Bài giảng Xử lý ảnh - Chương III: Cảm nhận ảnh - Nguyễn Linh Giang

Nội dung text: Bài giảng Xử lý ảnh - Chương III: Cảm nhận ảnh - Nguyễn Linh Giang

1. XỬ LÝ ẢNH NguyễnLinhGiang Bộ môn TruyềnthôngvàMạng máy tính
2. Chương III Cảmnhận ảnh
3. 3.1 Sóng điệntừ, anh sáng và các dạng ảnh † Các dạng ảnh „ Ảnh hồng ngoại „ Ảnh cựctím „ Ảnh sóng vô tuyến „ Ánhsángnhìnthấy „ Sóng rada „ Ảnh Rơn-ghen „ Ảnh sóng âm „ Ảnh điệntử „ Ảnh quét positron „ Ảnh cộng hưởng từ „
4. 3.1 Sóng điệntừ, anh sáng và các dạng ảnh
5. 3.1 Sóng điệntừ, anh sáng và các dạng ảnh † Biểudiễn ánh sáng qua phổ phân bố năng lượng theo bướcsóngI(λ)
6. 3.2. Hệ thống thị giác † Tế bào que „ Có từ 75-150 triệu „ Rấtnhạycảmvới ảnh sáng „ Cảmnhậntrêndảirộng „ Ánh sáng ban ngày và đêm „ Cung cấpkhả năng nhìn đêm „ Cảmnhận độ chói ( cường độ sáng ) „ Độ phân giảicao
7. 3.2. Hệ thống thị giác „ Phân bố các tế bào que và tế bào nón trong võng mạc
8. 3.3 Mộtsố hiệu ứng thị giác † Các vạch Mach – cảmnhận độ sáng
9. 3.3 Mộtsố hiệu ứng thị giác † Các điểmkìdị -cảmnhận độ tương phản
10. 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc † Các thuộc tính ánh sáng „ Độ chói( Radiance – watt ) †Tổng năng lượng của chùm tia từ nguồn „ Độ rọi ( Luminance - lumens, lm) †Độ đonăng lượng ánh sáng thu nhận đượctừ nguồnsáng. †Biến thiên theo khoảng cách từ nguồnsáng, bướcsóng, †Không phụ thuộcvàomôitrường; ∞ L(,)(,,)() x y= ∫ I xλ y λ λ V d 0 „ I(x, y, λ) – phân bố ánh sáng trong không gian „ V(λ) – hàm hiệusuấtcảm độ rọitương đốicủahệ thống thị giác ( hàm dạng chuông )
11. 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc † Mô hình cảmnhận đơnsắc „ Hàm truyền đạt điềubiến( MTF ) † Đượcxácđịnh qua thựcnghiệmvớinhững hàm đánh giá hình sin với độ tương phản khác nhau † Tương tự bộ lọc thông dải „ Nhạycảmvớinhững tầnsố trung bình „ Kém nhạyvớinhững tầnsố cao † Phụ thuộcvàohướng đánh giá „ Nhạycảmhơnvớihướng nằmngangvàthẳng đứng „ Nhìn chung về cảmnhận đơnsắc † Thể hiệnkhả năng ánh sáng đượcmắt chuyển đổi thành những thông tin vềđộsáng
12. 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc † Tiêu chuẩn trung bình bình phương „ Trung bình ( hoặctổng ) củabìnhphương sai phân độ rọicủa điểmsánggiữahaiảnh 2 ' =ε 1 E( l − mean l) − square error M N 1 2 ( , )ε2 '= ( ,l∑∑ ) m n - − l m average n square error MN m==11n M N 1 2 ( , ) 'ε (3 = , )E∑∑ l - m() n− average l m n mean square error MN m==11n
13. 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc † Màu sắc „ Cảmnhậnmàusắcphụ thuộcvàophổ củaánhsáng „ Màu củaphổ: ánhsángnhìnthấyvớidải phổ rấthẹp „ Ánh sáng vớitấtcả các thành phầnphổ nhìn thấycónăng lượng bằng nhau sẽ đượccảmnhận là ánh sáng trắng
14. 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàu sắc † Biểudiễnmàubằng 3 màu cơ bản „ Một màu bấtkỳ có thể đượctạonênbằng cách trộn3 màucơ bản „ 3 dạng tế bào nón cảm nhận màu sắc † Đỏ, Lục, Lam † Cảmnhậnmàuđược mô tả bằng đáp ứng phổ αi(C) † Các màu đượccảm nhậnnhư nhau nếu αi(C1) = αi(C2)
15. 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc † Đối sánh và tái tạomàusắc „ Hỗnhợpcủa 3 thành phần: C = Sumk(βkPk(λ)) „ Đốisánhvớimột màu cho trướcC1 † Tăng βk sao cho αi(C1) = αi(C), i = 1, 2, 3 † Các giá trị ba kích thích:Tk(C) „ Tk(C) = βk/wk „ wk – định lượng của thành phầncơ bảnthứ k để đốisánhvới màu trắgn tham chiếu; † Độ màu ( chromaticity ) „ tk = Tk/( T1 + T2 + T3 ) „ t1 + t2 + t3 = 1 „ Biểu đồ biểudiễnt1, t2 gọilàbiểu đồ màu ( chromaticity diagram ) „ Những giá trị âm có thể có, nhưng không thể tạo đượctừ những màu cơ bản.
16. 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc † Gam màu ( color gamut ) „ Bấtkỳ 3 điểmtrongbiểu đồ thuộctínhmàucóthể tạoratấtcả các màu trong tam giác này „ Dạng hình cong củabiểu đồ cho thấy không có hỗnhợpcủa3 màunào có thể tạonêntấtcả các màu có thể
17. 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc † RGB và CMY „ RGB: màn hình, video „ CMY: công nghệ in
18. 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc † Mô hình màu HSI „ Sắc độ † Thuộctínhđặctrưng cho màu thuần [0,360] „ Độ bão hòa † Mức độ củamàuthuần đượctrộnvớimàu trắng [0,1] „ Mô hình HSI † Sắc độ và độ bão hòa nằm trong mặtphẳng vuông góc vớitrục cường độ sáng [0,1]
19. 3.4. Cảmnhậnvàbiểudiễnmàusắc „ RGB Æ HIS † Chuyển đổigiữacác † Cường độ = Độ rọi hệ biểudiễnmàu † Độ bão hòa = Cường độ màu „ RGB Æ CYM † Sắc độ = Màu † HS = các tọa độ cực ⎡ CR⎤⎡⎤⎡⎤1 ⎢ YG⎥⎢⎥⎢⎥=−1 ⎧ ⎫ ⎢ ⎥⎢⎥⎢⎥ −1 ⎪ []()()/2RG−+− RB ⎪ θ = cos ⎨ ⎬ ⎣⎢M ⎦⎣⎦⎣⎦⎥⎢⎥⎢⎥1 B 2 „ HSI Æ RGB ⎪⎩⎭()()()R −+−GRBGB −⎪ 0120≤≤H o ⎧ θ BG≤ H = ⎨ BI=−(1 S ) ⎩360 −>θ BG 3min(,⋅ RGB , ) ⎡⎤SH⋅cos S =−1 RI=⋅⎢⎥1 + o ⎣⎦cos(60− H ) RGB++ GRB=−1( + ) IRGB=++()/3