XỬ LÝ ẢNH ĐỘNG
MOVEABLE PICTORIAL PROCESSING
MAI HỘ
Trường Đại học Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Ảnh động là một xâu các ảnh tĩnh, mỗi ảnh tĩnh tồn tại trong một khung ảnh. Bản
chất của đối tượng chuyển động ở trong loạt các khung ảnh này là sự biến đổi tương đối
của toạ độ vị trí của mỗi đối tượng. Điêù đó cho thấy, việc xác đinh vị trí của đối tượng
chuyển động dẫn tới nhân tố quan trọng thứ nhất đối với công nghệ xử lý ảnh động.
Thêm vào đó, cường độ chói sáng màu của đối tượng ảnh được thay đổi từ khung
ảnh này tới khung ảnh khác. Dĩ nhiên, điều đó cũng tạo nên ảnh chuyển động. Kỷ thuật
làm bù và làm xấp xỉ đối với hai ảnh chuyển động kế cạnh nhau là nội dung thứ hai được
thảo luận trong bài báo này.
ABSTRACT
Moving pictures comprise a sequence of statical images; each of them exists on a
frame. The nature of the moving object in these serial frames is the relative variation of
positional coordinate. That is the reason why the locational determining of this moving
object leads to the first important factor for the technology of moveable pictorial processing.
In addition, the colorlightness intensity of image object is also changed from frame
to frame. Obviously, this creates the moving images. The technique of complementing and
approximating for two adjacent moveable images is the second discussed question in this
paper.
1. Hệ thông tin hình ảnh (pictorial information system)
Hệ thông tin hình ảnh là một hệ thống điều khiển và quản lý các thiết bị
nhập, xuất, xử lý, lưu trữ và cung cấp các dữ liệu hình ảnh tĩnh và động cho người
dùng. Ngày nay, người ta xây dựng những mô hình hệ thông tin xử lý ảnh độc lập
(hình 1) và chúng được kết nối với nhau trong mạng cục bộ hay qua mạng Internet
và hệ thống dịch vụ các kênh truyền hình cáp. Với hệ thông tin xử lý ảnh theo mô
hình này, công việc xử lý ảnh có thể tập hợp được sức lực của nhiều chuyên gia để
giải quyết những vấn đề phức tạp và cung cấp cho người dùng những hình ảnh sinh
động, chất lượng cao.

Scanner Picture Processor Monitor
F(x.y) F
i
(x.y)&H
i
(x.y) G
i
(F
i
,H
i
)
Hình 2. Sơ đồ nhận dạng phân đoạn ảnh
Một cách đầy đủ, bài toán phân đoạn mẫu ảnh là bài toán hai lớp, tương
ứng: phần cứng xử lý ảnh của máy tính có hai bộ xử lý ảnh chuyên dụng (xem hình
3), có tên là bộ xử lý extractor và bộ xử lý classifier.
Picture Processor
Scaner Extractor Classifier Monitor
Hình 3. Sơ đồ xử lý phân đoạn mẫu ảnh
Ở đây: Bộ xử lý Extractor là bộ xử lý tách mẫu có chức năng tách ra các
vectơ khía cạnh x
1
,.., x
n
từ ảnh ngưỡng (ảnh input). Bộ xử lý Classifier là bộ xử lý
đối sánh (nhận dạng) mẫu có chức năng đối sánh các vectơ khía cạnh để gắn chúng
vào các lớp Wi (với i=1..n) tương ứng, gọi là xác định nhãn cho mẫu.
Bài toán phân đoạn ảnh được tiến hành theo các bước sau:
1. Lập vectơ mở rộng y từ các vectơ khía cạnh:
y=(x

Giải thuật cho bài toán phân đoạn ảnh gồm các bước:
1. Nhập từng y cho bộ xử lý Classifier;
2. Nếu T
1
=y và y*w< 0 thì w= w +a*y; (a là hằng số sửa sai cần thiết, lấy
a=[1,2,3,.])
3. Nếu T
2
=y và y* w>0 thì w= w-a*y;
4. Nếu đã cải thiện theo bước 2 và bước 3 mà vẫn không đáp ứng các yêu
cầu về xử lý ảnh, thì trở lại xử lý ảnh từ bước 1.
2.2. Đối sánh tương quan hình ảnh
Gọi w(x, y) là ma trận các điểm ảnh của cửa sổ ảnh và T(x, y) là ma trận
các điểm ảnh của ảnh mẫu; nội dung của phép đối sánh hai ma trận w(x,y) và T(x,
y) là tìm một phép biến đổi Г để biến đổi w thành T và ngược lại (hình 4.a). Trong
thực tế, muốn biến đổi từ w thành T và ngược lại, thường phải biến đổi qua ma trận
trung gian R(k, l), tức là phải dùng hai phép biến đổi tương quan Г
1
và Г
2
(hình
4.b).

Г Г
1
Г
2
w T w R T
a. b.
Hình 4. Sơ đồ phép biến đổi tương quan

(0,0)= ∑∑T
2
(x, y) (10)
3. Hệ số tương quan của hai ma trận w(x, y) và T(x, y) là Q(k,l), được xác
định:
Q(k,l)= |R(k,l)| / √ R
w
(0,0)* R
T
(0,0) (11)
Khi tính R(k,l), ta xây dựng giải thuật cho 2 trường hợp:
Trường hợp 1, khi (k,l)>=0 thì hệ số tương quan được tính:
if (k>=0 and l>=0) then
Q:=Q+ w(x, y) * T(x-k, y-l);
Trường hợp 2, khi (k,l)<=0 thì hệ số tương quan dược xác định:
if (k<0 and l<0) then
Q:=Q+ w(x-k, y-l) * T(x, y);
Sau đó quay lại tính ma trận tương quan R(k,l) như đã nêu nêu ở trên.
3. Xử lý ảnh động
Ảnh động là một xâu gồm nhiều ảnh tĩnh, mỗi ảnh tĩnh tồn tại trong một
khung ảnh (frame); baní chất của sự chuyển động của một đối tượng trong xâu: đó
là sự thay đổi vị trí tương đối (toạ độ ngang và dọc) của nó trong từng frame.
3.1. Tổ chức bộ nhớ đệm hiển thị hình ảnh động
Bộ nhớ đệm hình ảnh còn gọi là bộ nhớ hiển thị khung ảnh (frame buffer)
được phân thành hai nhóm: một nhóm để lưu trữ các tổ chức gói điểm ảnh
(pixelpackage memory) và nhóm kia lưu trữ dữ liệu của từng loại điểm ảnh
(bitperpixel memory). Với màn hình mode VGA 256 màu có độ phân giải 640x480,
sơ đồ kết nối bộ nhớ đệm với RAM chứa màu (palette ram) và RAM trộn màu
(lookup ram) như trong hình 5.
anlog guns

Địachỉ(x, y)=A0000+y*320+x*200. (12)
3.2. Lấy mẫu màu
Lấy mẫu màu cho ảnh video các hệ NTSC, PAL và SECAM là một vấn đề
quan trọng của xử lý hình ảnh. Tổ chức CCIR (Committe Consultation
Internnational Radiodiffusion) quy định: mỗi mẫu màu được ký hiệu bằng một xâu
gồm ba chữ số (nguyên) ngăn cách nhau bởi dấu hai chấm, các số này biểu thị tỷ số
tương đối của mỗi thành phần cấu thành mẫu ảnh. Ở đây, số đầu tiên biểu diễn độ
chói Y, số thứ hai biểu diễn thành phần màu R ký hiệu CR và số thứ ba biểu diễn
thành phần màu B ký hiệu CB. Trong xử lý ảnh, tỷ số này chỉ lấy một trong hai giá
trị: Y:CR:CB=4:2:2 và 4:1:1.
Nếu mỗi thành phần của một mẫu ảnhì có kích thước là 8 bit thì số bit/pixel
đối với từng mẫu ảnh được tính:
Với mẫu Y:CR:CB=4:2:2 là 8*4/2=18 bit/pixel;
Với mẫu Y:CR:CB=4:1:1 là 8*6/4=12 bit/pixel.
Để thấy rõ hiệu quả lấy mẫu màu, các giao diện của chương trình khai thác
và chế biến dữ liệu hình ảnh cung cấp các chức năng lấy mẫu màu đuợc giới thiệu
trong tài liệu [9]. Ở đây, chương trình thiết kế đã giải quyết vấn đề lấy mẫu ảnh
video với các tác dụng: cho phép hiển thị tối đa 256 màu khác nhau, thực hiện phép
lấy mẫu xử lý dữ liệu màu một cách thuận lợi, dễ dàng, nhanh chóng và chính xác.
3.3. Bù chuyển động
Ảnh động là một xâu gồm nhiều khung ảnh (frames) tĩnh, trong đó, sự dịch
chuyển tọa độ tương đối của các đối tượng trong các frames liên tục là hiệu quả tạo
ra sự chuyển động. Do đó, việc tính toán sự chuyển vị của các đối tượng trong ảnh
là yếu tố quan trọng của kỹ thuật chế biến ảnh động (ví dụ thiết kế tệp tin ảnh hoạt
hình). Đặc điểm của nén liên ảnh là làm xấp xỉ, bù chuyển động và nén trong ảnh; ý
tưởng đó, được xây dựng nên mô hình nén liên ảnh như trong hình 7 sau đây.
Ngoài sự thay đổi vị trí toạ độ, sự thay đổi về cường độ sáng của đối tượng ảnh từ
frane này tới frame khác cũng tạo nên ảnh chuyển động. Trong kỷ thuật bù chuyển
động, ảnh của frame hiện hành được dự báo từ ảnh của frame kế trước bằng cách
làm xấp xỉ chuyển động giữa hai frame và bù chuyển động đó: sự khác nhau giữa