XỬ lý và NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH IMAGE ENHANCEMENT

Chương Bốn: XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH

4

XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH

IMAGE ENHANCEMENT

Nâng cao chất lượng ảnh là một bước quan trọng, tạo tiền đề cho xử lý ảnh. Mục

đích chính là nhằm làm nổi bật một số đặc tính của ảnh như thay đổi độ tương phản, lọc

nhiễu, nổi biên, làm trơn biên ảnh, khuyếch đại ảnh, ... . Tăng cường ảnh và khôi phục ảnh

là 2 quá trình khác nhau về mục đích. Tăng cường ảnh bao gồm một loạt các phương pháp

nhằm hoàn thiện trạng thái quan sát của một ảnh. Tập hợp các kỹ thuật này tạo nên giai

đoạn tiền xử lý ảnh. Trong khi đó, khôi phục ảnh nhằm khôi phục ảnh gần với ảnh thực

nhất trước khi nó bị biến dạng do nhiều nguyên nhân khác nhau.

4.1 CÁC KỸ THUẬT TĂNG CƯỜNG ẢNH (IMAGE ENHANCEMENT)

Nhiệm vụ của tăng cường ảnh không phải là làm tăng lượng thông tin vốn có trong

ảnh mà làm nổi bật các đặc trưng đã chọn làm sao để có thể phát hiện tốt hơn, tạo thành quá

trình tiền xử lý cho phân tích ảnh.

Toán tử điểm Toán tử KG Biến đổi Giả màu

Tăngđộ tương phản Trơn nhiễu Lọc tuyến tính Sai màu

Xoá nhiễu Lọc trung vị Lọc gốc Giả màu

Chia cửa sổ Lọc dải thấp Lọc sắc thể

Mô hình hoá Trơn ảnh

lược đồ

Hình 4.1. Các kỹ thuật cải thiện ảnh

NhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 75

Chương Bốn: XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH

Tăng cường ảnh bao gồm: điều khiển mức xám, dãn độ tương phản, giảm nhiễu,

làm trơn ảnh, nội suy, phóng đại, nổi biên v...v. Các kỹ thuật chủ yếu trong tăng cường ảnh

được mô tả qua hình 4.1.

4.1.1 CẢI THIỆN ẢNH DÙNG TOÁN TỬ ĐIỂM

Toán tử điểm là toán tử không bộ nhớ, ở đó một mức xám u ∈[0,N] được ánh xạ

sang một mức xám v ∈[0,N]: v = f( u) (xem 3.4 chương 3). Ánh xạ f tuỳ theo các ứng dụng

khác nhau có dạng khác nhau và được liệt kê trong bảng sau:

1) Tăng độ tương phản

αu α ≤ u < a

f(u) = β(u-a) + va a ≤ u < b

γ(u-b) + vb b ≤ u < L

Các độ dốc α, β, γ xác định độ tương phản tương đối. L là số mức xám cực đại

2)Tách nhiễu và phân ngưỡng

0 0 ≤ u < a

f(u) = αu a ≤ u ≤ b

L u ≥ b

Khi a = b = t gọi là phân ngưỡng

3)Biến đổi âm bản

f(u) = L - u tạo âm bản

4)Cắt theo mức

L a ≤ u ≤ b

f(u) = 0 khác đi

5)Trích chọn bit

f(u) = (in- 2in-1)L , với in = Int[it/2a-1] , n =1, 2,...,B

4.1.1.1 Tăng độ tương phản(stretching contrast)

Trước tiên cần làm rõ khái niệm độ tương phản. Ảnh số là tập hợp các điểm, mà

mỗi điểm có giá trị độ sáng khác nhau. Ở đây, độ sáng để mắt người dễ cảm nhận ảnh

song không phải là quyết định. Thực tế chỉ ra rằng hai đối tượng có cùng độ sáng nhưng đặt

trên hai nền khác nhau sẽ cho cảm nhận khác nhau. Như vậy, độ tương phản biểu diễn sự

thay đổi độ sáng của đối tượng so với nền. Một cách nôm na, độ tương phản là độ nổi của

NhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 76

Chương Bốn: XỬ LÝ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH

điểm ảnh hay vùng ảnh so với nền. Với định nghĩa này, nếu ảnh của ta có độ tương phản

kém, ta có thể thay đổi tuỳ ý theo ý muốn.

Ảnh với độ tương phản thấp có thể do điều kiện sáng không đủ hay không đều,

hoặc do tính không tuyến tính hay biến động nhỏ của bộ cảm nhận ảnh. Để điều chỉnh lại độ

tương phản của ảnh, ta điều chỉnh lại biên độ trên toàn dải hay trên dải có giới hạn bằng

cách biến đổi tuyến tính biên độ đầu vào (dùng hàm biến đổi là hàm tuyến tính) hay phi

tuyến (hàm mũ hay hàm lôgarít). Khi dùng hàm tuyến tính các độ dốc α, β, γ phải chọn lớn

hơn một trong miền cần dãn. Các tham số a và b (các cận) có thể chọn khi xem xét lược đồ

xám của ảnh.

v

vb

β

va α

a b L u

Hình 4.2 Dãn độ tương phản

Chú ý, nếu dãn độ tương phản bằng hàm tuyến tính ta có:

α = β =γ =1 ảnh kết quả trùng với ảnh gốc

α,β,γ >1 dãn độ tương phản

α,β,γ <1 co độ tương phản

Hàm mũ hay dùng trong dãn độ tương phản có dạng:

f = (X[m,n])p

Với các ảnh hạng động nhỏ, p thường chọn bằng 2.

NhËp m«n xö lý ¶nh sè - §HBK Hµ néi 77