Xử Lý Ảnh Chương 2

Chia sẻ bởi Thái Thanh Tùng | Ngày 14/10/2018 | 18

Chia sẻ tài liệu: Xử Lý Ảnh Chương 2 thuộc Tư liệu tham khảo

Nội dung tài liệu:

thu nhận ảnh

image representation and modeling

Chương này giới thiệu quá trình thu nhận ảnh cũng như các thiết bị dùng trong hệ thống xử lý ảnh. Tiếp theo là quá trình lấy mẫu và lượng tử hoá ảnh. Đồng thời cũng giới thiệu một số phương pháp biểu diễn ảnh, các kiểu tệp và cấu trúc của chúng dùng trong lưu trữ ảnh như .IMG, .PCX,TIFF,.... Cuối cùng, trình bày nguyên tắc tái hiện ảnh gồm các kỹ thuật Bayer Dithering, Rylander Pattern Matrix....

2.1 các thiết bị thu nhận ảnh và kỹ thuật phân tích màu
2.1.1 Thiết bị thu nhận ảnh
Một hệ thống xử lý ảnh có thể trang bị kèm theo các hệ thống thông tin địa lý - GIS (Geographical Information System) hay hệ MORPHO(giá khoảng7 đến 8 triệu USD) hoặc có thể là hệ thống máy tính cá. Các thiết bị thu ảnh thông thường gồm máy quay (camera) cộng với bộ chuyển đổi tương tự số AD(Analog to Digital) hoặc máy quét (scanner) chuyên dụng.
Các thiết bị thu nhận ảnh này có thể cho ảnh trắng đen B/W (Black & White) với mật độ từ 400 đến 1600 dpi (dot per inch) hoặc ảnh màu 600 dpi. Với ảnh B/W mức màu z là 0 hoặc 1. Với ảnh đa cấp xám, mức xám biến thiên từ 0 đến 255. ảnh màu, mỗi điểm ảnh lưu trữ trong 3 bytes và do đó ta có 2 8x3 = 2 24 màu (cỡ 16, 7 triệu màu).
Khi dùng scanner, một dòng photodiot sẽ quét ngang ảnh (quét theo hàng) và cho ảnh với độ phân giải ngang khá tốt. Đầu ra của scanner là ảnh ma trận số mà ta quen gọi là bản đồ ảnh (ảnh Bitmap). Bộ số hoá (digitalizer) sẽ tạo ảnh vector có hướng.
Trong xử lý ảnh bằng máy tính, ta không thể không nói đến thiết bị monitor (màn hình) để hiện ảnh. Monitor có nhiều loại khác nhau:
- CGA : 640 x 320 x 16 màu,
- EGA : 640 x 350 x 16 màu,
- VGA : 640 x 480 x 16 màu,
- SVGA: 1024 x 768 x 256 màu.
Với ảnh màu, có nhiều cách tổ hợp màu khác nhau. Theo lý thuyết màu do Thomas đưa ra từ năm 1802, mọi màu đều có thể tổ hợp từ 3 màu cơ bản: Red (đỏ), Green (lục) và Blue (lơ).
Thiết bị ra ảnh có thể là máy in đen trắng, máy in màu hay máy vẽ (ploter). Máy vẽ cũng có nhiều loại: loại dùng bút, loại phun mực.
Nhìn chung, các hệ thống thu nhận ảnh thực hiện 2 quá trình:
- Cảm biến: biến đổi năng lượng quang học (ánh sáng) thành năng lượng điện.
Tổng hợp năng lượng điện thành ảnh.

2.1.2 Biểu diễn màu
ánh sáng màu là tổ hợp của ánh sáng đơn sắc. Mắt người chỉ có thể cảm nhận được vài chục màu, song lại có thể phân biệt được tới hàng ngàn màu. Có 3 thuộc tính chủ yếu trong cảm nhận màu:
- Brightness: sắc màu, còn gọi là độ chói.
- Hue : sắc lượng, còn gọi là sắc thái màu.
- Saturation: độ bão hoà
Với nguồn sáng đơn sắc, độ hue tương ứng với bước sóng (. Độ bão hoà thay đổi nhanh nếu ta thêm lượng ánh sáng trắng. Hình 2.1 mô tả mối liên quan giữa các đại lượng trên và 3 màu chủ yếu R, G và B.
Với một điểm W* cố định, các kí hiệu G, R, B chỉ vị trí tương đối của các phổ màu đỏ, lục và lơ. Do sự tán sắc ánh sáng (ứng với khai triển Fourier) mà ta nhìn rõ màu. Theo Maxwell, trong võng mạc mắt có 3 loại tế bào hình nón cảm thụ 3 màu cơ bản ứng với 3 phổ hấp thụ S1((), S2(() và S3(().

White
- Một màu bất kỳ sẽ là một điểm lines of greys W*
trên vòng tròn. Hue
- Nếu White và Black là như G S S R
nhau thì đường tròn là lớn nhất
và R là điểm bão hoà. B
- S thay đổi theo bán kính Saturation

- H thay đổi theo góc (
- W* là sẵc màu
Black
Hình 2.1. Hệ toạ độ màu RGB
(min = 380 nm; ( max = 780 nm.

S1(() S2(() S3(()
100
80
60
40
20
0 400 500 600 650 (
yellow green blue
Hình 2.2 Các đường cong cảm nhận S1, S2 và S3.
Theo lý thuyết 3 màu, phân bố phổ năng lượng của một nguồn sáng màu ký hiệu là C(() và tổ hợp màu theo nguyên tắc 3 màu có thể mô tả bằng hình 2.3 dưới đây:

(1(C)

c(() (2(C)

(3(C)

Hình 2.3. Nguyên tắc tổ hợp màu.

Do đó, (i(C) = (()c(()d( với i = 1, 2, 3. (2.1)
(i(C) gọi là đáp ứng phổ (spectral responses).
Phương trình 2.1 gọi là phương trình biểu diễn màu. Nếu C1(() và C2(() là hai phân bố phổ năng lượng tạo nên các đáp ứng phổ (1(C1) và (2(C2) mà (i(C1) = (i(C2), với i =1, 2, 3 thì hai màu C1 và C2 là như nhau (sánh được).

2.1.3 Tổng hợp màu và sánh màu
Một trong các vấn đề cơ bản của lý thuyết biểu diễn màu là sử dụng một tập các nguồn sáng (màu) để biểu diễn màu. Theo lý thuyết 3 màu của Thomas, người ta hạn chế số màu còn 3 màu cơ bản: đỏ, lục và lơ. Giả sử rằng ba nguồn sáng cơ bản có phân phối phổ năng lượng là pk( () với k =1, 2, 3 và:
pk( ()d( = 1
Để sánh một màu C((), giả sử rằng 3 màu cơ bản được tổ hợp theo tỉ lệ (k((), k =1, 2, 3, như vậy:
(k(()pk( () sẽ cho C((). Thay giá trị này vào phương trình 2.1 ta có:
(i(C) = (()[(k(()pk( ()] d( = (k(()pk( ()Si(()d(
= (k(()ai,k với ai,k = pk( ()Si(()d(
Như vậy, có thể tổng hợp màu theo phép cộng: màu X = (1 đỏ + (2 xanh + (3 lơ với (1, (2 và (3 là các hệ số tổng hợp. Phương pháp này hay được dùng trong các ảnh dân dụng.
Lý thuyết tổng hợp màu trên cho phép đưa ra một số luật sánh màu sau:
i) mọi màu có thể sánh bởi nhiều nhất 3 màu.
ii) nguồn sáng của một màu tổng hợp bằng tổng nguồn sáng các màu thành phần.
iii) nếu màu C1 sánh được với màu C1` và C2 sánh được với màu C2` thì:
- (1 C1+ (2 C2 = (1C1`+ (2 C2` : luật cộng màu
- nếu C1+ C2 = C1`+ C2` và C2 = C2` thì C1 = C2`.
iv) luật bắc cầu: nếu C1 = C2 và C2 = C3 thì C1 = C3.
dấu = ở trên có nghĩa là sánh được.

2.1.4 Hệ toạ độ màu
Tổ chức quốc tế về chuẩn hoá màu CIE(Commision Internationale d`Eclairage) đưa ra một số các chuẩn để biểu diễn màu. Các hệ này có các chuẩn riêng. ở đây chỉ đề cập đến chuẩn màu CIE-RGB (hệ toạ độ dùng 3 màu cơ bản). Như đã nêu trên, một màu là tổ hợp của các màu cơ bản theo một tỉ lệ nào đấy. Như vậy, một pixel ảnh màu kí hiệu Px được viết:
Px =
Người ta dùng hệ toạ độ ba màu R-G-B(tương ứng với hệ toạ độ x-y-z) để biểu diễn màu như sau:

Blue (lơ)

(0,0,1) lơ (0,0,1) Tím xanh

Tím (1,0,1) (1,1,1) vàng đậm
(0,0,0) đen (0,1,0) lục Green (lục)

(1,0,0) đỏ (1,1,0) vàng

Red (đỏ)
Trong cách biểu diễn này ta có công thức: đỏ + lục + lơ =1. Công thức này gọi là công thức Maxell. Trong hình vẽ trên, tam giác tạo bởi ba đường đứt đoạn gọi là tam giác Maxell. Ta cũng có thể chuyển từ hệ toạ độ 3 màu về hệ toạ độ x-y-z.

2.2 Lấy mẫu và lượng tử hoá (Image Sampling and quantization)

Yêu cầu cơ bản nhất trong xử lý ảnh bằng máy tính là đưa ảnh về dạng biểu diễn số thích hợp, nghĩa là ảnh phải được biểu diễn bởi một ma trận hữu hạn tương ứng với việc lấy mẫuảnh trên một lưới rời rạc và mỗi pixel được lượng hoá bởi một số hữu hạn bit. ảnh số được lượng hoá có thể được xử lý hay chuyển qua bước biến đổi số tương tự - DA(Digital to Analog) để tái hiện trên thiết bị hiện ảnh.

2.2.1 Quét ảnh (Image scanning)
Phương pháp chung để lấy mẫu là quét ảnh theo hàng và mã hoá từng hàng. Về nguyên tắc, một đối tượng, phim hay giấy trong suốt sẽ được chiếu sáng

* Một số tài liệu cũ có thể bị lỗi font khi hiển thị do dùng bộ mã không phải Unikey ...

Người chia sẻ: Thái Thanh Tùng

Dung lượng: | Lượt tài: 0

Loại file:

Nguồn : Chưa rõ

(Tài liệu chưa được thẩm định)

Tải tài liệu

Báo cáo sai sót

Đề suất chỉnh sửa , phân lại mục