BÁO CÁO "TÌM HIỀU THÔNG TIN VỀ BIỂU DIỄN ẢNH"

Chia sẻ: Trinh Van Chien | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

232
lượt xem 67
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'báo cáo "tìm hiều thông tin về biểu diễn ảnh"', luận văn - báo cáo phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÁO CÁO "TÌM HIỀU THÔNG TIN VỀ BIỂU DIỄN ẢNH"

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP BÁO CÁO "TÌM HIỀU THÔNG TIN VỀ BIỂU DIỄN ẢNH"
Mục Lục: Mục Lục:................................................................................................................................................. 1 LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................................................ 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ...................................................................................... 5 ĐÁNH GIÁ VÀ CHO ĐIỂM................................................................................................................... 5 PHẦN I : MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN. ............................................................................................ 6 1.1 Khái Niệm về ảnh. ......................................................................................................................... 6 1.2 Pixel (Picture Element): phần tử ảnh .............................................................................................. 6 1.3 Gray level: Mức xám ..................................................................................................................... 6 PHẦN II : CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN ........................................................................................ 7 2.1 Khái niệm chung ............................................................................................................................ 7 2.1.1 Mào đầu tệp(Header):.............................................................................................................. 8 2.1.2 Dữ liệu ảnh(Data Image): ........................................................................................................ 8 2.1.3 Bảng màu(Palette Color): ........................................................................................................ 8 2.1.4 Quy trình đọc một tệp ảnh ....................................................................................................... 8 2.2 Định dạng ảnh IMG ....................................................................................................................... 8 2.3 Định dạng ảnh PCX ....................................................................................................................... 9 2.4 Định dạng ảnh BMP(Bitmap) ....................................................................................................... 11 2.4.1 Data of Image ....................................................................................................................... 11 2.4.2 Color Palette (Bảng màu) ...................................................................................................... 12 2.4.3 Header .................................................................................................................................. 13 2.5 Định dạng ảnh GIF(Graphics Interchanger Format) ...................................................................... 14 2.6 Định dạng ảnh JPEG (Joint Photographic Experts Group) ............................................................ 17 2.7 Định dạng ảnh PNG ..................................................................................................................... 18 2.7.1 Lịch sử và phát triển .............................................................................................................. 19 2.7.3 Thành phần cơ bản ................................................................................................................ 20
PHẦN III : PHÂN LOẠI ẢNH .............................................................................................................. 20 3.1 Định nghĩa ảnh số (Digital Image) ............................................................................................... 20 3.2 Ảnh nhị phân, ảnh đa mức xám. ................................................................................................... 20 3.2.1 Ảnh nhị phân......................................................................................................................... 21 3.2.2 Ảnh đa mức xám. .................................................................................................................. 21 3.3 Ảnh màu ...................................................................................................................................... 22 3.4 Các loại ảnh khác. ........................................................................................................................ 23 3.4.1 Raster Image ......................................................................................................................... 23 3.4.2 Vector Image ........................................................................................................................ 23 PHẦN IV : CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG CHUYỂN ĐỔI ẢNH MÀU  ẢNH ĐA MỨC XÁM HOẶC ẢNH NHỊ PHÂN ...................................................................................................................... 23 4.1 Xác định vào – ra. ........................................................................................................................ 23 4.2 Thiết kế form. .............................................................................................................................. 24 4.3 Thiết kế các modul. ...................................................................................................................... 25 4.4 Thuật toán.................................................................................................................................... 25 4.4.1 Thuật toán chuyển đổi từ file ảnh màu  ảnh đa mức xám. ................................................... 25 4.4.2 Thuật toán chuyển đổi từ file ảnh màu(Đa mức xám) ảnh nhị phân. ................................... 27 4.5 Xây dựng chương trình. ............................................................................................................... 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................................29
LỜI NÓI ĐẦU Khoảng hơn mười năm trở lại đây, phần cứng máy tính và các thiết bị liên quan đã có sự tiến bộ vượt bậc về tốc độ tính toán, dung lượng chứa, khả năng xử lý v.v.. và giá cả đã giảm đến mức máy tính và các thiết bị liên quan đến xử lý ảnh đã không còn là thiết bị chuyên dụng nữa. Khái niệm ảnh số đã trở nên thông dụng với hầu hết mọi người trong xã hội và việc thu nhận ảnh số bằng các thiết bị cá nhân hay chuyên dụng cùng với việc đưa vào máy tính xử lý đã trở nên đơn giản. Xử lý ảnh là một ngành khoa học còn tương đối mới mẻ so với nhiều ngành khoa học khác. Hiện nay nó đang là một trong những lĩnh vực được quan tâm và đã trở thành môn học chuyên ngành của sinh viên hệ kỹ sư, cử nhân ngành Công nghệ thông tin Với đề tài “Tìm hiểu thông tin về biểu diễn ảnh”, sau một thời gian nghiên cứu về đề tài này, em đề cập đến một số vấn đề về biểu diễn, các loại file ảnh, thông tin định dạng một số loại file ảnh thông dụng... Tài liệu báo cáo gồm 4 chương: Chương I: Một số khái niệm cơ bản. Chương II: Các định dạng ảnh thông dụng. Chương III: Phân loại ảnh. Chương IV: Chương trình ứng dụng chuyển dổi ảnh màu  Ảnh đa mức xám hoặc ảnh nhị Mặc dù rất cố gắng nhưng do đây là lần đầu tiên em đi sâu vào nghiên cứu đề tài này nên tài liệu chắc chắn không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy và các bạn để nhóm hoàn thiện hơn nữa về để tài này tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn!
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ĐÁNH GIÁ VÀ CHO ĐIỂM ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ Hải Phòng, Ngày ......... Tháng ......... Năm 2010 Sinh viên thưc hiện Giáo viên hướng dẫn Phạm Văn Hải Nguyễn Ngọc Khương
PHẦN I : MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN. 1.1 Khái Niệm về ảnh. - Nói về ảnh thì về cơ bản ai cũng đã từng đc xem qua vì vậy khái niệm về ảnh ta có thể hiểu là quá trình sao chụp hoặc phắc hoạ lại các hình ảnh ngoài tự nhiên. - Các file ảnh lưu trữ trên máy tính bao giờ cũng đc tổ chức theo một cấu trúc nào đó (Tương tự các loại file dữ liệu khác). Dựa vào cấu trúc này, các chương trình ứng dụng khác nhau có thể cùng đọc và hiểu thị đc file ảnh. - Có nhiều file ảnh với cấu trúc khác nhau, ví dụ như file ảnh .bmp, .jpeg, .jpg, .gif, .png… 1.2 Pixel (Picture Element): phần tử ảnh - Ảnh trong thực tế là một ảnh liên tục về không gian và về giá trị độ sáng. Để có thể xử lý ảnh bằng máy tính cần thiết phải tiến hành số hoá ảnh. Trong quá trình số hoá , người ta biến đổi tín hiệu liên tục sang tín hiệu rời rạc thông qua quá trình lấy mẫu (rời rạc hóa về không gian) và lượng hoá thành phần giá trị mà thể về nguyên tắc bằng mắt thường không phân biệt được hai điểm kề nhau. Trong quá trình này, người ta sử dụng khái niệm Picture element mà ta quen gọi hay viết là Pixel - phần tử ảnh. ở đây cũng cần phân biệt khái niệm pixel hay đề cập đến trong các hệ thống đồ hoạ máy tính. Để tránh nhầm lẫn ta tạm gọi khái niệm pixel này là pixel thiết bị. Khái niệm pixel thiết bị có thể xem xét như sau: khi ta quan sát màn hình (trong chế độ đồ hoạ), màn hình không liên tục mà gồm nhiều điểm nhỏ, gọi là pixel. Mỗi pixel gồm một cặp toạ độ x, y và màu. - Cặp toạ độ x, y tạo nên độ phân giải (resolution). Như màn hình máy tính có nhiều loại với độ phân giải khác nhau: màn hình CGA có độ phân giải là 320 x 200; màn hình VGA là 640 x 350,... - Như vậy, một ảnh là một tập hợp các điểm ảnh. Khi được số hoá, nó thường được biểu diễn bởi bảng hai chiều I(n,p): n dòng và p cột. Ta nói ảnh gồm n x p pixels. Người ta thường kí hiệu I(x,y) để chỉ một pixel. Thường giá trị của n chọn bằng p và bằng 256. Một pixel có thể lưu trữ trên 1, 4, 8 hay 24 bit. 1.3 Gray level: Mức xám - Mức xám là kết quả sự mã hoá tương ứng một cường độ sáng của mỗi điểm ảnh với một giá trị số - kết quả của quá trình lượng hoá. Cách mã hoá kinh điển thường dùng
16, 32 hay 64 mức. Mã hoá 256 mức là phổ dụng nhất do lý do kỹ thuật. Vì 28 = 256 (0, 1, ..., 255), nên với 256 mức, mỗi pixel sẽ được mã hoá bởi 8 bit. 1.4 Biểu diễn ảnh - Trong biểu diễn ảnh, người ta thường dùng các phần tử đặc trưng của ảnh là pixel. Nhìn chung có thể xem một hàm hai biến chứa các thông tin như biểu diễn của một ảnh. Các mô hình biểu diễn ảnh cho ta một mô tả lô gic hay định lượng các tính chất của hàm này. Trong biểu diễn ảnh cần chú ý đến tính trung thực của ảnh hoặc các tiêu chuẩn “thông minh” để đo chất lượng ảnh hoặc tính hiệu quả của các kỹ thuật xử lý. - Việc xử lý ảnh số yêu cầu ảnh phải được mẫu hoá và lượng tử hoá. Thí dụ một ảnh ma trận 512 dòng gồm khoảng 512 x 512 pixel. Việc lượng tử hoá ảnh là chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (Analog Digital Convert) của một ảnh để lấy mẫu sang một số hữu hạn mức xám. - Một số mô hình thường được dùng trong biểu diễn ảnh: Mô hình toán, mô hình thống kê. Trong mô hình toán, ảnh hai chiều được biểu diễn nhờ các hàm hai biến trực giao gọi là các hàm cơ sở. Với mô hình thống kê, một ảnh được coi như một phần tử của một tập hợp đặc trưng bởi các đại lượng như: kỳ vọng toán học, hiệp biến, phương sai, moment… PHẦN II : CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN 2.1 Khái niệm chung - Ảnh thu được sau quá trình số hóa thường được lưu lại cho các quá trình xử lý tiếp theo hay truyền đi. Trong quá trình phát triển của kỹ thuật xử lý ảnh, tồn tại nhiều định dạng ảnh khác nhau từ ảnh đen trắng (với định dạng IMG), ảnh đa cấp xám cho đến ảnh màu: (BMP, GIF, JPEG…). Tuy các định dạng này khác nhau, song chúng đều tuân theo một cấu trúc chung nhất. Nhìn chung, một tệp ảnh bất kỳ thường bao gồm 3 phần: + Mào đầu tệp (Header) + Dữ liệu nén (Data Image) + Bảng màu (Palette Color)
2.1.1 Mào đầu tệp(Header): - Mào đầu tệp là phần chứa các thông tin về kiểu ảnh, kích thước, độ phân giải, số bit dùng cho 1 pixel, cách mã hóa, vị trí bảng màu… 2.1.2 Dữ liệu ảnh(Data Image): - Đây là phần dữ liệu của ảnh mà ta thấy đc. 2.1.3 Bảng màu(Palette Color): - Bảng màu không nhất thiết phải có ví dụ khi ảnh là đen trắng. Nếu có, bảng màu cho biết số màu dùng trong ảnh và bảng màu được sử dụng để hiện thị màu của ảnh. Một số các định dạng khác, cấu hình, đặc trưng của từng địng dạng và các tham số… 2.1.4 Quy trình đọc một tệp ảnh - Trong quá trình xử lý ảnh, đầu tiên phải tiến hành đọc tệp ảnh và chuyển vào bộ nhớ của máy tính dưới dạng ma trận số liệu ảnh. Khi lưu trữ dưới dạng tệp, ảnh là một khối gồm một số các byte. Để đọc đúng tệp ảnh ta cần hiểu ý nghĩa các phần trong cấu trúc của tệp ảnh như đã nêu trên. Trước tiên, ta cần đọc phần mào đầu (Header) để lấy các thông tin chung và thông tin điều khiển. Việc đọc này sẽ dừng ngay khi ta không gặp đựợc chữ ký (Chữ ký ở đây thường được hiểu là một mã chỉ ra định dạng ảnh và đời (version) của nó) mong muốn. Dựa vào thông tin điều khiển, ta xác định đựợc vị trí bảng màu và đọc nó vào bộ nhớ. Cuối cùng, ta đọc phần dữ liệu nén. - Sau khi đọc xong các khối dữ liệu ảnh vào bộ nhớ ta tiến hành nén dữ liệu ảnh. Căn cứ vào phương pháp nén chỉ ra trong phần Header ta giải mã được ảnh.Cuối cùng là khâu hiện ảnh. Dựa vào số liệu ảnh đã giải nén, vị trí và kích thước ảnh, cùng sự trợ giúp của bảng màu ảnh được hiện lên trên màn hình. 2.2 Định dạng ảnh IMG - Ảnh IMG lµ ¶nh ®en tr¾ng. PhÇn ®Çu cña ¶nh IMG cã 16 bytes chøa c¸c th«ng tin cÇn thiÕt : + 6 bytes ®Çu: dïng ®Ó ®¸nh dÊu ®Þnh d¹ng ¶nh IMG. Gi¸ trÞ cña 6 bytes nµy viÕt díi d¹ng Hexa: 0x0001 0x0008 0x0001.
+ 2 bytes tiÕp theo: chøa ®é dµi mÉu tin. §ã lµ ®é dµi cña d·y c¸c bytes kÒ liÒn nhau mµ d·y nµy sÏ ®îc lÆp l¹i mét sè lÇn nµo ®ã. Sè lÇn lÆp nµy sÏ ®îc lu trong byte ®Õm. NhiÒu d·y gièng nhau ®îc lu trong mét byte. + 4 bytes tiÕp: m« t¶ kÝch cì pixel + 2 bytes tiÕp : sè pixel trªn mét dßng ¶nh + 2 bytes cuèi: sè dßng ¶nh trong ¶nh. - Ảnh IMG ®îc nÐn theo tõng dßng. Mçi dßng bao gåm c¸c gãi(pack). C¸c dßng gièng nhau còng ®îc nÐn thµnh mét gãi. Cã 4 lo¹i gãi sau: - Lo¹i 1: Gãi c¸c dßng gièng nhau Quy c¸ch gãi tin nµy nh sau: 0x00 0x00 0xFF Count. Ba byte ®Çu cho biÕt sè c¸c d·y gièng nhau; byte cuèi cho biÕt sè c¸c dßng gièng nhau. - Lo¹i 2: Gãi c¸c d·y gièng nhau Quy c¸ch gãi tin nµy nh sau: 0x00 Count. Byte thø hai cho biÕt sè c¸c d·y gièng nhau ®îc nÐn trong gãi. §é dµi cña d·y ghi ë ®Çu tÖp. - Lo¹i 3: D·y c¸c pixel kh«ng gièng nhau, kh«ng lÆp l¹i vµ kh«ng nÐn ®îc. Qui c¸ch nh sau: 0x80 Count. Byte thø hai cho biÕt ®é dµi d·y c¸c pixel kh«ng gièng nhau kh«ng nÐn ®îc. - Lo¹i 4: D·y c¸c pixel gièng nhau Tuú theo c¸c bit cao cña byte ®Çu ®îc bËt hay t¾t. NÕu bit cao ®îc bËt (gi¸ trÞ 1) th× ®©y lµ gãi nÐn c¸c bytes chØ gåm bit 0, sè c¸c byte ®îc nÐn ®îc tÝnh bëi 7 bit thÊp cßn l¹i. NÕu bit cao t¾t (gi¸ trÞ 0) th× ®©y lµ gãi nÐn c¸c byte gåm toµn bit 1. Sè c¸c byte ®îc nÐn ®îc tÝnh bëi 7 bit thÊp cßn l¹i. - C¸c gãi tin cña file IMG phong phó nh vËy lµ do ¶nh IMG lµ ¶nh ®en tr¾ng, do vËy chØ cÇn 1 bit cho 1 pixel thay v× 4 hoÆc 8 nh ®· nãi ë trªn. Toµn bé ¶nh chØ cã nh÷ng ®iÓm s¸ng vµ tèi t¬ng øng víi gi¸ trÞ 1 hoÆc gi¸ trÞ 0. Tû lÖ nÐn cña kiÓu ®Þnh d¹ng nµy lµ kh¸ cao. 2.3 Định dạng ảnh PCX - §Þnh d¹ng ¶nh PCX lµ mét trong nh÷ng ®Þnh d¹ng ¶nh cæ ®iÓn nhÊt. Nã sö dông ph¬ng ph¸p m· lo¹t dµi RLE (Run-Length-Encoded) ®Ó nÐn d÷ liÖu ¶nh. Qu¸ tr×nh nÐn vµ gi¶i nÐn ®îc thùc hiÖn trªn tõng dßng ¶nh. Thùc tÕ, ph¬ng ph¸p gi¶i nÐn PCX kÐm hiÖu
qu¶ h¬n so víi kiÓu IMG. TÖp PCX gåm 3 phÇn: ®Çu tÖp (header), d÷ liÖu¶nh (image data) vµ b¶ng mµu më réng(xem h×nh 2.10). Header cña tÖp PCX cã kÝch thíc cè ®Þnh gåm 128 byte vµ ®îc ph©n bè nh sau: + 1 byte : chØ ra kiÓu ®Þnh d¹ng. NÕu lµ kiÓu PCX/PCC nã lu«n cã gi¸ trÞ lµ 0Ah. + 1 byte: chØ ra version sö dông ®Ó nÐn ¶nh, cã thÓ cã c¸c gi¸ trÞ sau: - 0: version 2.5. - 2: version 2.8 víi b¶ng mµu. - 3: version 2.8 hay 3.0 kh«ng cã b¶ng mµu. - 5: version 3.0 cã b¶ng mµu. + 1 byte: chØ ra ph¬ng ph¸p m· ho¸. NÕu lµ 0 th× m· ho¸ theo ph¬ng ph¸p BYTE PACKED, nÕu kh«ng lµ ph¬ng ph¸p RLE. + 1 byte: sè bit cho mét ®iÓm ¶nh plane. + 1 word: to¹ ®é gãc tr¸i trªn cña ¶nh. Víi kiÓu PCX nã cã gi¸ trÞ lµ (0,0); cßn PCC th× kh¸c (0,0). + 1 word: to¹ ®é gãc ph¶i díi. + 1 word: kÝch thíc bÒ réng vµ bÒ cao ¶nh. + 1 word: sè ®iÓm ¶nh. + 1 word: ®é ph©n gi¶i mµn h×nh. + 1 word. + 48 byte: chia thµnh 16 nhãm, mçi nhãm 3 byte. Mçi nhãm nµy chøa th«ng tin vÒ mét thanh ghi mµu. Nh vËy ta cã 16 thanh ghi mµu. + 1 byte: kh«ng dïng ®Õn vµ lu«n ®Æt lµ 0. +1 byte: sè bit plane mµ ¶nh sö dông. Víi ¶nh 16 mµu, gi¸ trÞ nµy lµ 4, víi ¶nh 256 mµu (1 pixel/8 bit) th× sè bit plane l¹i lµ 1. + 1 byte: sè bytes cho mét dßng quÐt ¶nh. + 1 word: kiÓu b¶ng mµu. + 58 byte: kh«ng dïng. - Tãm l¹i, ®Þnh d¹ng ¶nh PCX thêng ®îc dïng ®Ó lu tr÷ ¶nh v× thao t¸c ®¬n gi¶n, cho phÐp nÐn vµ gi¶i nÐn nhanh. Tuy nhiªn v× cÊu tróc cña nã cè ®Þnh, nªn trong mét sè trêng hîp nã lµm t¨ng kÝch thíc lu tr÷. Vµ còng v× nhîc ®iÓm nµy mµ mét sè øng dông l¹i
sö dông mét kiÓu ®Þnh d¹ng kh¸c mÒm dÎo h¬n: ®Þnh d¹ng TIFF (Targed Image File Format) sÏ m« t¶ díi ®©y. 2.4 Định dạng ảnh BMP(Bitmap) - Trong đồ họa máy vi tính, BMP, còn được biết đến với tên tiếng Anh khác là Windows bitmap, là một định dạng tập tin hình ảnh khá phổ biến. Các tập tin đồ họa lưu dưới dạng BMP thường có đuôi là .BMP hoặc .DIB (Device Independent Bitmap). NÕu ta h×nh dung trong mét tÖp ¶nh xÕp liªn tiÕp c¸c byte tõ ®Çu ®Õn cuèi vµ dån chóng vµo trong mét hép ch÷ nhËt, th× cã thÓ h×nh dung tÖp ¶nh BMP nh h×nh vÏ sau: H×nh 1. CÊu tróc file ¶nh BMP 2.4.1 Data of Image - Ảnh 24 bit:  Mçi ®iÓm ¶nh chiÕm 3 byte m« t¶ ba thµnh phÇn: Red, Green, Blue. - Ảnh 256 màu:  Mçi ®iÓm ¶nh chiÕm 1 byte, chØ sè hiÖu mµu cña ®iÓm ¶nh nµy.  Sè hiÖu mµu cña c¸c ®iÓm ¶nh: 0, 1, .., 255  Mµu cña ®iÓm ¶nh ®îc m« t¶ trong b¶ng mµu. Gi¶ sö byte m« t¶ ®iÓm ¶nh cã gi¸ trÞ lµ b vµ b¶ng mµu ®îc chøa trong m¶ng P, th× thµnh phÇn c¸c mµu cña ®iÓm ¶nh nµy lµ P[b].R, P[b].G, P[b].B.
Ch¼ng h¹n, mét ®iÓm ¶nh cã sè hiÖu mµu 20, c¸c thµnh phÇn cña mµu 20 lµ P[20].R, P[20].G, P[20].B - Ảnh 16 màu:  B¶ng mµu cã 16 mµu, ®îc ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 15.  Mçi ®iÓm ¶nh ®îc m« t¶ bëi mét con sè, cã gi¸ trÞ tõ 0 ®Õn 15. Do vËy, gi¸ trÞ mçi ®iÓm ¶nh chØ cÇn 4 bit ®Ó m« t¶.  Hai ®iÓm ¶nh ®îc chøa trong mét byte: ®iÓm ¶nh ®øng tríc (bªn tr¸i) ®îc chøa trong 4 bit cao, ®iÓm ¶nh ®øng sau (bªn ph¶i) ®îc chøa trong 4 bit thÊp.  VÝ dô, byte b = 217 (11011001) chøa d÷ liÖu cña hai ®iÓm ¶nh cã gi¸ trÞ lÇn lît lµ 13 vµ 9. - Ảnh 2 màu:  B¶ng mµu cã 2 mµu, ®îc ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 1.  Mçi ®iÓm ¶nh ®îc m« t¶ bëi mét con sè, cã gi¸ trÞ 0 hoÆc 1. Do vËy, gi¸ trÞ mçi ®iÓm ¶nh chØ cÇn 1 bit ®Ó m« t¶.  T¸m ®iÓm ¶nh ®îc chøa trong mét byte: ®iÓm ¶nh ®øng tríc (bªn tr¸i) ®îc chøa trong bit cao, ®iÓm ¶nh ®øng sau (bªn ph¶i) ®îc chøa trong bit thÊp. VÝ dô, byte b = 217 (11011001) chøa d÷ liÖu cña 8 ®iÓm ¶nh cã gi¸ trÞ lÇn lît lµ 1, 1, 0,1, 1, 0, 0 vµ 1. 2.4.2 Color Palette (Bảng màu) - Ảnh 24bit:Tệp ảnh không có bảng màu. - Ảnh 256,16 và 2 màu:  B¶ng mµu chiÕm 256*4=1024, 16*4=64, 2*4=8 byte  Mçi mµu ®îc m« t¶ bëi 4 byte, thÓ hiÖn 4 thµnh phÇn mµu: BLUE, GREEN, RED vµ DARKGRAY.  Víi hÇu hÕt c¸c tÖp ¶nh BMP, thµnh phÇn DARKGRAY b»ng 0.  Gi¸ trÞ cña c¸c thµnh phÇn BLUE, GREEN vµ RED ®îc lu tr÷ ë 6 bit cao.
Blue Green Red Darkgray Red Green Blue Blue Green Red Darkgray Blue Green Red Darkgray Blue Green Red Darkgray 2.4.3 Header Header cña c¸c tÖp ¶nh BMP gåm 54 byte, ®îc m« t¶ chi tiÕt trong b¶ng sau: File Header Sè bytes ý nghÜa Néi dung 2 Tªn, KÝ hiÖu BM 4 KÝch thíc file ¶nh 4 Dù tr÷ (Kh«ng dïng) 0 4 Byte offset in file where image begin (KÝch 54 thíc vïng Information vµ Header) Windows 3 Bitmap Header 4 Size of this Header 40 4 Image width in pixels 4 Image height in pixels 2 Number of iImage planes, must be 1 2 Bits per pixel 1, 4, 8, 24 4 Compression type (run-length) 0,1,2 4 Size in byte of compressed image, or 0
4 Horizontal resolution, in pixels/meter 4 Vertical resolution, in pixels/meter 4 Number of colors used 4 Number of “important” colors 4*n Colors palette 2.5 Định dạng ảnh GIF(Graphics Interchanger Format) - C¸ch lu tr÷ kiÓu PCX cã lîi vÒ kh«ng gian lu tr÷: víi ¶nh ®en tr¾ng kÝch thíc tÖp cã thÓ nhá h¬n b¶n gèc tõ 5 ®Õn7 lÇn. Víi ¶nh 16 mµu, kÝch thíc ¶nh nhá h¬n ¶nh gèc 2-3 lÇn, cã trêng hîp cã thÓ xÊp xØ ¶nh gèc. Tuy nhiªn, víi ¶nh 256 mµu th× nã béc lé râ kh¶ n¨ng nÐn rÊt kÐm. §iÒu nµy cã thÓ lý gi¶i nh sau: khi sè mµu t¨ng lªn, c¸c lo¹t dµi xuÊt hiÖn Ýt h¬n vµ v× thÕ, lu tr÷ theo kiÓu PCX kh«ng cßn lîi n÷a. H¬n n÷a, nÕu ta muèn lu tr÷ nhiÒu ®èi tîng trªn mét tÖp ¶nh nh kiÓu ®Þnh d¹ng TIFF, ®ßi hái cã mét ®Þnh d¹ng kh¸c thÝch hîp. - §Þnh d¹ng ¶nh GIF do h·ng ComputServer Incorporated (Mü) ®Ò xuÊt lÇn ®Çu tiªn vµo n¨m 1990. Víi ®Þng d¹ng GIF, nh÷ng víng m¾c mµ c¸c ®Þnh d¹ng kh¸c gÆp ph¶i khi sè mµu trong ¶nh t¨ng lªn kh«ng cßn n÷a. Khi sè mµu cµng t¨ng th× u thÕ cña ®Þnh d¹ng GIF cµng næi tréi. Nh÷ng u thÕ nµy cã ®îc lµ do GIF tiÕp cËn c¸c thuËt to¸n nÐn LZW(Lempel-Ziv-Welch). B¶n chÊt cña kü thuËt nÐn LZW lµ dùa vµo sù lÆp l¹i cña mét nhãm ®iÓm chø kh«ng ph¶i lo¹t dµi gièng nhau. Do vËy, d÷ liÖu cµng lín th× sù lÆp l¹i cµng nhiÒu.(D¹ng ¶nh GIF cho chÊt lîng cao, ®é ph©n gi¶i ®å ho¹ còng ®¹t cao, cho phÐp hiÓn thÞ trªn hÇu hÕt c¸c phÇn cøng ®å ho¹. §Þnh d¹ng tæng qu¸t cña ¶nh GIF nh sau:  Ch÷ ký cña ¶nh GIF note  Bé m« t¶ hiÓn thÞ GIF Header (7 byte)  B¶n ®å mµu tæng thÓ Global Palette  M« t¶ mét ®èi tîng cña ¶nh Header Image (10 byte) - DÊu ph©n c¸ch Palete of Imge 1(nÕu cã) - Bé m« t¶ ¶nh Data of Image 1
- B¶n ®å mµu côc bé ' ,' ký tù liªn kÕt - D÷ liÖu ¶nh PhÇn m« t¶ nµy lÆp n lÇn nÕu ¶nh chøa n ®èi tîng. ';' GIF terminator  PhÇn ®Çu cuèi ¶nh GIF(terminator) - Chø ký cña ¶nh GIF cã gi¸ trÞ lµ GIF87a. Nã gåm 6 ký tù, 3 kÝ tù ®Çu chØ ra kiÓu ®Þnh d¹ng, 3 ký tù sau chØ ra version cña ¶nh. - Bé h×nh hiÓn thÞ: chøa m« t¶ c¸c th«ng sè cho toµn bé ¶nh GIF: + §é réng h×nh raster theo pixel: 2 byte; + §é cao h×nh raster theo pixel: 2 byte; + C¸c th«ng tin vÒ b¶n ®å mµu, h×nh hiÓn thÞ,... + Th«ng tin mµu nÒn: 1 byte; + PhÇn cha dïng: 1 byte. - B¶n ®å mµu tæng thÓ: m« t¶ bé mµu tèi u ®ßi hái khi bit M = 1. Khi bé mµu tæng thÓ ®îc thÓ hiÖn, nã sÏ x¸c lËp ngay bé m« t¶ h×nh hiÓn thÞ. Sè lîng thùc thÓ b¶n ®å mµu lÊy theo bé m« t¶ h×nh hiÓn thÞ ë trªn vµ b»ng 2 m, víi m lµ lîng bit trªn mét pixel khi mçi thùc thÓ chøa ®ùng 3 byte (biÓu diÔn cêng ®é mµu cña ba mµu c¬ b¶n Red-Green-Blue). CÊu tróc cña khèi nµy nh sau: Bit Thø thù M« t¶ byte Mµu Red 1 Gi¸ trÞ mµu ®á theo index 0 Mµu Green 2 Gi¸ trÞ mµu xanh lôc theo index 0 Mµu Blue 3 Gi¸ trÞ mµu xanh l¬ theo index 0 Mµu Red 4 Gi¸ trÞ mµu ®á theo index 1 Mµu Green 5 Gi¸ trÞ mµu xanh lôc theo index1 Mµu Blue 6 Gi¸ trÞ mµu xanh l¬ theo index 0 ……… ……… ………
- Bé m« t¶ ¶nh: ®Þnh nghÜa vÞ trÝ thùc tÕ vµ phÇn më réng cña ¶nh trong ph¹m vi kh«ng gian ¶nh ®· cã trong phÇn m« t¶ h×nh hiÓn thÞ. NÕu ¶nh biÓu diÔn theo ¸nh x¹ b¶n ®å mµu côc bé th× cê ®Þnh nghÜa ph¶i ®îc thiÕt lËp. Mçi bé m« t¶ ¶nh ®îc chØ ra bëi ký tù kÕt nèi ¶nh. Ký tù nµy chØ ®îc dïng khi ®Þnh d¹ng GIF cã tõ 2 ¶nh trë lªn. Ký tù nµy cã gi¸ trÞ 0x2c (ký tù dÊu ph¶y). Khi ký tù nµy ®îc ®äc qua, bé m« t¶ ¶nh sÏ ®îc kÝch ho¹t. Bé m« t¶ ¶nh gåm 10 byte vµ cã cÊu tróc nh sau: C¸c bit Thø tù M« t¶ byte 00101100 1 Ký tù liªn kÕt ¶nh (‘) C¨n tr¸i ¶nh 2,3 Pixel b¾t ®Çu ¶nh tÝnh tõ tr¸i h×nh hiÓn thÞ C¨n ®Ønh trªn 4,5 Pixel cuèi ¶nh b¾t ®Çu tÝnh tõ ®Ønh trªn h×nh hiÓn thÞ §é réng ¶nh 6,7 chiÒu réng ¶nh tÝnh theo pixel §é cao ¶nh 8,9 chiÒu cao ¶nh tÝnh theo pixel MI000pixel 10 Khi bit M = 0 : sö dông b¶n ®å mµu tæng thÓ M = 1 : sö dông b¶n ®å mµu côc bé I = 0 : ®Þnh d¹ng ¶nh theo thø tù liªn tôc I = 1 : ®Þnh d¹ng ¶nh theo thø tù xen kÏ pixel +1: sè bit/pixel cña ¶nh nµy. - B¶n ®å mµu côc bé: b¶n ®å mµu côc bé chØ ®îc chän khi bit M cña byte thø 10 lµ 1. Khi b¶n ®å mµu ®îc chän, b¶n ®å mµu sÏ chiÕu theo bé m« t¶ ¶nh mµ lÊy vµo cho ®óng. T¹i phÇn cuèi ¶nh, b¶n ®å mµu sÏ lÊy l¹i phÇn x¸c lËp sau bé m« t¶ h×nh hiÓn thÞ. Lu ý lµ trêng “pixel “ cña byte thø 10 chØ ®îc dïng khi b¶n ®å mµu ®îc chØ ®Þnh. C¸c tham sè nµy kh«ng nh÷ng chØ cho biÕt kÝch thíc ¶nh theo pixel mµ cßn chØ ra sè thùc thÓ b¶n ®å mµu cña nã.
- D÷ liÖu ¶nh: chuçi c¸c gi¸ trÞ cã thø tù cña c¸c pixel mµu t¹o nªn ¶nh. C¸c pixel ®îc xÕp liªn tôc trªn mét dßng ¶nh, tõ tr¸i qua ph¶i. C¸c dßng ¶nh ®îc viÕt tõ trªn xuèng díi. - PhÇn kÕt thóc ¶nh: cung cÊp tÝnh ®ång bé cho ®Çu cuèi cña ¶nh GIF. Cuèi cña ¶nh sÏ x¸c ®Þnh bëi kÝ tù “;” (0x3b). - §Þnh d¹ng GIF cã rÊt nhiÒu u ®iÓm vµ ®· ®îc c«ng nhËn lµ chuÈn ®Ó lu tr÷ ¶nh mµu thùc tÕ (chuÈn ISO 10918-1). Nã ®îc mäi tr×nh duyÖt Web (Web Browser) hç trî víi nhiÒu øng dông hiÖn ®¹i. Cïng víi nã cã chuÈn JPEG (Joint Photograph Expert Group). GIF dïng cho c¸c ¶nh ®å ho¹ (Graphic), cßn JPEG dïng cho ¶nh chôp (Photographic). 2.6 Định dạng ảnh JPEG (Joint Photographic Experts Group) - Phương pháp nén ảnh JPEG (tiếng Anh, viết tắt cho Joint Photographic - Experts Group) là một trong những phương pháp nén ảnh hiệu quả, có tỷ lệ nén ảnh tới vài chục lần. Tuy nhiên ảnh sau khi giải nén sẽ khác với ảnh ban đầu. Chất lượng ảnh bị suy giảm sau khi giải nén. Sự suy giảm này tăng dần theo hệ số nén. Tuy nhiên sự mất mát thông tin này là có thể chấp nhận được và việc loại bỏ những thông tin không cần thiết được dựa trên những nghiên cứu về hệ nhãn thị của mắt người. Phần mở rộng của các file JPEG thường có dạng .jpeg, .jfif, .jpg, .JPG, hay .JPE; dạng .jpg là dạng được dùng phổ biến nhất. 2.6.1 Mức độ nhạy cảm của mắt người - Trong không gian màu YUV, nhãn thị của con người rất nhạy cảm với thành phần Y và kém nhạy cảm với hai loại U và V. Phương pháp nén JPEG đã nắm bắt phát hiện này để tách những thông tin thừa của ảnh. Hệ thống nén thành phần Y của ảnh với mức độ suy giảm ít hơn so với U, V, bởi người ta ít nhận thấy sự thay đổi của U và V so với Y. 2.6.2 Mã hóa - Công đoạn chính là chia nhỏ bức ảnh thành nhiều vùng nhỏ (thông thường là những vùng 8x8 pixel) rồi sử dụng biến đổi cosin rời rạc để biến đổi những vùng thể hiện
này thành dạng ma trận có 64 hệ số thể hiện "thực trạng" các pixel. Điều quan trọng là ở đây hệ số đầu tiên có khả năng thể hiện "thực trạng" cao nhất, khả năng đó giảm rất nhanh với các hệ số khác. Nói cách khác thì lượng thông tin của 64 pixels tập trung chủ yếu ở một số hệ số ma trận theo biến đổi trên. Trong giai đoạn này có sự mất mát thông tin, bởi không có biến đổi ngược chính xác. Nhưng lượng thông tin bị mất này chưa đáng kể so với giai đoạn tiếp theo. Ma trận nhận được sau biến đổi cosin rời rạc được lược bớt sự khác nhau giữa các hệ số. Đây chính là lúc mất nhiều thông tin vì người ta sẽ vứt bỏ những thay đổi nhỏ của các hệ số. Như thế khi bung ảnh đã nén ta sẽ có được những tham số khác của các pixel. Các biến đổi trên áp dụng cho thành phần U và V của ảnh với mức độ cao hơn so với Y (mất nhiều thông tin của U và V hơn). Sau đó thì áp dụng phương pháp mã hóa của Hoffman: Phân tích dãy số, các phần tử lặp lại nhiều được mã hóa bằng ký hiệu ngắn (marker). Khi bung ảnh người ta chỉ việc làm lại các bước trên theo quá trình ngược lại cùng với các biến đổi ngược. - Một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát minh ra định dạng này để hiển thị các hình ảnh đầy đủ màu hơn (full-colour) cho định dạng di động mà kích thước file nhỏ hơn. Giống như GIF, JPEG cũng được sử dụng rất nhiều trên web. Lợi ích chính của chúng là có thể hiển thị các hình ảnh với các màu chính xác (true-colour) chúng có thể lên đến 16 triệu màu. Điều đó cho phép chúng được sử dụng tốt nhất cho các hình ảnh chụp và hình ảnh minh hoạ với lượng màu lớn. - Nhược điểm lớn nhất là chất lượng ảnh đã bị nén mất đi (lossy), một số đường bao giữa các khối màu sẽ xuất hiện điểm mờ, và các vùng sẽ mất đi sự rõ nét. Và giống như dạng mp3, JPEG sẽ không thể phục hồi giống như hình ảnh ban đầu dù dung lượng được tăng lên giống dung lượng ảnh thật. - Các ảnh JPEG không thể làm trong suốt hoặc chuyển động. 2.7 Định dạng ảnh PNG - PNG (từ viết tắt trong tiếng Anh của Portable Network Graphics; chính thức đọc như "pinh") là một dạng hình ảnh sử dụng phương pháp nén dữ liệu mới - không làm mất đi dữ liệu gốc. PNG được tạo ra nhằm cải thiện và thay thế định dạng ảnh GIF với một định dạng hình ảnh không đòi hỏi phải có giấy phép sáng chế khi sử dụng. PNG được hỗ trợ bởi thư viện tham chiếu libpng, một thư viện nền tảng độc lập bao gồm các hàm của C để quản lý các hình ảnh PNG. Những tập tin PNG thường có phần mở rộng là PNG and png và đã được gán kiểu chuẩn MIME là image/png (được công nhận vào ngày 14 tháng 10 năm 1996).
2.7.1 Lịch sử và phát triển - Động cơ thúc đẩy cho việc tạo ra định dạng PNG bắt đầu vào khoảng đầu năm 1995, sau khi Unisys công bố họ sẽ áp dụng bằng sáng chế vào thuật toán nén dữ liệu LZW- được sử dụng trong định dạng GIF. Thuật toán được bảo vệ bởi bằng công nhận độc quyền sáng tạo ở trong nước Mỹ và tất cả các nước trên thế giới. Tuy nhiên, cũng đã có một số vấn đề với định dạng GIF khi cần có một số thay đổi trên hình ảnh, nhất giới hạn của nó là 256 màu trong thời điểm máy tính có khả năng hiển thị nhiều hơn 256 màu đang trở nên phổ biến. Mặc dù định dạng GIF có thể thể hiện các hình ảnh động, song PNG vẫn được quyết định là định dạng hình ảnh đơn (chỉ có một hình duy nhất). Một người "anh em" của nó là MNG đã được tạo ra để giải quyết vấn đề ảnh động. PNG lại tăng thêm sự phổ biến của nó vào tháng 8 năm 1999, sau khi hãng Unisys huỷ bỏ giấy phép của họ đối với các lập trình viên phần mềm miễn phí, và phi thương mại. * Phiên bản 1.0 của đặc tả PNG được phát hành vào ngày 1 tháng 7 năm 1996, và sau đó xuất hiện vơi tư cách RFC 2083. Nó được tổ chức W3C khuyến nghị vào ngày 1 tháng 10 năm 1996. * Phiên bản 1.1, với một số thay đổi nhỏ và thêm vào 3 thành phần mới, được phát hành vào ngày 31 tháng 12 năm 1998. * Phiên bản 1.2, thêm vào một thành phần mở rộng, được phát hành vào ngày 11 tháng 8 năm 1999. * PNG giờ đây là một chuẩn quốc tế (ISO/IEC 15948:2003), và cũng được công bố như một khuyến nghị của W3C vào ngày 10 tháng 11 năm 2003. Phiên bản hiện tại của PNG chỉ khác chút ít so với phiên bản 1.2 và không có thêm thành phần mới nào. 2.7.2 Thông tin kỹ thuật - Một tập tin PNG bao gồm 8-byte kí hiệu (89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A được viết trong hệ thống có cơ số 16, chứa các chữ "PNG" và 2 dấu xuống dòng [1], ở giữa là sắp xếp theo số lượng của các thành phần, mỗi thành phần đều chứa thông tin về hình ảnh. Cấu trúc dựa trên các thành phần được thiết kế cho phép định dạng PNG có thể tương thích với các phiên bản cũ khi sử dụng. Các "thành phần" trong tập tin - PNG là cấu trúc như một chuỗi các thành phần, mỗi thành phần chứa kích thước, kiểu, dữ liệu, và mã sửa lỗi CRC ngay trong nó.
- Chuỗi được gán tên bằng 4 chữ cái phân biệt chữ hoa chữ thường. Sự phân biệt này giúp bộ giải mã phát hiện bản chất của chuỗi khi nó không nhận dạng được. - Với chữ cái đầu, viết hoa thể hiện chuỗi này là thiết yếu, nếu không thì ít cần thiết hơn ancillary. Chuỗi thiết yếu chứa thông tin cần thiết để đọc được tệp và nếu bộ giải mã không nhận dạng được chuỗi thiết yếu, việc đọc tệp phải được hủy. 2.7.3 Thành phần cơ bản - Một bộ giải mã (decoder) phải có thể thông dịch để đọc và hiển thị một tệp PNG.  IHDR phải là thành phần đầu tiên, nó chứa đựng header  PLTE chứa đựng bảng màu (danh sách các màu)  IDAT chứa đựng ảnh. Ảnh này có thể được chia nhỏ chứa trong nhiều phần IDAT. Điều này làm tăng kích cỡ của tệp lên một ít nhưng nó làm cho việc phát sinh ảnh PNG mượt hơn (streaming manner).  IEND đánh dấu điểm kết thúc của ảnh. PHẦN III : PHÂN LOẠI ẢNH 3.1 Định nghĩa ảnh số (Digital Image) - Sau khi số hoá ảnh thực  Ảnh số, ảnh số đc hiểu như 1 ma trận 2 chiều A[m,n] mỗi điểu ảnh a(i,j) i = 1..m, j = 1..n gọi là pixel (Picture Element) có thể là 1 giá trị hoặc bộ 3 giá trị biểu thị mức xám hay màu của ảnh đó. - Tuỳ thuộc vào chất lượng của việc lưởng tử hoá mà chúng ta có ảnh đen trắng (nhị phân), ảnh đa mức xám hoặc ảnh màu... 3.2 Ảnh nhị phân, ảnh đa mức xám. - Quá trình lượng tử hoá phân chia màu sắc, độ đậm nhạt thành L mức: L = 2^B - Nếu L bằng 2, B=1, nghĩa là chỉ có 2 mức: mức 0 và mức 1, còn gọi là ảnh nhị phân. Mức 0 ứng với màu sáng, còn mức 1 ứng với màu tối.