Khôi phục ảnh và ứng dụng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

—————o0o—————

NGUYỄN THỊ PHƯỢNG

KHÔI PHỤC ẢNH VÀ ỨNG DỤNG

Chuyên ngành: Toán ứng dụng

Mã số: 60 46 01 12

LUẬN VĂN THẠC SĨ TOÁN HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

Thái Nguyên - 2017

2

Mục lục

Danh sách hình vẽ 5

Danh sách bảng 5

MỞ ĐẦU 6

1 Giới thiệu và phát biểu bài toán khôi phục ảnh 9

1.1 Các khái niệm cơ bản của xử lý ảnh số (Xem [1, [2], [7]) . . 9

1.1.1 Ảnh số là gì . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.1.2 Tổng quan về các giai đoạn xử lý ảnh số . . . . . . . 9

1.1.3 Các loại ảnh trong matlab . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.2 Biểu diễn ảnh và các tác nhân làm biến dạng ảnh . . . . . . 15

1.2.1 Biểu diễn trong miền không gian . . . . . . . . . . . 15

1.2.2 Biểu diễn ảnh trong miền tần số . . . . . . . . . . . . 16

1.2.3 Các tác nhân làm biến đổi ảnh . . . . . . . . . . . . 16

1.3 Bài toán khôi phục ảnh số . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2 Các kĩ thuật khôi phục ảnh 21

2.1 Các bộ lọc trong miền không gian . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.1.1 Bộ lọc trung bình số học . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.1.2 Bộ lọc trung bình hình học . . . . . . . . . . . . . . 21

2.1.3 Bộ lọc trị số trung bình . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.1.4 Bộ lọc Min và Max . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.1.5 Bộ lọc trung bình điều hòa (Hamonic mean filter) . . 22

2.1.6 Bộ lọc điểm giữa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.2 Các bộ lọc trong miền tần số . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3

2.2.1 Bộ lọc chắn dải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.2 Bộ lọc thông dải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.3 Bộ lọc Notch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.2.4 Bộ lọc ngược . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.2.5 Bộ lọc Wiener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.3 Sử dụng biểu diễn thưa trong khử mờ, nhiễu . . . . . . . . . 26

3 Thực nghiệm 29

3.1 Kịch bản test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.2 Kết quả . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.3 Nhận xét . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

KẾT LUẬN 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

4

Danh sách hình vẽ

1.1 Hình 1.1 Các giai đoạn chính trong xử lý ảnh . . . . . . . . 10

1.2 Hình 1.2 Ảnh Index đen trắng . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3 Hình 1.3 Ảnh Index màu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4 Hình 1.4 Ảnh grayscale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.5 Hình 1.5 Ảnh nhị phân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.6 Hình 1.6 Ảnh RGB biểu diễn dưới các điểm ảnh . . . . . . . 13

1.7 Hình 1.7 Ảnh RGB màu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.8 Hình 1.8 Ảnh trên miền không gian . . . . . . . . . . . . . . 15

1.9 Hình 1.9 Lọc tuyến tính . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.10 Hình 1.10 Sơ đồ khôi phục ảnh . . . . . . . . . . . . . . . . 20