Bài giảng Xử lý ảnh - Chương 6: Phát hiện và tách biên - Nguyễn Thị Hoàng Lan

Nội dung text: Bài giảng Xử lý ảnh - Chương 6: Phát hiện và tách biên - Nguyễn Thị Hoàng Lan

1. đại học Bách khoa Hà nội Khoa Công nghệ Thông tin Chapitre 6 Phát hiện và tách biên 1. Giới thiệu và biểu diễn biên ảnh • Một số khái niệm - Biên ảnh (Edge) : là các đ−ờng biên giới giữa các vùng ảnh cho phép xác định hình dạng các đối t−ợng trong ảnh. - Vùng ảnh (Region) : là tập hợp các điểm ảnh thuộc về đối một t−ợng trong ảnh. Ranh giới các vùng ảnh là biên ảnh, và các đ−ờng biên khép kín cho phép xác định vùng ảnh. Biên ảnh và vùng ảnh là 2 đặc tr−ng đối ngẫu ảnh. • Biểu diễn biên ảnh Biên ảnh là những điểm ảnh mà tại đó hàm độ sáng của ảnh liên tục có b−ớc nhảy hoặc biến thiên nhanh. • Cơ sở toán học của phát hiện và tách biên : phép toán đạo hàm • Giới thiệu về các ph−ơng pháp phát hiện biên - Ph−ơng pháp trực tiếp : phát hiện biên dựa trên phép đạo hàm : đạo hàm bậc 1, đạo hàm bậc 2 - Ph−ơng pháp gián tiếp : Phát hiện biên dựa trên phân vùng ảnh Xủ lý ảnh Nguyễn Thị Hoàng Lan
2. đại học Bách khoa Hà nội Khoa Công nghệ Thông tin • Gradient của một ảnh liên tục f(x,y) dọc theo r với góc θ df ∂f dx ∂f dy = + = fxCos θ + fySin θ dr ∂x dr ∂y dr • Nguyên tắc của ph−ơng pháp phát hiện biên dựa trên phép đạo hàm - Phát hiên biên dựa trên đạo hàm bậc 1 : tìm cực trị địa ph−ơng của gradient - Phát hiên biên dựa trên đạo hàm bậc 2 : xác định điểm đi qua giá trị không của laplace Xủ lý ảnh Nguyễn Thị Hoàng Lan
3. đại học Bách khoa Hà nội Khoa Công nghệ Thông tin - Toán tử Robert ⎧ ⎫ ⎪ ⎪ - Toán tử đạo hàm h−ớng (Compass gradient) : G = max ⎨H i (k,l)* X (m,n); avec i∈[]0,7 ⎬ i ⎩⎪ ⎭⎪ 3 2 1 X(m,n) G (m,n) G(m,n) biên i Ng−ỡng Hi(k,l)*X(m,n) max{GiIi =0, 7} 4 0 ϕ Gradient 567 ⎡ 5 5 5 ⎤ ⎢ ⎥ H = ⎢− 3 0 − 3⎥ ⎣⎢− 3 − 3 − 3⎦⎥ Toán tử Kirsh - Quá trình tách biên dựa trên gradient + Tính gradient của ảnh theo toán tử lựa chọn : ⎡G x(m,n)⎤ G(mn,)=⎢ ⎥, với G x(m,n) = H x (k,l)* X (m,n) và G y(m,n) = H y (k,l)* X (m,n) ⎣G y(m,n)⎦ + Tính độ lớn của vectơ gradient : G(m,n) + Xác định điểm biên dựa trên ng−ỡng của gradient hoặc tìm cực trị địa ph−ơng của gradient Xủ lý ảnh Nguyễn Thị Hoàng Lan
4. đại học Bách khoa Hà nội Khoa Công nghệ Thông tin 4. Các ph−ơng pháp phát hiện và tách biên tiên tiến Đặt vấn đề - Biên của ảnh tự nhiên th−ờng phức tạp, hàm độ sáng của ảnh biến thiên ngẫu nhiên, hàm không trơn. ảnh số biểu diễn bởi ma trận số liệu, hàm rời rạc, vấn đề tính đạo hàm ảnh ? - Chất l−ợng phát hiện và tách biên của các ph−ơng pháp truyền thống dựa trên các toán tử Prewitt, Sobel, Robert bị giảm nhiều khi áp dụng cho ảnh tự nhiên phức tạp, nhiều tr−ờng hợp không thoả mãn yêu cầu thực tế - Có nhiều ph−ơng pháp đ−ợc đề nghị, yêu cầu phát hiện và tách biên chính xác trong thực tế luôn đòi hỏi nghiên cứu các ph−ơng pháp tiên tiến. Giới thiệu một số ph−ơng pháp phát hiện và tách biên tiên tiến • Ph−ơng pháp lọc tối −u - Ph−ơng pháp đ−ợc nghiên cứu bởi Canny (1986) và đ−ợc phát triển bởi Deriche, shen- Castan. - ý t−ởng cơ bản : mô hình hoá các điểm biên theo mô hình ngẫu nhiên. Tìm bộ lọc tách biên thực hiện 2 chức năng : lọc làm trơn hàm và lọc đạo hàm, bộ lọc đ−ợc tối −u theo 3 tiêu chí của Canny • Ph−ơng pháp dùng hàm nội suy spline • Ph−ơng pháp mô hình hoá bề mặt ảnh Xủ lý ảnh Nguyễn Thị Hoàng Lan