Thùc hµnh xö lý ¶nh
1
PhÇn I : Khai th¸c phÇn mÒm ScionImage
Bµi 1. C¸c phÐp to¸n xö lý ®iÓm ¶nh
1.1 C¸c phÐp xö lý víi ¶nh ®a møc x¸m
a) Ph©n tÝch sù ph©n bè møc x¸m
Tõ ¶nh ban ®Çu ta thùc hiÖn biÕn ®æi ®é t¬ng ph¶n b»ng c¸ch sö dông cöa sæ
Map, mçi lÇn dïng con chuét thay ®æi ®êng ®å thÞ, møc x¸m cña ¶nh còng sÏ
thay ®æi theo.
KL: Møc x¸m cña ¶nh tËp chung ë miÒn cã møc x¸m cao nªn ¶nh trªn lµ ¶nh
s¸ng (lîc ®å n»m bªn ph¶i). Muèn thay ®æi ®é t¬ng ph¶n hoÆc ®é s¸ng cña
¶nh th× ta cã thÓ biÕn ®æi Histogram cña ¶nh ®Ó thu ®îc ¶nh míi mµ ta mong
muèn.
b) BiÕn ®æi ®é t¬ng ph¶n b»ng c¸c phÐp to¸n sè häc.
PhÐp céng:
Thùc chÊt lµ viÖc thùc hiÖn phÐp céng c¸c gi¸ trÞ møc x¸m cña tõng ®iÓm
¶nh víi mét h»ng sè. Víi gi¸ trÞ h»ng sè ®îc chän thÝch hîp nã sÏ lµm cho ®é
t¬ng ph¶n cña ¶nh tèt h¬n. Nh×n chung, kÕt qu¶ thu ®îc lµ mét ¶nh míi cã sè
mµu tèi h¬n ¶nh ban ®Çu, tÊt c¶ c¸c vïng ¶nh cã chiÒu híng ®en dÇn. Do ®ã,
khi gi¸ trÞ h»ng sè ®îc chän qu¸ lín sÏ lµm cho ¶nh bÞ tèi, dÉn ®Õn lµm cho ®é
t¬ng phn cña ¶nh kÐm v× t¹i c¸c ®iÓm ¶nh cã gi¸ trÞ møc x¸m cao, sau khi
céng thªm mét h»ng sè chóng ®Òu ®¹t ®Õn gi¸ trÞ tèi ®a lµ 255?
PhÐp nh©n:
§©y lµ viÖc thùc hiÖn phÐp nh©n c¸c gi¸ trÞ møc x¸m cña tõng ®iÓm ¶nh víi mét
h»ng sè. Víi gi¸ trÞ h»ng sè ®îc chän thÝch hîp nã sÏ lµm cho ®é t¬ng ph¶n
cña ¶nh tèt h¬n.
C¸c phÐp trõ vµ chia chØ lµ c¸c bíc thùc hiÖn ®¶o cña hai phÐp c«ng vµ nh©n
Nh vËy, xö lý ®iÓm ¶nh (th«ng qua c¸c phÐp to¸n) thùc chÊt lµ c¸c ¸nh x¹ nh»m
biÕn ®æi gi¸ trÞ cña mét ®iÓm vµ chØ dùa vµo gi¸ trÞ cña chÝnh nã mµ kh«ng quan
t©m tíi c¸c gi¸ trÞ cña c¸c ®iÓm ¶nh kh¸c. Mét c¸ch to¸n häc, ¸nh x¹ ®ã ®îc
®Þnh nghÜa nh sau:
nh nhÞ ph©n
nh ban ®Çu
Thùc hµnh xö lý ¶nh
2
v(m,n)=f(u(m,n))
trong ®ã: u(m,n) thÓ hiÖn gi¸ trÞ cêng ®é s¸ng t¹i to¹ ®é (m,n);
v(m,n) lµ gi¸ trÞ cêng ®é s¸ng sau phÐp biÕn ®æi;
f lµ hµm biÕn ®æi, nã cã thÓ lµ liªn tôc hoÆc rêi r¹c.
c) T¹o ¶nh nhÞ ph©n tõnh ®a møc x¸m
§Ó t¹o ¶nh nhÞ ph©n ta dïng menu Process/Binary/Make Binary (kÕt qu¶ nh
h×nh trªn). Tríc ®ã ph¶i thùc hiÖn Options/Threshol
d) ¶nh gi mµu
Kü thuËt gi¶ mµu thùc chÊt lµ biÕn tõ ¶nh ®¬n mµu thµnh ¶nh mµu vµ ®îc thùc
hiÖn bëi mét phÐp biÕn ®æi mét ma trËn d÷ liÖu thµnh 3 ma trËn d÷ liÖu t¬ng
øng víi 3 mµu kh¸c nhau. Møc x¸m cña mçi ®iÓm ¶nh sÏ trë thµnh mét ®iÓm
¶nh mµu cã gi¸ trÞ mµu lµ sù tæng hîp cña 3 mµu RGB. Gi¸ trÞ cña ba mµu RGB
chÝnh lµ gi¸ trÞ møc x¸m.
VÝ dô, t¹i ®iÓm ¶nh cã gi¸ trÞ møc x¸m b»ng 0 sÏ ®îc thay thÕ bëi 3 mµu ®á,
lôc, lam víi c¸c gi¸ trÞ lÇn lît: R=255, G=255, B=255, øng víi mµu tr¾ng. Mµu
vµng lµ mµu tæng hîp tõ hai trong ba mµu c¬ b¶n (®á vµ lôc).
1.2 ) Sö dông c¸c to¸n tö l«gic trong menu Process/arithmetic, cô thÓ:
§Ó lµm mÊt h×nh d¹ng ®èi tîng trong ¶nh. §©y thùc chÊt lµ viÖc thùc hiÖn
xo¸ ®èi tîng cã trªn ¶nh hay biÕn ®æi cho møc x¸m cña ®èi tîng ¶nh (mµu
cña ®èi tîng) trïng víi mµu nÒn. §Ó thùc hiÖn phÐp biÕn ®æi nµy ta cã thÓ sö
dông phÐp to¸n ADD víi h»ng sè b»ng gi¸ trÞ møc x¸m cña mµu nÒn.
§Ó lµm thay ®æi møc x¸m cña ¶nh mµ vÉn gi÷ nguyªn mµu nÒn, ta còng thùc
hiÖn phÐp ADD víi gi¸ trÞ tïy chän (nÕu chän gi¸ trÞ võa ph¶i sÏ dÔ so s¸nh
víi ¶nh gèc)
Møc x¸m cña ®èi tîng bÞ thay
®æi mµ vÉn gi÷ nguyªn mµu nÒn
Thùc hµnh xö lý ¶nh
3
Bµi 2. Ph©n tÝch Histogram cña ¶nh
nh ban ®Çu bÞ tèi lý do lµ c¸c møc x¸m ph©n bè kh«ng ®ång ®Òu. §Ó c¸c chi
tiÕt cña nh râ nÐt h¬n ta thùc hiÖn phÐp san b»ng Histogram (sö dông menu
Process/Equalize). nh sau khi xö lý ®· râ h¬n.
Cßn cã mét ph¬ng ph¸p kh¸c ®Ó biÕn ®æi ®é t¬ng ph¶n cña ¶nh, ®ã lµ
ïng Process/ Enhance Contrast . Tuy nhiªn ¶nh sau khi biÕn ®æi gÇn gièng víi
¶nh ban ®Çu.
C¸c chi tiÕt cña ¶nh ®îc thÓ hiÖn râ nÐt h¬n, tuy nhiªn c¸c ®êng biªn cña ¶nh
còng còng bÞ mê ®i sau phÐp c©n b»ng. V× vËy trong xö lý ¶nh, ®Ó cã thÓ t¨ng
cêng c¸c ®Æc tÝnh cña ¶nh, ngêi ta sö dông c¸c kü thuËt cho phÐp n©ng cao
chÊt lîng nh, trong ®ã bªn c¹nh c¸c phÐp xö lý c¬ b¶n nh biÕn ®æi ®é t¬ng
ph¶n vµ Histogram, gi¶m nhiÔu ®èi víi nh cßn sö dông c¸c phÐp biÕn ®æi lµm
næi biªn ¶nh (t¨ng cêng ®é nÐt) vµ kh«i phôc ¶nh bÞ nhiÔu ph¸ huû.
BiÕn ®æi ®é t¬ng ph¶n dïng hµm Gamma
ViÖc sö dông ph¬ng ph¸p biÕn ®æi ®é t¬ng ph¶n cña ¶nh ¸p dông c¸c hµm
to¸n häc cho ¶nh cã ®é nÐt tèt h¬n ph¬ng ph¸p ë trªn. §é t¬ng ph¶n biÓu diÔn
sù thay ®æi ®é s¸ng cña ®èi tîng so víi nÒn hay cßn gäi lµ ®é næi cña ¶nh so víi
nÒn. Víi c¸c ph¬ng ph¸p biÕn ®æi ®é t¬ng ph¶n sö dông b¶ng tra LUT, cöa sæ
MAP,..., ®©y thùc chÊt lµ viÖc thùc hiÖn biÕn ®æi mét c¸ch tuyÕn tÝnh c¸c gi¸ trÞ
®é s¸ng cña ®èi tîng vµ nÒn cña ¶nh, cßn khi sö dông c¸c hµm to¸n häc th× sù
biÕn ®æi trªn ¶nh lµ phi tuyÕn. §iÒu nµy ®îc thÊy râ qua ¶nh thu ®îc th«ng
qua phÐp biÕn ®æi sö dông hµm Gamma: s¸ng h¬n, tiÕt ¶nh ®îc thÓ hiÖn râ nÐt,
¶nh kh«ng bÞ mê ®i sau phÐp biÕn ®æi, trong khi qua phÐp c©n b»ng Histogram,
¶nh s¸ng lªn, c¸c chi tiÕt cña ¶nh còng ®îc thÓ hiÖn râ nhng ¶nh bÞ mê (®é nÐt
cña ¶nh kh«ng ®îc ®¶m b¶o).
DÞch chuyÓn thang biÓu diÔn møc x¸m cña ¶nh
-DÞch chuyÓn thang biÓu diÔn møc x¸m cña ¶nh còng lµ mét phÐp xö lý cho phÐp
thay ®æi ®é t¬ng ph¶n cña ¶nh.
Histogram cña ¶nh ban ®Çu
nh sau khi san
b»ng Histogram
Thùc hµnh xö lý ¶nh
4
Bµi3: PhÐp biÕn ®æi Fourier
3.1)PhÐp biÕn ®æi Fourier víi ¶nh d¹ng ®Æc biÖt
¶nh tríc khi biÕn ®æi BiÕn ®æi FFT cña ¶nh
BiÕn ®æi Fourier cña ¶nh thùc chÊt lµ phÐp ®æi kh«ng gian quan s¸t ¶nh tõ miÒn
thêi gian sang miÒn tÇn sè
Phæ cña ¶nh sÏ tuÇn hoµn víi chu kú lµ kÝch thíc cña ¶nh nªn khi biÓu diÔn phæ
cña ¶nh, ta chØ cÇn biÓu diÔn trong mét chu kú. KÕt qu¶ phÐp biÕn ®æi Fourier
cña ¶nh cho lµ d¶i phæ ®èi xøng vµ ®Òu v× ¶nh chØ cã hai møc x¸m. Trong trêng
hîp nµy tÝnh chu kú cña phæ cã ®îc do ¶nh ban ®Çu cã tÝnh chu kú vµ hµm Cos
lµ hµm tuÇn hoµn, nªn kÕt qu¶ (biÓu diÔn trong miÒn tÇn sè) còng tuÇn hoµn vµ v×
vËy phæ ¹t îc cã tÝnh chu kú.
3.2) BiÕn ®æi Fourier cña ¶nh bÞ nhiÔu
Trong trêng hîp nµy phæ cña ¶nh kh«ng cã tÝnh chu kú. Nh×n vµo FFT cña ¶nh:
phæ cña ¶nh ph©n bè ®Òu trong kh«ng gian tÇn sè (trong vïng tÇn thÊp vµ cao).
Trong ¶nh ban ®Çu, mäi ®iÓm cã ph©n bè ngÉu nhiªn
Thùc hµnh xö lý ¶nh
5
®Òu tån t¹i nhiÔu, v× vËy nhiÔu trong ¶nh trªn lµ nhiÔu céng ngÉu nhiªn. §iÒu nµy
còng ®îc thÊy râ qua ¶nh phæ cña nã, nhiÔu céng thêng tËp trung chñ yÕu
trong miÒn tÇn sè cao trong khi c¸c th«ng tin cã Ých tËp trung chñ yÕu trong miÒn
tÇn sè thÊp (®îc thÓ hiÖn Ëm h¬n gi÷a h×nh). Th«ng thêng, c¸c kü thuËt läc
tuyÕn tÝnh îc sö dông ®Ó lµm gi¶m nhiÔu céng, cô thÓ lµ dïng c¸c bé läc th«ng
thÊp trong miÒn tÇn sè ®Ó lo¹i bá phÇn nhiÔu vµ gi÷ l¹i c¸c th«ng tin cã Ých.
Läc th«ng thÊp ®èi víi ¶nh bÞ nhiÔu.
Bé läc th«ng thÊp cã t¸c dông c¾t bá c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao do vËy
nhiÔu (nhiÔu xung vµ nhiÔu céng) thuéc vïng nµy còng sÏ bÞ lo¹i bá.
Quan s¸t FFT cña ¶nh sau khi qua bé läc th«ng thÊp ta thÊy c¸c th«ng tin nhiÔu
bÞ lo¹i bá chØ cßn c¸c th«ng tin cã Ých, thÓ hiÖn trªn ¶nh phæ ®é ®Ëm cña mµu
x¸m thay ®æi, nã kh«ng cßn ph©n bè ®Òu nh tríc mµ tËp trung chñ yÕu ë miÒn
tÇn sè thÊp (t¬ng øng víi c¸c th«ng tin kh«ng bÞ nhiÔu) cßn ë vïng tÇn sè cao
®é Ëm cña mµu x¸m bÞ nh¹t i (t¬ng øng víi th«ng tin bÞ nhiÔu * îc lo¹i bá).
Läc th«ng cao ®èi víi ¶nh nhiÔu.
Phæ cña ¶nh qua phÐp läc nµy tr¸i ngîc víi phæ cña ¶nh khi cho qua bé
läc th«ng thÊp, c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao ®îc gi÷ l¹i thay v× c¸c thµnh phÇn tÇn
sè thÊp. ¶nh nhËn ®îc sau phÐp läc: c¸c th«ng tin cã Ých tËp trung trong miÒn
tÇn sè thÊp sÏ bÞ mÊt, chØ cßn l¹i c¸c th«ng tin vÒ nhiÔu vµ biªn ¶nh, c¸c chi tiÕt
¶nh ®îc næi bËt ®Æc biÖt lµ c¸c chi tiÕt cã tÇn sè kh«ng gian cao, c¸c phÇn tö cã
tÇn sè kh«ng gian cao ®îc thÓ hiÖn s¸ng h¬n trong ¶nh, c¸c phÇn tö cã tÇn sè
kh«ng gian thÊp sÏ bÞ tèi i. do dã cã thÓ thÊy r»ng hiÖu qucña hai ph¬ng ph¸p
läc th«ng thÊp vµ läc th«ng cao tr¸i ngîc nhau.
Bµi 4. VÊn ®Ò gi¶m nhiÔu ®èi víi ¶nh.
nh bÞ nhiÔu
FFT cña ¶nh bÞ nhiÔu