Cải thiện chất lượng ảnh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (27.91 MB, 25 trang )
Xử lý ảnh số
Các phương pháp cảithiệnchất
lượng ảnh
Chương trình dành cho kỹ sư CNTT
Nguyễn Linh Giang
Các phương pháp cảithiệnchấtlượng ảnh
•Tổng quan các phương pháp cảithiệnchất
lượng ảnh;
•Cácphương pháp trên điểm;
•Biến đổi Histogram;
• Các phép toán trên miền không gian;
•Lọc ảnh;
•Giả màu.
Lọc ảnh
•Kháiniệm nhiễu;
• Các phép lọctrênmiền không gian;
• Các phép lọctrênmiềntầnsố.
•Cơ sở các phép lọccảithiện ảnh trên miềntầnsố
•Lọc thông thấp
–Lọc thông thấplýtưởng;
–Lọclũythừa;
–Lọc Butterworth;
•Lọc thông cao
–Lọc thông cao từ lọc thông thấp;
–Lọc thông cao lý tưởng;
–Lọc thông cao lũythừa;
–Lọc thông cao Butterworth
Các phép lọctrênmiềntầnsố
Cơ sở lọctrênmiềntầnsố
Những bướccơ bản:
1. Tiềnxử lý;
2. Tính biến đổi Fourier DFT của s( m, n ) là S(u,v);
3. Áp dụng hàm lọc: G(u,v) = S(u,v)H(u,v)
4. Biến đổi Fourier ngược g1(m,n) = F
-1
{G(u,v)}
5. Hậuxử lý.
•Cácbộ lọc thông thấplàmtrơn ảnh và lọc nhiễu;
•Cácbộ lọcthôngcaolàmnétảnh và tách đường
biên;
•Xâydựng bộ lọc thông cao từ bộ lọc thông thấp.
Cơ sở lọctrênmiềntầnsố
Lọcthôngthấp
•Bộ lọc thông thấplýtưởng:
–Tầnsố cắt D
o
xác định %
năng lượng đượclọcbỏ;
– Do không có tính trơntại
điểmcắtnênxuấthiệnhiệu
ứng Gibbs: gây nên hiện
tượng run ảnh;
Lọcthôngthấp
–Vídụ lọc ảnh bằng bộ lọc thông thấplýtưởng
• Chú ý hiệntượng Gibbs khi cắt các thành phầntầnsố cao
và độtbiếntần
Lọcthôngthấp
Lọcthôngthấp
•Lọc thông thấp Butterworth:
–Lọcthông thấp; loạibỏ các thành phầntầnsố cao hơnD
0
Tần
số cắt D
0
: xác định các mứcnăng lượng đượcloạibỏ;
–Bậccủabộ lọc n: xác định độ nét củabộ lọc. n càng lớn, hiệu
ứng loạibỏ các tầnsố cao càng lớn
[]
n
o
DvuD
vuH
2
/),(1
1
),(
+
=
Lọcthôngthấp
– Ảnh hưởng của các tham số n và D
0
Lọcthôngthấp
ảnh gốc
n = 1
n = 3
n = 5
D
0
=0.1
ảnh gốc
D
0
= 0.2
D
0
= 0.1
D
0
= 0.05
n = 3
Lọcthôngthấp
– Đặc điểmcủabộ lọc Butterworth:
•Lọc thông thấp;
• Do làm suy giảm các thành phầntầncaonênlàmmờảnh,
đồng thờiloạibỏ nhiễu;
• Do vẫnlưugiữ các thành phầntầncao( tuycólàmsuygiảm
về biên độ ) nên ảnh vẫnsắcnéthơn so vớilọc thông thấplý
tưởng với cùng tầnsố cắtD
0
;
• Do hàm có tính trơntạimọi điểm( kể cả tại điểmcắt ) nên
làm suy giảm đáng kể hiệu ứng Gibbs;
•Dễ dàng điều khiểnhiệu ứng củabộ lọc theo các tham số D
0
và tham số bậc n.
Lọcthôngthấp
Lọcthôngcao
•Cácbộ lọc thông cao:
–Bộ lọc thông cao lý
tưởng
–Bộ lọc thông cao
Butterworth
–Bộ lọc thông cao Gauss
⎩
⎨
⎧
≤
=
.1
),(0
),(
otherwise
DvuDif
vuH
o
[]
n
vuDD
vuH
2
0
),(/1
1
),(
+
=
()
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
−−=
2
0
2
2
),(
exp1),(
D
vuD
vuH
Lọc thông cao
• Ideal HPF
–D
o
= 15, 30, 80
• Butterworth HPF
– n = 2,
–D
o
= 15, 30, 80
• Gaussian HPF
–D
o
= 15, 30, 80
Lọcthôngcao
Lọc thông cao Laplace
•Biểudiễn3D của
toán tử Laplace;
• Ảnh 2D củatoántử
Laplace;
• Đáp ứng miền không
gian vớivùngtrung
tâm đượckhuếch
đại;
•Mặtnạđáp ứng xấp
xỉ
Lọc thông cao Laplace
Lọc đồng hình
– γ
L
và γ
H
đượcchọnthỏamãnγ
L
< 1 và γ
H
>1;
–Hàmlọccóxuhướng làm suy giảm các thành phầntầnthấpvà
tăng cường các thành phầntầncao;
–Kếtquả cuốicùnglàvừathựchiệnnéngiải động và làm tăng
cường độ tương phản.
Lọc đồng hình
–Vídụ với γ
L
= 0.5 < 1 và γ
H
= 2 >1;
–Phéplọctương ứng vớiviệclàmnéngiải động trong độ sáng và
tăng cường độ tương phản;
–Kếtquả: làm tăng cường chi tiết trong phầntốivàcânbằng độ
tương phản bên ngoài phầnsáng
Giả màu
• Đặc điểmcủahệ thống thị giác:
–Hệ thống thị giác củangườichỉ có thể phân biệt
được30 sắc thái màu xám;
–Cóthể phân biệthàngtrămsắcmàu.
•Phương pháp giả màu:
–Giả màu là kỹ thuật gán màu cho các mứcxám.
–Cácphương pháp gán giả màu:
•Phânlớpcường độ sáng: gán mầu cho tấtcả các mứcxám
dướimột giá trị xác định và gán màu khác cho những giá
trị vượt quá một giá trị xác định.
Giả màu
•Phầnlớncácphương pháp thựchiện chuyển
đổimứcx
ámsang màusắc: thựchiện3
phép chuyển đổi đốivớimộtmứcxámxác
định;
• Ảnh kếtquả có thuộc tính màu phụ thuộc
vào các mứcxámđốivới phép chuyển đổi
màu
–Cácthủ tục gán màu và các lựachọn
bảng màu:
•Hai phương pháp chính để tô giả màu:
–Thủ tụcgánmàutựđộng: bảng màu hiệnthời
đượcthaythế bằng bảng màu đượcxácđịnh
trước;
– Thao tác ánh xạ bảng màu:các giá trị trong bảng
màu đượcthayđổitheomộtthuậttoánxácđịnh.
Giả màu
•Cácthủ tục gán màu tựđộng
– Ánh xạ vị trí: các giá trị của ánh xạ tạinhững vị trí bấtkỳ trong
bảng đượctạoralàhàmcủavị trí ( index). Ở đây không có sự
phụ thuộc vào tính chấtcủa giá trịđiểm ảnh mà chỉ phụ thuộc
vào bố trí vậtlý
– Ánh xạ phụ thuộcdữ liệu: các giá trị của ánh xạđượctạoralà
các hàm của giá trịđiểm.
Ảnh đơnsắc Ảnh đơnsắcvới thang mứcxám
Giả màu
•Vídụ: gán giả màudùngcácbảng màu khác nhau
Bảng màu cầuvồng Bảng màu SApseudo
Ảnh đơnsắc Ảnh đơnsắcvới thang mứcxám
