Ch¬ng Mét: NhËp m«n xö lý ¶nh
nhËp m«n xö lý ¶nh
introduction to digital image
processing
1.1 Tæng quan vÒ mét hÖ thèng xö lý ¶nh
Xö lý ¶nh lµ mét khoa häc cßn t¬ng ®èi míi mÎ so víi
nhiÒu ngµnh khoa häc kh¸c, nhÊt lµ trªn qui m« c«ng
nghiÖp, song trong xö lý ¶nh ®· b¾t ®Çu xuÊt hiÖn nh÷ng
m¸y tÝnh chuyªn dông. §Ó cã thÓ h×nh dung cÊu h×nh mét
hÖ thèng xö lý ¶nh chuyªn dông hay mét hÖ thèng xö lý ¶nh
dïng trong nghiªn cøu, ®µo t¹o, tríc hÕt chóng ta sÏ xem xÐt
c¸c bíc cÇn thiÕt trong xö lý ¶nh.
Tríc hÕt lµ qu¸ tr×nh thu nhËn ¶nh. ¶nh cã thÓ thu
nhËn qua camera. Thêng ¶nh thu nhËn qua camera lµ tÝn
hiÖu t¬ng tù (lo¹i camera èng kiÓu CCIR), nhng còng cã thÓ
lµ tÝn hiÖu sè ho¸ (lo¹i CCD - Charge Coupled Device).
Lu tr÷
NhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 1
1
Ch¬ng Mét: NhËp m«n xö lý ¶nh
SENSOR
Lu tr÷ HÖ Q.§Þnh
H×nh 1.1.a. C¸c giai ®o¹n chÝnh trong xö lý ¶nh
¶nh còng cã thÓ thu nhËn tõ vÖ tinh qua c¸c bé c¶m øng
(sensor), hay ¶nh,
tranh ®îc quÐt trªn scanner. Chi tiÕt vÒ qu¸ tr×nh thu nhËn
¶nh sÏ ®îc m« t¶ trong ch¬ng 2. TiÕp theo lµ qu¸ tr×nh sè
ho¸ (Digitalizer) ®Ó biÕn ®æi tÝn hiÖu t¬ng tù sang tÝn
hiÖu rêi r¹c (lÊy mÉu) vµ sè ho¸ b»ng lîng ho¸, tríc khi
chuyÓn sang giai ®o¹n xö lý, ph©n tÝch hay lu tr÷ l¹i.
Qóa tr×nh ph©n tÝch ¶nh thùc chÊt bao gåm nhiÒu
c«ng ®o¹n nhá. Tríc hÕt lµ c«ng viÖc t¨ng cêng ¶nh ®Ó
n©ng cao chÊt lîng ¶nh. Do nh÷ng nguyªn nh©n kh¸c nhau:
cã thÓ do chÊt lîng thiÕt bÞ thu nhËn ¶nh, do nguån s¸ng
hay do nhiÔu, ¶nh cã thÓ bÞ suy biÕn. Do vËy cÇn ph¶i
NhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 2
Sè ho¸
Thu nhËn
¶nh NhËn
d¹ng
camera
Ph©n tÝch
¶nh
Ch¬ng Mét: NhËp m«n xö lý ¶nh
t¨ng cêng vµ kh«i phôc l¹i ¶nh ®Ó lµm næi bËt mét sè ®Æc
tÝnh chÝnh cña ¶nh, hay lµm cho ¶nh gÇn gièng nhÊt víi
tr¹ng th¸i gèc- tr¹ng th¸i tríc khi ¶nh bÞ biÕn d¹ng. Giai ®o¹n
tiÕp theo lµ ph¸t hiÖn c¸c ®Æc tÝnh nh biªn, ph©n vïng ¶nh,
trÝch chän c¸c ®Æc tÝnh, v.v...
Cuèi cïng, tuú theo môc ®Ých cña øng dông, sÏ lµ giai
®o¹n nhËn d¹ng, ph©n líp hay c¸c quyÕt ®Þnh kh¸c. C¸c giai
®o¹n chÝnh cña qu¸ tr×nh xö lý ¶nh cã thÓ m« t¶ ë h×nh
1.1.a.
Víi c¸c giai ®o¹n trªn, mét hÖ thèng xö lý ¶nh (cÊu tróc
phÇn cøng theo chøc n¨ng) gåm c¸c thµnh phÇn tèi thiÓu
nh h×nh 1.1.b.
•§èi víi mét hÖ thèng xö lý ¶nh thu nhËn qua camera-
camera nh lµ con m¾t cña hÖ thèng. Cã 2 lo¹i camera:
camera èng lo¹i CCIR vµ camera CCD. Lo¹i camera øng
víi chuÈn CCIR quÐt ¶nh víi tÇn sè 1/25 vµ mçi ¶nh gåm
625 dßng. Lo¹i CCD gåm c¸c photo ®ièt vµ lµm t¬ng øng
mét cêng ®é s¸ng t¹i mét ®iÓm ¶nh øng víi mét phÇn tö
¶nh (pixel). Nh vËy, ¶nh lµ tËp hîp c¸c ®iÓm ¶nh. Sè
pixel t¹o nªn mét ¶nh gäi lµ ®é ph©n gi¶i (resolution).
NhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 3
Ch¬ng Mét: NhËp m«n xö lý ¶nh
•Bé xö lý t¬ng tù (analog processor). Bé phËn nµy thùc
hiÖn c¸c chøc n¨ng sau:
- Chän camera thÝch hîp nÕu hÖ thèng cã nhiÒu
camera.
- Chän mµn h×nh hiÓn thÞ tÝn hiÖu
- Thu nhËn tÝn hiÖu video thu nhËn bëi bé sè
ho¸(digitalizer). Thùc hiÖn lÊy mÉu vµ m· ho¸.
- TiÒn xö lý ¶nh khi thu nhËn: dïng kü thuËt b¶ng tra
(Look Up Table - LUT).
H×nh 1.1.b. C¸c thµnh phÇn chÝnh cña hÖ thèng xö lý
¶nh
NhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 4
mµn h×nh
®å ho¹
camera Bé xö lý Bé nhí ¶nh
t¬ng tù
Bé nhí M¸y chñ Bé xö lý
ngoµi ¶nh sè
Mµn h×nh Bµn phÝm M¸y in
Ch¬ng Mét: NhËp m«n xö lý ¶nh
•Bé xö lý ¶nh sè. Gåm nhiÒu bé xö lý chuyªn dông: xö lý
läc, trÝch chän ®êng bao, nhÞ ph©n ho¸ ¶nh. C¸c bé xö
lý nµy lµm viÖc víi tèc ®é 1/25 gi©y.
•M¸y chñ. §ãng vai trß ®iÒu khiÓn c¸c thµnh phÇn miªu t¶
ë trªn.
•Bé nhí ngoµi: D÷ liÖu ¶nh còng nh c¸c kiÓu d÷ liÖu kh¸c,
®Ó cã thÓ chuyÓn giao cho c¸c qu¸ tr×nh kh¸c, nã cÇn
®îc lu tr÷. §Ó cã mét íc lîng, xÐt thÝ dô sau: mét ¶nh
®en tr¾ng cì 512 x 512 víi 256 møc x¸m chiÕm 256K
bytes. Víi mét ¶nh mµu cïng kÝch thíc dung lîng sÏ t¨ng
gÊp 3 lÇn.
1.2 c¸c vÊn ®Ò c¬ b¶n trong xö lý ¶nh
Nh ®· ®Ò cËp trong phÇn giíi thiÖu, chóng ta ®· thÊy
®îc mét c¸ch kh¸i qu¸t c¸c vÊn ®Ò chÝnh trong xö lý ¶nh. §Ó
hiÓu chi tiÕt h¬n, tríc tiªn ta xem xÐt hai kh¸i niÖm (thuËt
ng÷) thêng dïng trong xö lý ¶nh ®ã lµ Pixel (phÇn tö ¶nh) vµ
grey level (møc x¸m), tiÕp theo lµ tãm t¾t c¸c vÊn ®Ò
chÝnh.
1.2.1 Mét sè kh¸i niÖm
•Pixel (Picture Element): phÇn tö ¶nh
NhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 5
