Chơng Một: Nhập môn xử lý ảnh
nhập môn xử lý ảnh
introduction to digital image processing
1.1 Tổng quan về một hệ thống xử lý ảnh
Xử lý ảnh là một khoa học còn tơng đối mới mẻ so với nhiều ngành
khoa học khác, nhất là trên qui mô công nghiệp, song trong xử lý ảnh đã
bắt đầu xuất hiện những máy tính chuyên dụng. Để có thể hình dung cấu
hình một hệ thống xử lý ảnh chuyên dụng hay một hệ thống xử lý ảnh dùng
trong nghiên cứu, đào tạo, trớc hết chúng ta sẽ xem xét các bớc cần thiết
trong xử lý ảnh.
Trớc hết là quá trình thu nhận ảnh. ảnh có thể thu nhận qua
camera. Thờng ảnh thu nhận qua camera là tín hiệu tơng tự (loại camera
ống kiểu CCIR), nhng cũng có thể là tín hiệu số hoá (loại CCD - Charge
Coupled Device).

Lu trữ SENSOR

Lu trữ Hệ Q.Định

Hình 1.1.a. Các giai đoạn chính trong xử lý ảnh
ảnh cũng có thể thu nhận từ vệ tinh qua các bộ cảm ứng (sensor), hay ảnh,
tranh đợc quét trên scanner. Chi tiết về quá trình thu nhận ảnh sẽ đợc mô tả
trong chơng 2. Tiếp theo là quá trình số hoá (Digitalizer) để biến đổi tín
hiệu tơng tự sang tín hiệu rời rạc (lấy mẫu) và số hoá bằng lợng hoá, trớc
khi chuyển sang giai đoạn xử lý, phân tích hay lu trữ lại.
Nhập môn xử lý ảnh số - ĐHBK Hà nội -1
Chơng Một: Nhập môn xử lý ảnh
Qúa trình phân tích ảnh thực chất bao gồm nhiều công đoạn

giây.
Máy chủ. Đóng vai trò điều khiển các thành phần miêu tả ở trên.
Nhập môn xử lý ảnh số - ĐHBK Hà nội -2
Chơng Một: Nhập môn xử lý ảnh
Bộ nhớ ngoài: Dữ liệu ảnh cũng nh các kiểu dữ liệu khác, để có thể
chuyển giao cho các quá trình khác, nó cần đợc lu trữ. Để có một ớc
lợng, xét thí dụ sau: một ảnh đen trắng cỡ 512 x 512 với 256 mức xám
chiếm 256K bytes. Với một ảnh màu cùng kích thớc dung lợng sẽ tăng
gấp 3 lần.
1.2 các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh
Nh đã đề cập trong phần giới thiệu, chúng ta đã thấy đợc một cách
khái quát các vấn đề chính trong xử lý ảnh. Để hiểu chi tiết hơn, trớc tiên ta
xem xét hai khái niệm (thuật ngữ) thờng dùng trong xử lý ảnh đó là Pixel
(phần tử ảnh) và grey level (mức xám), tiếp theo là tóm tắt các vấn đề
chính.
1.2.1 Một số khái niệm
Pixel (Picture Element): phần tử ảnh
ảnh trong thực tế là một ảnh liên tục về không gian và về giá trị độ
sáng. Để có thể xử lý ảnh bằng máy tính cần thiết phải tiến hành số hoá
ảnh. Trong quá trình số hoá , ngời ta biến đổi tín hiệu liên tục sang tín hiệu
rời rạc thông qua quá trình lấy mẫu (rời rạc hóa về không gian) và lợng hoá
thành phần giá trị mà thể về nguyên tắc bằng mắt thờng không phân biệt
đợc hai điểm kề nhau. Trong quá trình này, ngời ta sử dụng khái niệm
Picture element mà ta quen gọi hay viết là Pixel - phần tử ảnh. ở đây cũng
cần phân biệt khái niệm pixel hay đề cập đến trong các hệ thống đồ hoạ
máy tính. Để tránh nhầm lẫn ta tạm gọi khái niệm pixel này là pixel thiết
bị. Khái niệm pixel thiết bị có thể xem xét nh sau: khi ta quan sát màn hình
(trong chế độ đồ hoạ), màn hình không liên tục mà gồm nhiều điểm nhỏ,
gọi là pixel. Mỗi pixel gồm một cặp toạ độ x, y và màu.
Nhập môn xử lý ảnh số - ĐHBK Hà nội -3

Convert) của một ảnh đã lấy mẫu sang một số hữu hạn mức xám. Vấn đề
này sẽ trình bày chi tiết trong chơng 2.
Một số mô hình thờng đợc dùng trong biểu diễn ảnh: Mô hình toán,
mô hình thống kê. Trong mô hình toán, ảnh hai chiều đợc biểu diễn nhờ các
Nhập môn xử lý ảnh số - ĐHBK Hà nội -4
Chơng Một: Nhập môn xử lý ảnh
hàm hai biến trực giao gọi là các hàm cơ sở. Các biến đổi này sẽ trình bày
kỹ trong chơng 3. Với mô hình thống kê, một ảnh đợc coi nh một phần tử
của một tập hợp đặc trng bởi các đại lợng nh: kỳ vọng toán học, hiệp biến,
phơng sai, moment.
1.2.3 Tăng cờng ảnh - khôi phục ảnh
Tăng cờng ảnh là bớc quan trọng, tạo tiền đề cho xử lý ảnh. Nó
gồm một loạt
các kỹ thuậy nh: lọc độ tơng phản, khử nhiễu, nổi màu, v...v.
h(x,y; ,)
ảnh đầu ảnh đầu
vào f(,) ra g(x,y)
Hình 1.3 ảnh biến dạng do nhiễu
Hình 1.3 ở trên cho ta thí dụ về sự biến dạng của ảnh do nhiễu.
Khôi phục ảnh là nhằm loại bỏ các suy giảm (degradation) trong
ảnh. Với một hệ thống tuyến tính, ảnh của một đối tợng có thể biểu diễn
bởi:
g(x,y) =
Trong đó:
- (x,y) là hàm biểu diễn nhiễu cộng.
- f(,ò) là hàm biểu diễn đối tợng.
- g(x,y) là ảnh thu nhận.
- h((x,y; ,ò) là hàm tán xạ điểm (Point Spread Function -
PSF).
Một vấn đề khôi phục ảnh tiêu biểu là tìm một xấp xỉ của f(,ò) khi PSF