Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
31
Khi N nhỏ, có thể nhận ra là những ánh chớp rời nhau. Khi N tăng lên, ánh sáng nhấp
nháy làm ngời quan sát khó chịu. Khi chúng ta tăng N hơn nữa, khó nhận ra là ánh
sáng đang nhấp nháy và ngời quan sát có thể không phát hiện đợc cờng độ sáng
biến thiên theo thời gian. Tần số tại điểm mà ngời quan sát cảm nhận ánh sáng phát
liên tục gọi là tần số ánh sáng nhấp nháy tới hạn (critical flicker frequency) hoặc tần số
hoà đồng (fusio n). Tần số hoà đồng tăng khi kích cỡ và tổng cờng độ phát sáng của
nguồn nhấp nháy tăng. Tần số hoà đồng có thể nhỏ bằng vài chu kỳ/giây với nguồn
sáng nhỏ lờ mờ, và có thể vợt quá 100 chu kỳ/giây với nguồn sáng kích cỡ lớn và
cờng độ sáng lớn hơn.
ánh sáng gián đoạn thông dụng trong cuộc sống hàng ngày. ánh sáng huỳnh
quang không phát liên tục, nhng nhấp nháy với tốc độ đủ cao (hơn 100 lần/giây) nên
tạo ra cảm giác liên tục trong những điều kiện quan sát điển hình. Tránh sự cảm nhận
ánh sáng nhấp nháy là yếu tố quan trọng quyết định tốc độ phục hồi màn đèn hình (đèn
tia âm cực, cathode ray tube, - CRT ). Nh sẽ thảo luận sâu hơn trong tiết 4, màn hiển
thị đèn hình chỉ đợc chiếu sáng trong một khoảng thời gian ngắn. Để một ảnh đợc
hiển thị liên tục ng ời xem không cảm thấy nháy, màn hình phải đợc phục hồi ở tốc
độ đủ cao. Chẳng hạn, màn hiển thị đèn hình đợc làm sáng 60 lần/giây. Với tỉ lệ ken
dòng 2:1, nh trong hệ truyền hình NTSC, điều này ứng với 30 mành/giây. Với ảnh
động hiện 24 mành/giây, một mành hiện 2 lần. Nh vậy tốc độ nhấp nháy hiệu dụng là
48 mành/giây. Với điện ảnh, khi chiếu phim trong rạp rất tối nên làm giảm tần số hoà
đồng xuống duới 40 chu kỳ/giây. Vì lý do này, xem ảnh động không thấy nháy, ngay
cả khi màn hình tối đến gần một nửa thời gian.
Tuy mỗi mành của điện ảnh hoặc truyền hình không động đậy thật sự, và chỉ
một số có hạn mành đợc chiếu trong một giây, các vật trong cảnh xuất hiện với
chuyển động liên tục. Hiệu ứng này gọi là sự thể hiện dịch chuyển ( motion rendition ),
liên quan chặt chẽ đến hiện tợng phi (

) . Xét hai nguồn sáng xung động (pulsating) ở
cách nhau gần 1

1
,n
2
) ở đầu ra bộ số hoá đợc xử lý bởi m ột giải thuật (algôrit)
xử lý ảnh số. Algôrit này có thể cài trên máy tính, bộ vi xử lý, hoặc một phần cứng
chuyên dụng. Algôrit cụ thể đợc sử dụng phụ thuộc vào mục đích xử lý, có thể là cải
thiện ảnh, phục hồi ảnh, mã hoá ảnh, lý giải ảnh, hoặc một tổ h ợp bất kỳ của chúng.
I(x,y)
I(x,y)
f(n
1
,n
2
)
Bộ số hoá
Xử lý số
ảnh đầu vào
ảnh đầu ra
Hiển thị
g(n
1
,n
2
)
Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
33
Kết quả xử lý đợc hiển thị cho ngời dùng xem, nhng đôi khi cũng đa vào đầu vào
một hệ thống khác. Bộ hiển thị đợc dùng là đèn hình CRT, nhng cũng có thể là bức
ảnh hoặc băng viđêô catxet. Nếu kết quả là một biểu diễn bằng ký hiệu nh trong lý
giải ảnh, thì thiết bị hiển thị có thể là máy in.

Saticon và Newvicon. Vidicon và các thiết bị cùng họ đợc dùng đến tận đầu những
năm 1980 trong tất cả mọi ứng dụng truyền hình, bao gồm camera quảng bá, camera
viđêô xách tay, camera theo dõi. Cấu trúc của một camera vidicon biểu diễn trong hình
1.26. Tại cuối ống vidicon (phía bên trái trong hình) ở bên trong vỏ bọc thuỷ tinh là
một bản ảnh. Bản này có hai lớp. Lớp đối mặt với ánh sáng từ nguồn đầu vào là một lớp
mỏng ôxyt thiếc, trong suốt với ánh sáng nhng dẫn điện.
Hình 1.26. Cấu trúc camera vidicon.
Lớp thứ hai đối mặt với súng điện tử, có phủ một lớp vật liệu nhạy sáng. ở vidicon cơ
sở vật liệu này là antimony trisulfide. ánh sáng từ nguồn đầu vào đi qua các thấu kính
quang học là cơ cấu hội tụ, thông qua bản thuỷ tinh phẳng và qua lớp thứ nhất của bản
ảnh. ánh sáng đợc hội tụ trên lớp thứ hai. Bản ảnh nhạy sáng (lớp thứ hai ) đợc quét
bởi súng điện tử và dòng điện nhận đợc là tín hiệu ra của camera, đợc một bộ chuyển
đổi A/D số hoá. Lộ trình quét là từ phải sang trái, từ dới lên trên. Vì ảnh nguồn đầu
vào bị các thấu kính đảo ngợc, nên trờng quét này tơng đơng quét từ trái sang phải
từ trên xuống dới trong mặt phẳng ảnh đầu vào.
Lớp nhạy sáng là bán dẫn, có tính cách điện khi không có ánh sáng chiếu vào.
Khi ánh sáng đập vào lớp này, điện tử di chuyển sang trong lớp ôxit thiếc dẫn điện tạo
ra điện tích dơng trên mặt bản ảnh quay về phía súng điện tử. Số điện tử chuyển động,
hoặc nói cách khác là số điện tích dơng đối diện với súng điện tử biểu diễn cờng độ
ảnh tại điểm không gian đó. Khi chùm điện tử năng lợng thấp từ súng điện tử quét lên
bản ảnh, nó phóng đủ số đ iện tử để trung hoà với các điện tích dơng. Dòng điện phóng
ánh sáng
Lớp nhạy sáng
vòng đick
bản mặt thuỷ tinh
Lớp trong suất và dẫn điện
đầu ra video
Chùm điện tử
Catôt
Dây đốt nóng

gói điện tích đợc dịch đến một mảng CCD lu trữ không hớng về phía ánh sáng. Giá
trị cờng độ sáng đợc đọc từ mảng lu trữ. Các phơng phá p khác nhau đã đợc phát
triển để đọc giá trị cờng độ sáng ở mảng lu trữ, tuỳ theo cấu hình cụ thể của mảng
nhận ảnh và mảng lu trữ trong CCD.