Một số tính chất nội suy ảnh số sử dụng phép toán hình thái và ứng dụng phép lọc hình thái học để nâng cao chất lượng ảnh tài liệu kém chất lượng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TT

––––––––––––––––––––––––

VŨ HOÀNG NAM

MỘT SỐ TÍNH CHẤT NỘI SUY ẢNH SỐ

SỬ DỤNG PHÉP TOÁN HÌNH THÁI VÀ ỨNG DỤNG

PHÉP LỌC HÌNH THÁI HỌC ĐỂ NÂNG CAO

CHẤT LƯỢNG ẢNH TÀI LIỆU KÉM CHẤT LƯỢNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

THÁI NGUYÊN- 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TT

–––––––––––––––––––––

VŨ HOÀNG NAM

MỘT SỐ TÍNH CHẤT NỘI SUY ẢNH SỐ

SỬ DỤNG PHÉP TOÁN HÌNH THÁI VÀ ỨNG DỤNG

PHÉP LỌC HÌNH THÁI HỌC ĐỂ NÂNG CAO

CHẤT LƯỢNG ẢNH TÀI LIỆU KÉM CHẤT LƯỢNG

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 8.48 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGÔ QUỐC TẠO

THÁI NGUYÊN- 2020

i

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Vũ Hoàng Nam

Sinh ngày: 08/12/1990

Học viên lớp CHK17A - Trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền

thông - Đại học Thái Nguyên.

Hiện đang công tác tại Trung tâm Giáo dục quốc phòng và an ninh - Đại

học Thái Nguyên.

Tác giả xin cam đoan những kết quả nghiên cứu được trình bày trong

luận văn“Một số tính chất nội suy ảnh số sử dụng phép toán hình thái và ứng

dụng phép lọc hình thái học để nâng cao chất lượng ảnh tài liệu kém chất

lượng”do PGS.TS Ngô Quốc Tạo hướng dẫn là hoàn toàn trung thực của tác

giả, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp luật Việt

Nam. Nếu sai, tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.

Tác giả luận văn

Vũ Hoàng Nam

ii

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sự biết ơn sâu sắc tới PGS. TS Ngô

Quốc Tạo - người đã trực tiếp hướng dẫn và định hướng giúp em có thể nhanh

chóng tiếp cận, nắm bắt kiến thức và hoàn thành luận văn. Em xin gửi lời cảm

ơn tới các thầy cô giáo trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông -

Đại học Thái Nguyên, đã giảng dạy và chỉ bảo em hai năm học vừa qua. Qua

đây, tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, bạn

bè, đồng nghiệp đã động viên và tạo mọi điều kiện giúp tác giả hoàn thành

nhiệm vụ học tập.

Thái Nguyên, ngày 25 tháng 8 năm 2020

Học viên

Vũ Hoàng Nam

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ..............................................................................................i

LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................ii

MỤC LỤC........................................................................................................iii

DANH MỤC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................. v

DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................vi

LỜI MỞ ĐẦU.................................................................................................. 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ PHÉP TOÁN HÌNH

THÁI................................................................................................................. 3

1.1. Xử lý ảnh.................................................................................................... 3

1.2. Quá trình xử lý ảnh .................................................................................... 4

1.3. Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh............................................................. 4

1.3.1. Một số khái niệm cơ bản......................................................................... 4

1.3.2. Nắn chỉnh biến dạng................................................................................ 5

1.3.3. Khử nhiễu................................................................................................ 6

1.3.4. Chỉnh mức xám....................................................................................... 7

1.3.5. Trích chọn đặc điểm................................................................................ 7

1.3.6. Nhận dạng ............................................................................................... 8

1.3.7. Nén ảnh ................................................................................................... 9

1.4. Thu nhận và biểu diễn ảnh ....................................................................... 10

1.4.1. Thu nhận, các thiết bị thu nhận ảnh ...................................................... 10

1.4.2. Biểu diễn ảnh......................................................................................... 10

1.5. Một số phương pháp nâng cao chất lượng ảnh ........................................ 10

1.6. Các khái niệm về phép toán hình thái Morphology................................. 11

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ TÍNH CHẤT NỘI SUY CỦA PHÉP TOÁN

HÌNH THÁI HỌC......................................................................................... 13

2.1. Các phép toán hình thái học..................................................................... 13

iv

2.1.1. Các phép toán hình thái học trên ảnh nhị phân..................................... 13

2.1.2. Các phép toán hình thái học trên ảnh xám............................................ 16

2.1.3. Các phép toán hình thái học trên ảnh màu............................................ 22

2.1.3.1. Hình thái học dựa trên biểu đồ đồng bằng......................................... 22

2.1.3.2. Hình thái học dựa trên biểu đồ làm mịn............................................. 24

2.1.3.3. Hình thái học cho một loại hình ảnh tương tự ................................... 26

2.2. Các tính chất nội suy của phép toán hình thái học................................... 26

2.3. Các phép lọc hình thái học ứng dụng cho ảnh OCR................................ 28

2.3.1. Mô hình ảnh tài liệu kém chất lượng .................................................... 28

2.3.2. Lọc hình thái học................................................................................... 30

2.3.2.1. Toán tử hình thái trên không gian đồ thị............................................ 30

2.3.2.2. Toán tử hình thái trên các phức hợp đơn giản ................................... 31

2.3.2.3. Bộ lọc đóng và mở khu vực hình thái................................................ 35

CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM PHÉP LỌC HÌNH THÁI HỌC

ỨNGDỤNG CHO ẢNH TÀI LIỆU KÉM CHẤT LƯỢNG ..................... 37

3.1. Thiết kế mô hình thử nghiệm................................................................... 37

3.2. Phép toán hình thái cơ bản....................................................................... 37

3.3. Loại bỏ nhiễu để làm rõ đối tượng........................................................... 38

3.4. Làm rõ điểm bất thường........................................................................... 40

3.5. Kết hợp các phép toán hình thái để khử nhiễu ảnh.................................. 41

KẾT LUẬN.................................................................................................... 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 46

PHỤ LỤC....................................................................................................... 47