2. 2
Chương 1: Cơ bản về xử lý ảnh
Ảnh số, pixel
Kích thước (hàng, cột)
Thang xám, mức xám, độ sâu bit
Dung lượng (byte)
Độ phân giải
Các bước cơ bản trong xử lý ảnh
Ứng dụng xử lý ảnh
Các phép toán
Các biến đổi
Các đặc trưng xác suất thống kê
3. 3
Ánh sáng và màu sắc
Phổ điện từ: phân chia theo bước sóng/tần
số/năng lượng.
Màu sắc:
Nguồn chiếu sáng
Vật thể hấp thụ/phản xạ ánh sáng
Hệ thống thị giác người (mắt và não)
White Light
Colours
Absorbed
Green Light
4. 4
Thu nhận ảnh
Ảnh được hình thành như là kết quả
tương tác giữa:
Nguồn bức xạ.
Đặc tính và
bề mặt vật thể.
Đặc tính và
vị trí tương đối
của thiết bị
thu nhận ảnh.
5. 5
Phân loại ảnh dựa trên tương tác
bức xạ
Phản xạ
Phát xạ
Hấp thụ
6. 6
Cảm biến ảnh
Năng lượng ánh sáng đến thiết bị cảm
biến tạo ra điện áp tương ứng.
Tập hợp các cảm biến được sắp xếp để
thu nhận ảnh.
8. 8
Mô hình ảnh
Hàm độ sáng 2-D, f(x,y): giá trị của f tại
tọa độ không gian (x,y) thể hiện độ sáng
của ảnh tại điểm đó.
i(x,y): độ chiếu sáng (lượng ánh sáng của
nguồn sáng chiếu đến cảnh)
r(x,y): độ phản xạ (lượng ánh sáng phản xạ
từ đối tượng đến cảnh), trong đó 0 (hấp thụ
hoàn toàn) và 1 (phản xạ hoàn toàn)
9. 9
Ảnh số (1)
Máy tính làm việc với dữ liệu số.
Trong xử lý ảnh số, f(x,y) = f x,y được
xấp xỉ bằng cách lấy mẫu đều trong không
gian và lượng tử giá trị độ sáng tạo thành
ma trận ảnh số A kích thước (NM):
Mỗi thành phần của ảnh số A gọi là điểm
ảnh (picture element, pixel, pel).
11. 11
Ảnh số (3)
Lấy mẫu: phân chia mặt phẳng không gian xy
thành lưới với tọa độ trung tâm của mỗi lưới là
(x,y); x,y: số nguyên. Lượng tử: f được gán một
giá trị mức xám G (số nguyên hoặc số thực).
Số lượng mức xám G là hữu hạn, Lmin < G <
Lmax. Khoảng [Lmin, Lmax]: thang xám.
Thực tế, thang xám thường trong khoảng [0, L], trong
đó G = 0: đen, G = L: trắng.
Thông thường, số lượng mức xám G = 2m
(m: độ sâu
bit-bit depth). Tổng số lượng bit để lưu ảnh số:
NMm
Độ phân giải: mức độ chi tiết có thể nhận thấy
phụ thuộc vào số mẫu (độ phân giải không gian)
và số mức xám (độ phân giải độ sáng).
12. 12
Định dạng tập tin ảnh
BIN
PPM
BMP
PNG
TIF(F)
GIF
JP(E)G
JP2
DCM
1 Byte = 8 bit
13. 13
Độ phân giải không gian
Xác định bởi số mẫu (pixel)
Cho biết độ chi tiết nhỏ nhất có thể nhận thấy
Chuyên gia thị giác thường đề cập đến kích thước
pixel (MP)
Thiết kế đồ họa thường đề cấp đến dots per inch
square (DPI)
16. 16
Độ phân giải độ sáng
Xác định bởi số mức xám
Thường đề cập đến số lượng bit dùng
để lưu trữ mỗi mức xám (bpp: bits per
pixel)
1 bit: ảnh nhị phân
8 bit: ảnh xám
24 bit: ảnh màu thực
17. 17
128 grey levels (7 bpp) 64 grey levels (6 bpp) 32 grey levels (5 bpp)
16 grey levels (4 bpp) 8 grey levels (3 bpp) 4 grey levels (2 bpp) 2 grey levels (1 bpp)
256 grey levels (8 bits per pixel)
Độ phân giải độ sáng (2)
18. 18
Độ phân giải: bao nhiêu là đủ?
Phụ thuộc thứ gì trong ảnh và bạn muốn làm
gì với nó?
Ảnh trông có hài lòng không?
Bạn có nhìn thấy thứ bạn muốn thấy trong ảnh
không?
20. 20
Phân loại ảnh số
Ảnh nhị phân
Ảnh xám (đen trắng)
Ảnh màu
Ảnh tự nhiên/Ảnh đồ
họa/Ảnh khoa học
Ảnh sinh trắc học/Ảnh y
tế
Ảnh nhiệt hồng ngoại/Ảnh radar/Ảnh sonar
Ảnh 3D
Ảnh động
21. 21
Số kênh và số chiều
Số kênh: số lượng nguồn tín hiệu
Ảnh xám: 1 kênh
Ảnh màu RGB: 3 kênh
Số chiều (vật lý): số biến độc lập của
nguồn tín hiệu
Thời gian: 1 chiều
Không gian mặt phẳng: 2 chiều
Không gian thực tế: 3 chiều
42. 42
Xử lý ảnh và các lĩnh vực liên quan
Thị giác máy/máy tính: ngành khoa học và công
nghệ mà ở đó máy/máy tính có khả năng nhìn.
43. 43
Hệ thống thị giác máy/máy tính
Thách thức so với hệ thống thị giác
người
Tốc độ xử lý (thời gian thực)
Kiến thức thu nhận từ trước
44. 44
Các phép toán số học
Cộng/Trừ/Nhân/Chia
Xử lý làm tròn
Ngoài tầm
Trong tầm
45. 45
Các phép toán điểm, lân cận, toàn
cục
Phép toán điểm: thực hiện trên mỗi
pixel.
Phép toán lân cận (cửa sổ, mặt nạ): thực
hiện trên vùng pixel gần kề.
Phép toán toàn cục: thực hiện trên toàn
ảnh.
47. 47
Các phép toán tuyến tính và phi
tuyến
Phép toán tuyến tính: thỏa 2 tính chất
cộng và thuần nhất ở trên.
Phép toán phi tuyến: không thỏa tuyến
tính
53. 53
Các phép toán hình học (2)
1
0
0
0
0
cos
0
sin
0
0
1
0
0
sin
0
cos
R
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
cos
sin
0
0
sin
cos
R
1
0
0
0
0
cos
sin
0
0
sin
cos
0
0
0
0
1
R
54. 54
Nội suy ảnh
Nội suy: ước lượng các giá trị chưa biết
từ các dữ liệu đã biết. Ví dụ trong phóng
to thu nhỏ, xoay, chỉnh sửa hình học, …
Nội suy
(lấy mẫu lại):
tăng giảm số pixel.
56. 56
Các biến đổi (1)
trong đó r(x,y,u,v) và s(x,y,u,v) là các kernel (hàm cơ
sở) thuận và ngược. Hàm cơ sở chỉ phụ thuộc các giá
trị u, v, x, y, mà không phụ thuộc giá trị ảnh hoặc giá
trị biến đổi của nó.
1 1
0 0
( , ) ( , , , ) [ ( , )]
M N
u v
g x y s x y u v R T u v
1 1
0 0
( , ) ( , , , ) ( , )
M N
x y
T u v r x y u v f x y
57. 57
Các biến đổi (2)
Fourier (DFT)
Cosine (DCT)
Karhunen-Loeve (KLT)
Haar
Wavelets (DWT)
Curvelets
Ridgelets
Contourlet
58. 58
Các đặc trưng xác suất thống kê
1
2 2
0
* The variance: = ( ) ( )
L
k k
k
z m p z
1
0
* The mean (average): = ( )
L
k k
k
m z p z
1
0
( ) 1
L
k
k
p z
Let , 0, 1, 2, ..., -1, denote the values of all possible intensities
in an digital image. The probability, ( ), of intensity level
occurring in a given image is estimated as
i
k
k
z i L
M N p z
z
( ) ,
where is the number of times that intensity occurs in the image.
k
k
k k
n
p z
MN
n z
1
th
0
* The moment: ( ) = ( ) ( )
L
n
n k k
k
n u z z m p z
59. 59
Sai số trong xử lý ảnh
Sai số hệ thống
Sai số thống kê
Sai số làm tròn: trong tầm và ngoài tầm
Làm tròn gần nhất (tự nhiên)
Làm tròn lên
Làm tròn xuống
61. 61
Ôn tập
Ảnh là gì?
Ảnh số là gì?
Các thông số cơ bản của ảnh số?
Xử lý ảnh số là gì?
Mục đích của xử lý ảnh số?
Các thành phần của hệ thống xử lý ảnh số?
Các bước cơ bản trong xử lý ảnh số?
Ứng dụng của xử lý ảnh số?
Các lĩnh vực liên quan đến xử lý ảnh số?
Các phép toán trong xử lý ảnh số?
![11
Ảnh số (3)
Lấy mẫu: phân chia mặt phẳng không gian xy
thành lưới với tọa độ trung tâm của mỗi lưới là
(x,y); x,y: số nguyên. Lượng tử: f được gán một
giá trị mức xám G (số nguyên hoặc số thực).
Số lượng mức xám G là hữu hạn, Lmin < G <
Lmax. Khoảng [Lmin, Lmax]: thang xám.
Thực tế, thang xám thường trong khoảng [0, L], trong
đó G = 0: đen, G = L: trắng.
Thông thường, số lượng mức xám G = 2m
(m: độ sâu
bit-bit depth). Tổng số lượng bit để lưu ảnh số:
NMm
Độ phân giải: mức độ chi tiết có thể nhận thấy
phụ thuộc vào số mẫu (độ phân giải không gian)
và số mức xám (độ phân giải độ sáng).](https://image.slidesharecdn.com/xu-ly-anhxlac1co-ban08082018-250317012446-a541cb69/85/xu-ly-anh__xla_c1_cac-van-de-rat-chi-la-co-ban_08082018-11-320.jpg)
![56
Các biến đổi (1)
trong đó r(x,y,u,v) và s(x,y,u,v) là các kernel (hàm cơ
sở) thuận và ngược. Hàm cơ sở chỉ phụ thuộc các giá
trị u, v, x, y, mà không phụ thuộc giá trị ảnh hoặc giá
trị biến đổi của nó.
1 1
0 0
( , ) ( , , , ) [ ( , )]
M N
u v
g x y s x y u v R T u v
1 1
0 0
( , ) ( , , , ) ( , )
M N
x y
T u v r x y u v f x y
](https://image.slidesharecdn.com/xu-ly-anhxlac1co-ban08082018-250317012446-a541cb69/85/xu-ly-anh__xla_c1_cac-van-de-rat-chi-la-co-ban_08082018-56-320.jpg)
