NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP
PHÁT HIỆN BIÊN VÀ ỨNG DỤNG
Học viên : Nguyễn Mai Anh
Mã số : CH0302001
Người hướng dẫn khoa học: TS. Đỗ Năng Toàn
Luận văn tốt nghiệp
2
Nội dung trình bày
 Đặt vấn đề
 Các phương pháp phát hiện biên
 Ứng dụng biên trong xác định góc nghiêng văn bản
 Kết luận
3
Đặt vấn đề
 Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu các phương pháp biểu diễn
biên, hệ thống hóa kiến thức về các phương pháp phát hiện biên,
và ứng dụng của nó trong xử lý ảnh văn bản
 Biên là một vấn đề quan trọng trong xử lý ảnh vì các đặc điểm
trích chọn trong quá trình phân tích ảnh chủ yếu dựa vào biên.
 Điểm biên là nơi có sự thay đổi sự thay đổi đột ngột về mức xám.
Tập hợp các điểm biên tạo thành biên hay đường bao của ảnh.
4
Các phương pháp phát hiện biên
 Phương pháp phát hiện biên trực tiếp: làm nổi biên dựa vào sự
biến thiên về giá trị độ sáng của điểm ảnh. Kỹ thuật chủ yếu dùng
phát hiện biên ở đây là kỹ thuật đạo hàm.
 Phương pháp phát hiện biên gián tiếp: nếu bằng cách nào đấy,
ta phân được ảnh thành các vùng thì đường phân ranh giữa các
vùng đó chính là biên. Việc phân vùng ảnh thường dựa vào kết
cấu bề mặt của ảnh.
 Một số phương pháp khác: Cách tiếp cận theo mô hình mặt dựa

+
≈=
∂
∂

Kỹ thuật Gradient: dùng toán tử gradient lấy đạo hàm
theo 2 hướng

Kỹ thuật la bàn: dùng toán tử la bàn lấy đạo hàm theo 8
hướng chính
B, N, Đ, T, ĐB, TB, ĐN, TN.
6
Phương pháp phát hiện biên trực tiếp
-kỹ thuật gradient-
9 Toán tử Robert
¾ Áp dụng trực tiếp của công thức đạo hàm tại điểm (x,y). Với mỗi
điểm ảnh I(x,y) của I, đạo hàm theo x, theo y được ký hiệu tương
ứng bởi g
x
, g
y
được tính:
⎩
⎨
⎧
−+=
−+=
),()1,(
),(),1(
yxIyxIg


như sau:
I
kq
=I ⊗ H
1
+ I ⊗ H
2
¾ Điều này tương đương với việc chập ảnh với 2 mặt nạ H
1
và H
2
:
7
Phương pháp phát hiện biên trực tiếp
-kỹ thuật gradient-
9 Toántử Sobel
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−

⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−−−
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
=
121
000
121
H
100
202
100
H
cr
⎥

101
000
111
2
H
8
Phương pháp phát hiện biên trực tiếp
-kỹ thuật la bàn-
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−−−
−−=
333
303
555
1
H
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤

533
3
H
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−−−
=
553
503
333
4
H
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢

⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−−
−
−−
=
335
305
335
7
H
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−−−
−

⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−=
010
141
010
1
H
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−=
111
181
111

Kirsh Operator
Hình ảnh nổi biên thu được từ việc áp dụng các toán tử
11
Phương pháp phát hiện biên gián tiếp
 Phân vùng ảnh
 Dò biên:
12
Phương pháp phát hiện biên gián tiếp
-Các kỹ thuật phân vùng ảnh-
 Vùng ảnh là một chi tiết, một thực thể trong toàn cảnh, nó là một
tập hợp các điểm có cùng hoặc gần cùng một tính chất nào đấy:
mức xám, mức màu, độ nhám,…
 Các điểm trong một vùng ảnh có độ biến thiên giá trị mức xám
tương đối đồng đều hay tính kết cấu (texture) tương đồng

Phân vùng ảnh dựa theo ngưỡng biên độ

Phân vùng theo miền đồng nhất

Phân vùng dựa theo kết cấu bề mặt (texture)
13
Phương pháp phát hiện biên gián tiếp
-Phân vùng ảnh dựa theo ngưỡng biên độ-
H(k)
T
1
T
2
T
3

Phương pháp phân tách - cây tứ phân (split - quad trees)

Phương pháp hợp (merge)

Phương pháp tách - hợp (split - merge)
15
Phương pháp phát hiện biên gián tiếp
-Phân vùng dựa theo kết cấu bề mặt (texture)-
 Tiếp cận thống kê: các đặc trưng của kết cấu sợi như độ thô,
độ mịn hay hướng có thể ước lượng nhờ các biến đổi ảnh bằng
kỹ thuật lọc tuyến tính.
 Tiếp cận cấu trúc: kết cấu sợi có cấu trúc thuần nhất là những
phần tử sợi xác định, mà sự xuất hiện lặp đi lặp lại tuân theo
một luật tất định hay ngẫu nhiên nào đấy
 Phân đoạn theo tính kết cấu
ACF
Lọcdảitương quan Phân tích lược đồ
Trích chọn đặctính
u(m,n)
Đặctínhsợi
Phân tích kếtcấusợibằng dảitương quan
16
Phương pháp phát hiện biên gián tiếp
-kỹ thuật dò biên-
Dò biên tổng quát

Bước 1: Xác định cặp nền vùng xuất phát

Bước 2: Xác định cặp nền vùng tiếp theo


Lấy điểm trung bình cạnh đáy của
từng hình chữ nhật
XĐ
đường
thẳng
Tìm các đốitượng ảnh mới
và các hình chữ nhậtchứanó
Xoay vănbảnvới góc
tìm được
Áp dụng biến đổiHough để xác định
đường thẳng từ tập điểmvừatìm
được
T
F
Mô tả thuật toán phát hiện góc nghiêng vănbản
20
 Sử dụng kỹ thuật dò biên để tìm các hình chữ nhật nhỏ
nhất chứa các đối tượng ảnh

Bước 1: Tìm điểm bắt đầu của một vùng và ta tìm biên
của vùng đó(chữ trên dòng)

Bước 2: Xác định điểm xuất phát của vùng tiếp theo, nếu
gặp một điểm đã xét tìm một điểm ảnh trên cùng dòng có
nhãn bằng với điểm đang xét và tiến trình tiếp tục duyệt
từ đây.

Bước 3: Nếu như chạy ngang đến một giới hạn nào đó
không thấy điểm bắt đầu của một vùng mới thì thoát khỏi
việc các hình chữ nhật nhỏ nhất chứa các chữ. Ngược lại

 Thực nghiệm
ỨNG DỤNG BIÊN TRONG XÁC ĐỊNH
GÓC NGHIÊNG VĂN BẢN
Ảnh thu được sau khi dò biên
24
 Thực nghiệm
ỨNG DỤNG BIÊN TRONG XÁC ĐỊNH
GÓC NGHIÊNG VĂN BẢN
Ảnh thu được sau khi quay ảnh theo chiềukimđồng hồ
25
 Thực nghiệm
ỨNG DỤNG BIÊN TRONG XÁC ĐỊNH
GÓC NGHIÊNG VĂN BẢN
Ảnh thu được sau khi chỉnh góc nghiêng
26
 Với mục đích là hệ thống hóa kiến thức về các phương pháp
phát hiện biên và ứng dụng với bài toán xác định góc nghiêng
văn bản. Luận văn đã đạt được một số kết quả như sau:

Trình bày các phương pháp phát hiện biên trực tiếp dựa vào
đạo hàm, phương pháp phát hiện biên dựa trên các kỹ thuật dò
biên, các kỹ thuật phân vùng ảnh

Áp dụng phương pháp dò biên cho bài toán xác định góc
nghiêng văn bản.

Cài đặt chương trình demo phát hiện góc nghiêng văn bản và
hiệu chỉnh lại văn bản.
K
ết luận