Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
36
Các sensor thể rắn có nhiều thuận lợi hơn các sensor quang dẫn. Chúng nhỏ gọn
và bền vững hơn. Sensor thể rắn có cấu trúc rõ rệt và vị trí mỗi pixel đợc biết chính
xác trong cả không gian và thời gian. Kết quả là, phép xử lý để trích ra màu sắc đơn
giản hơn và có thể đạt đợc sự đồng đều màu sắc. Sensor thể rắn cũng có độ nhạy về
cảm nhận quang cao hơn nhiều. Tr ong một sensor quang dẫn điển hình, từng pixel một
đợc một sensor ánh sáng đơn kiểm tra. Trong ứng dụng truyền hình điển hình thời
gian phát hiện ánh sáng đo bằng micro giây và độ nhạy về cảm nhận ánh sáng thấp.
Trong cảm biến (sensor) thể rắn điển hình d ùng một mảng các phần tử cảm biến
(sensor), ứng với một pixel là một phần tử. Do vậy, với mỗi bức ảnh chỉ cần kiểm tra
mỗi phần tử sensor một lần. Năng lợng sáng có thể đợc tích phân suốt thời gian của
một khung chứ không phải một pixel, làm tăng tiềm nă ng cảm nhận ánh sáng. Sensor
thể rắn cũng có hệ số trễ nhỏ hơn sensor quang dẫn. Sự trễ (lag) là bức xạ còn d của
sensor sau khi cờng độ sáng đã thay đổi hoặc nguồn sáng đã dời chỗ.
Sensor thể rắn có một số nhợc điểm so với sensor quang dẫn. Một là về đ ộ phân
giải không gian: muốn có độ phân giải không gian cao hơn thì số pixel phải lớn hơn,
nghĩa là số phần tử sensor cần tích hợp trên một chíp phải nhiều hơn. Hai là tỷ số tín
hiệu trên nhiễu thấp. Mặc dù có một số nhợc điểm nhng công nghệ sensor thể r ắn
vẫn đang phát triển nhanh chóng, và các sensor thể rắn chắc chắn sẽ thay thế các sensor
quang dẫn trong hầu hết các ứng dụng truyền hình trong tơng lai gần.
Trong hệ truyền hình quảng bá NTSC, mỗi giây truyền đi 30 khung hình . Mỗi
khung gồm 525 dòng q uét ngang, mỗi khung chia thành 2 mành, mành chẵn và mành
lẻ. Mỗi mành đều đợc quét từ trái sang phải và từ trên xuống dới, và có 262,5 dòng
ngang. Mành chẵn gồm các dòng đánh số chẵn, và mành lẻ gồm các dòng đánh sỗ lẻ.
Các đờng ngang trong mành chẵn và lẻ đợc xen vào nhau tạo thành khung. Điều này
đợc biểu diễn trong hình 1.27 và đợc gọi là tỷ lệ ken dòng 2:1. Sử dụng tỷ lệ ken
dòng 2:1 là để cho độ phân giải dọc bằng 525 dòng trên mỗi khung, với tốc độ 30
khung/giây, nhng tần số nhấp nháy là 60 c hu kỳ/giây, làm cho ta không thấy nháy trên
màn hình máy thu. Không có sự ken dòng thì một khung phải hiển thị hai lần để đạt
đợc tần số nhấp nháy là 60 chu kỳ/giây. Điều này yêu cầu phải lu trữ khung hoặc

), tơng ứng các thành phần đỏ, lục và lam của ảnh mầu. Đầu ra
cũng có thể là dãy 3 chiều f(n
1
,n
2
,n
3
), là hàm của hai biến không gian và một biến thời
gian đại biểu cho một dãy khung. Các tín hiệu đó đợc xử lý bằng algôrit xử lý ảnh số,
có thể thực hiện trên máy tính, vi xử lý hoặc một phần cứng chuyên dụng.
Hinh 1.27: Mành chẵn (đờng nét liền) và mành lẻ (đờng nét chấm) trong tỷ lệ ken
dòng 2:1.
4.3. Hiển thị.
Thiết bị hiển thị thông dụng nhất trong môi trờng xử lý ảnh là CRT. Một CRT
bao gồm một súng điện tử và một màn hình phốt pho, nh biểu diễn trên hình 1.28.
Súng điện tử tạo ra chùm điện tử đợc hội tụ trên một vùng hẹp của màn hình phốt pho
nhờ các thấu kính tĩnh điện, sử dụng cả trờng tĩnh điện và trờng từ. Chùm điện tích
kích thích phốt pho phát sáng. Với ống hình đơn sắc, sử dụng một chùm. Với ống hình
màu, sử dụng sử dụng ba chùm riêng biệt, mỗi cái kích thích phốt pho ứng với một
trong ba màu phốt pho. Màn hình đợc quét từ trái sang phải và từ trên xuống dới. Các
chất phốt pho là kim loại nhẹ, nh kẽm, trong dạng sulfide và sulfate. Vật liệu phốt pho
đợc xử lý để có những phần tử rất mịn, trát ở phía trong bản thuỷ tinh. Với ống hình
đơn sắc, phốt pho phủ một lớp đều. Với ống hình màu, phốt pho đợc lắng đọng thành
những điểm hoặc những lớp dọc cho từng màu.
Khi các chùm điện tử tốc độ cao kích thích phốt pho, các điện tử trong nguyên tử
phốt pho chuyển lên mức năng lợng cao. Khi các chùm điện tử chuyển đến điểm khác
1
3
5
7

hoặc xử lý bằng một bộ lọc đơn trong bộ nhớ phục hồi theo thời gian thực. Vì phần
cứng cải tiến liên tục, nên khối hiển thị sẽ có đợc nhiều khả năng tinh tế hơn.
Một hình ảnh hiển thị trên màn hình CRT đợc coi là mềm, theo nghĩa là nó
chỉ có tính chất nhất thời (temporary). Có một cách tiếp cận đ ể có một bản sao cứng
là đem chụp ảnh trên màn hình lên phim nhựa. Điều này có thể thực hiện bằng n hững
camêra có gắn thêm bộ phận ngắm hiện h ình lên màn CRT nhỏ . Ngoài ra, cũng còn
Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
39
nhiều loại thiết bị phụ khác tạo ra bản sao cứng, kể cả việc tạo ra cùng một lúc nhiều
bản.
Giải thích thêm về hiện tợng aliasing
Theo The IEEE Stand ard Dictionary of Electrical and Electronics Terms (6
th
edition,
1996):
Aliasing: Sự diễn đạt sai đối với thị giác (visual mispresentation) xẩy ra khi ảnh chứa đựng
nhiều chi tiết hơn khả năng d iễn đạt mà độ phân giải của thiết bị hiển thị cho phép.
Ghi chú: Kết quả của aliasing là đờng nằm nghiêng hiện ra thành đờng lởm chởm bậc thang.
Anti-aliasing: (1) Theo định lý Nyquyst, tần số cao nhất có thể phục hồi đợc bằng nửa tần số
lấy mẫu. Aliasing xẩy ra khi tồn tại những tần số cao hơn nửa giá trị tần số lấy mẫu. Kết quả là
những tần số cao nầy xuất hiện giả mạo nh những thành phần tần số thấp. Để khắc phục
phải cho qua lọc thông thấp để khử hết những tần số cao hơn các thành phần mà tần số l ấy mẫu
cho phép phục hồi.
(2) Kỹ thuật để khử hiệu ứng thị giác do aliasing gây ra.
Theo Prentice Halls Illustrated Dictionary of Computing (2
nd
edition, 1995) thi`:
Aliasing là Sự xuất hiện (ngoài ý muốn) trên màn hình những đờng mép lởm chởm răng c a
viền quanh ảnh khi dùng những tệp đồ hoạ do máy tính tạo ra. Aliasing thể hiện đặc biệt rõ khi
ta vạch một đờng chéo mà nó lại hiện ra dới dạng một đờng bậc thang (đờng răng ca)