst.

– Thực tế luôn tồn tại nhiễu ngẫu nhiên trong ảnh, nên có một số kỹ thuật khác được dùng đó là: lưới không vuông, lưới bát giác.

ü Lượng hóa

Lượng hóa ảnh nhằm ánh xạ từ một biến liên tục u(biểu diễn giá trị độ sáng) sang một biến rời rạc u* với các giá trị thuộc tập hữu hạn .

Cơ sở lý thuyết của lượng hóa là chia dải độ sáng biến thiên từ Lmin đến Lmax thành một số mức (rời rạc và nguyên)- Phải thỏa mãn tiêu chí về độ nhậy của mắt. Thường Lmin=0, Lmax số nguyên dạng 2B (Thường chọn B=8, mỗi điểm ảnh sẽ được mã hóa 8 bít).

Cho là tập các bước dịch chuyển,

Với khoảng chia như trên , nếu thì gán cho u giá trị . Hay nói cách khác u đã được lượng hóa bởi mức i ( giá trị ).

· Lượng hóa đều: Lượng hóa đều là một kỹ thuật đơn giản, dễ thực hiện nhất.

Giả sử biên độ đầu ra của hệ thống thu nhận ảnh nhận giá trị từ 0 đến X. Mẫu lượng hóa đều trên 256 mức.

, với

Sự khác nhau giữa ảnh số hóa được lấy mẫu với kích thước mẫu tăng dẫn

Sự khác nhau giữa ảnh số hóa được lượng tử hóa với số mức lượng tử giảm dần.

III. Một số phương pháp biểu diễn biên ảnh

Sau giai đoạn số hóa, ảnh có thể được lưu trữ lại hoặc đem xử lý. Tuy nhiên, nếu ta lưu trữ ảnh thô (theo kiểu bản đồ ảnh), thì dung lượng lớn, không thuận tiện cho việc truyền thông.

Vì vậy, thường người ta không biểu diễn toàn bộ ảnh thô, mà tập trung lưu trữ các mô tả đặc trưng của ảnh: biên ảnh, các vùng ảnh.

Dưới đây là một số phương pháp biểu diễn ảnh thường dùng.

· Mã loạt dài

· Mã xích

· Mã tứ phân

1. Mã xích

Mã xích được dùng để biểu diễn biên của ảnh. Thay vì lưu trữ toàn bộ ảnh ta lưu lại dãy các điểm biên của ảnh theo hướng số. Theo phương pháp này, các vector nối 2 điểm của biên liên tục được mã hóa. Khi đó, ảnh được biểu diễn qua 1 điểm bắt đầu cùng với chuỗi các từ mã.

4 Chaine Code

Chaine Code 8

3. Mã tứ phân

Theo phương pháp này mỗi vùng của ảnh được coi như bao kín bởi 1 hình chữ nhật. Vùng này được chia làm 4 vùng con, đệ qui lại phép chia này cho các vùng con, cho tới khi vùng con gồm toàn điểm đen (1) hay toàn điểm trắng (0) thì dừng.

Biểu diễn theo phương pháp này rõ ràng là ưu việt hơn so với các phương pháp trên, nhất là so với mã loạt dài.

2. Mã loạt dài

Dùng biểu diễn cho vùng ảnh hay ảnh nhị phân

Biểu diễn một vùng ảnh R nhờ một ma trận nhị phân

Với cách biểu diễn trên, một vùng ảnh nhị phân được xem như gồm các chuỗi 0 hay 1 đan xen (gọi là 1 mạch).

Mỗi mạch gồm: địa chỉ bắt đầu và chiều dài của mạch theo dạng (<hàng, cột>, chiều dài)

Ví dụ:

Hình 1.5 Ảnh nhị phân và các biểu diễn mã loạt dài tương ứng

IV. Các kỹ thuật tái hiện ảnh

Kỹ thuật tái hiện ảnh được dùng khi ta cần hiển thị lại ảnh trên một số thiết bị vật lý không có khả năng hiện lại hết các mức xám có thật của ảnh số: màn hình đơn sắc, máy in, máy vẽ.

1. Kỹ thuật phân ngưỡng (Thresholding)

Kỹ thuật này đặt ngưỡng để hiển thị các tông màu liên tục. Giá trị của ngưỡng sẽ quyết định điểm có được hiển thị hay không, và hiển thị như thế nào.

ü Tái hiện 2 màu: dùng cho ảnh 256 mức xám, bản chất của phương pháp này là ngưỡng dựa vào lược đồ xám. Ngưỡng chọn ở đây là 127.

Cho ảnh số S(M,N), khi đó

ü Tái hiện 4 màu: Với qui định cách hiện 4 màu như sau:

Màu

Màn hình đơn sắc

Màn hình màu

0

Đen

Đen

1

Xám đậm

Đỏ

2

Xám nhạt

Xanh

3

Trắng

Vàng

0 64 128 192 255

Màu

 

Mức xám

0

1

2

3

2. Kỹ thuật Dithering

Kỹ thuật này sử dụng một ma trận mẫu gọi là ma trận Dither.

Mỗi phần tử của ảnh gốc sẽ được so sánh với phần tử tương ứng của ma trận Dither. Nếu lớn hơn, phần tử ở đầu ra sẽ sáng và ngược lại.

Ma trận Dither cấp 2n sẽ được tính như sau:

Với: (ma trận cấp n, các phần tử đều bằng 1)

Theo webng.com

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s