Hình 2.1. Sơ đồ quá trình xử lý ảnh

Để dễ tưởng tượng, xét các bước cần thiết trong xử lý ảnh. Đầu tiên, ảnh tự nhiên từ thế giới ngoài được thu nhận qua các thiết bị thu (như camera) [5].

Hình 2.1. Sơ đồ quá trình xử lý ảnh.

2.1.1 Quá trình thu nhận ảnh.

Ảnh có thể nhận qua camera màu hoặc đen trắng. Thường ảnh nhận qua camera là ảnh tương tự (loại camera ống chuẩn CCIR với tần số 1/25, mỗi ảnh 25 dòng), cũng có loại camera đã số hoá (như loại CCD – Change Coupled Device) là loại photodiot tạo cường độ sáng tại mỗi điểm ảnh.

Camera thường dùng là loại quét dòng ảnh tạo ra có dạng 2 chiều. Chất lượng một ảnh thu nhận được phụ thuộc vào thiết bị thu, vào môi trường (ánh sáng, phong cảnh).

2.1.2 Quá trình tiền xử lý ảnh.

Sau bộ thu nhận, ảnh có thể nhiễu độ tương phản thấp nên cần đưa vào bộ tiền xử lý để nâng cao chất lượng. Chức năng chính của bộ tiền xử lý là lọc nhiễu, nâng độ tương phản để làm ảnh rõ hơn, nét hơn.

2.1.3 Quá trình phân đoạn ảnh.

Để phân biệt các đối tượng trong ảnh, chúng ta cần phân biệt các đối tượng cần quan tâm với phần còn lại của ảnh, hay còn gọi là nền ảnh. Những đối tượng này có thể này có thể phát hiện nhờ kỹ thuật phân đoạn ảnh. Mỗi đối tượng

Thu nhận ảnh Tiền xử lý ảnh Phân đoạn ảnh

Biểu diễn và mô tả Nhận diện và nội suy

Cơ sở tri thức

trong ảnh được gọi là một vùng hay miền, đường bao quanh đối tượng gọi là đường biên. Mỗi một vùng ảnh phải có một đặc tính đồng nhất. Hình dáng của một đối tượng có thể được miêu tả hoặc bởi các tham số của đường biên hoặc các tham số của vùng mà nó chiếm giữ. Có thể thấy kỹ thuật phát hiện biên và phân vùng ảnh là hai bài toán đối ngẫu của nhau. Dò biên để phân vùng được ảnh và ngược lại phân vùng được ảnh ta có thể phát hiện được biên. Có rất nhiều kỹ thuật phân đoạn ảnh, nhìn chung ta có thể chia thành ba lớp khác nhau: Các kỹ thuật cục bộ dựa vào các thuôc tính cục bộ của điểm ảnh và điểm láng giềng của nó. Các kỹ thuật toàn thể: phân loại ảnh dựa trên thông tin chung của toàn bộ ảnh (ví dụ sử dụng lược đồ xám của ảnh). Các kỹ thuật tách (split), hợp (merge) và growing sử dụng các khái niệm đồng nhất và gần về hình học. Đây là phần phức tạp khó khăn nhất trong xử lý ảnh và cũng dễ gây lỗi, làm mất độ chính xác của ảnh. Kết quả nhận dạng ảnh phụ thuộc rất nhiều vào công đoạn này.

2.1.4 Biểu diễn và mô tả.

Đầu ra ảnh sau phân đoạn chứa các điểm ảnh của vùng ảnh (ảnh đã phân đoạn) cộng với mã liên kết với các vùng lận cận. Việc biến đổi các số liệu này thành dạng thích hợp là cần thiết cho xử lý tiếp theo bằng máy tính. Việc chọn các tính chất để thể hiện ảnh gọi là trích chọn đặc trưng (Feature Selection) gắn với việc tách các đặc tính của ảnh dưới dạng các thông tin định lượng hoặc làm cơ sở để phân biệt lớp đối tượng này với đối tượng khác trong phạm vi ảnh nhận được.

2.1.5 Nhận dạng và nội suy ảnh.

Nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh. Quá trình thường thu được bằng cách so sánh với mẫu chuẩn đã được lọc hoặc lưu từ trước.

Nội suy là phán đoán theo ý nghĩa trên cơ sở nhận dạng. Có nhiều cách phân loại khác nhau về ảnh. Theo lý thuyết về nhận dạng, các mô hình toán học về ảnh được phân theo hai loại nhận dạng ảnh cơ bản:  Nhận dạng theo tham số.  Nhận dạng theo cấu trúc.

2.1.6 Cơ sở tri thức.

Ảnh là một đối tượng khác phức tạp về đường nét, độ sáng tối, dung lượng điểm ảnh, môi trường để thu ảnh phong phú kéo theo nhiễu. Trong nhiều khâu xử lý và phân tích ảnh ngoài việc đơn giản hóa các phương pháp toán học bảo đảm tiện lợi cho việc xử lý, người ta mong muốn bắt chước quy trình tiếp nhận và xử lý ảnh theo cách của con người. Trong các bước đó, nhiều khâu hiện nay đã xử lý theo các phương pháp trí tuệ con người. Vì vây, ở đây các cơ sở tri thưc được phát huy [5].

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ BẢN VỚI MỘT ẢNH ĐẦU VÀO 2.2.1 Chuyển đổi ảnh màu sang ảnh xám [6-7].

Thông thường ảnh được thu về trước khi qua quá trình xử lý là những ảnh màu. Đa số ảnh màu được tao ra bằng việc sử dụng các tổ hợp thích hợp của các cường độ ánh sáng đỏ (RED), xanh lục GREEN) và xanh lam (BLUE). Mỗi điểm ảnh được biểu thị bởi 24bit thông tin (trong tiếng Anh thông thường được biết đến như bits per pixel hay bpp). Nó tương ứng với mỗi 8 bit cho màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam, tạo thành một tổ hợp 256 các giá trị có thể, hay 256 mức cường độ cho mỗi màu. Với hệ thống như thế, khoảng 16,7 triệu màu rời rạc có thể tái tạo. Trong ảnh xám, mỗi pixel có giá trị 8 bits thông tin. Ở mức này, cấu trúc ảnh vẫn giữ nguyên, giá trị ma trận ảnh đơn giản rất nhiều. Phù hợp với quá trình xử lý chỉ quan tâm đến cấu trúc ảnh mà không cần đến màu sắc ảnh. Công thức tổng quát được sử dụng phổ biến đổi ảnh màu thành ảnh xám là: P = aCr + bCb + cCg Trên thực tế trong tài liệu phần mềm matlab cung cấp là hàm chuyển đổi ảnh màu sang ảnh xám rbg2gray() có định nghĩa sẵn các trọng số a, b, c cụ thể trong công thức dưới đây: P = 0.299 * Cr + 0.587 * Cg + 0.114 * Cb