Tìm hiểu phương pháp phân đoạn ảnh màu

<p> MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN . .1 LỜI MỞ ĐẦU . .4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN XỬ LÝ ẢNH . .6 1.1. Giới thiệu vể xử lý ảnh . 6 1.2 Quá trình xử lý ảnh . . 7 1.3. Tổng quan về phân đoạn ảnh . 9 1.4 Một số khái niệm cơ bản . 10 1.4.1 Điểm ảnh - Pixel . .10 1.4.2 Mức xám - Gray level . 1 0 1.4.3 Biên . .1 0 1.4.4 Láng giềng . 1 1 1.4.5 Vùng liên thông . 1 1 1.4.6 Biểu diễn ảnh . .11 1.4.7 Tăng cường và khôi phục ảnh . 1 2 1.4.8 Biến đổi ảnh . .1 2 1.4.9. Phân tích ảnh . .1 2 1.4.10 Nhận dạng ảnh . .1 2 1.4.11 Nén ảnh . 1 2 1.5 Các định dạng cơ bản trong xử lý ảnh . 12 CHƯƠNG 2. PHÂN ĐOẠN ẢNH DỰA VÀO NGƯỠNG . .13 2.1 Giới thiệu chung . 13 2.2 Chọn ngưỡng cố định . . 14 2.3 Chọn ngưỡng dựa trên lược đồ (Histogram) . . 15 2.3.1 Thuật toán đẳng liệu . .15 2.3.2 Thuật toán đối xứng nền . .15 2.3.3 Thuật toán tam giác . .1 7 2.3.4 Chọn ngưỡng đối với Bimodal Histogram . .1 7 2.4 Phân ngưỡng tối ưu dựa trên sự không ổn định của lớp và tính đồng nhất của vùng . . 19 2.4.1 Giới thiệu . .1 9 2.4.2 Cơ sở lý thuyết và thuật toán . .2 0 CHƯƠNG 3. PHÂN ĐOẠN THEO MIỀN ĐỒNG NHẤT . .33 3.1 Giới thiệu . . 33 3.2 Phương pháp tách cây tứ phân . 34 3.3 Phương pháp phân vùng hợp . . 37 3.4 Phương pháp tách hợp ( Split- Meger) . . 38 3.5 Nhận xét . . 39 CHƯƠNG 4. PHÂN ĐOẠN DỰA VÀO ĐỒ THỊ . 4 0 4.1 Giới thiệu . . 40 4.2 Phân đoạn dựa vào đồ thị . . 41 4.3 Tính chất của so sánh cặp miền . . 42 4.4 Thuật toán và các tính chất . . 43 4.5 Nhận xét . . 49 CHƯƠNG 5. CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM . .5 0 5.1 Thuật toán Đẳng liệu : . 50 5.2 Thuật toán Tam giác : . . 54 5.3 Thuật toán GraphBased : . . 57 5.4 Kết quả đạt được . 60 KẾT LUẬN . .6 2 TÀI LIỆU THAM KHẢO . .65 3 LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật trong một vài thập kỷ gần đây, xử lý ảnh tuy là một ngành khoa học còn tương đối mới mẻ so với nhiều ngành khoa học khác nhưng hiện nay nó đang là một trong những lĩnh vực phát triển rất nhanh và thu hút sự quan tâm đặc biệt từ các nhà khoa học, thúc đẩy các trung tâm nghiên cứu, ứng dụng về lĩnh vực hấp dẫn này. Điều này hoàn toàn có thể lý giải được từ một định nghĩa đơn giản: Xử lý ảnh là ngành khoa học nghiên cứu các quá trình xử lý thông tin dạng hình ảnh, mà hình ảnh là một dạng thông tin vô cùng phong phú, đa dạng và là phương tiện giao tiếp, trao đổi chủ yếu của con người. Thông tin hình ảnh ngày nay có thể được xử lý dễ dàng bằng máy tính, chính vì thế, trong những năm gần đây sự kết hợp giữa ảnh và đồ hoạ đã trở nên rất chặt chẽ trong lĩnh vực xử lý thông tin. Mục tiêu chính của xử lý ảnh thường là: - Xử lý ảnh ban đầu để có được ảnh mới theo một yêu cầu xác định (ví dụ như ảnh mờ cần xử lý để được ảnh rõ hơn) - Phân tích ảnh để thu được các thông tin đặc trưng giúp cho việc phân loại, nhận biết ảnh (ví dụ phân tích ảnh vân tay để trích chọn các đặc trưng vân tay) - Hiểu ảnh đầu vào để có những mô tả về ảnh ở mức cao hơn, sâu hơn (ví dụ từ ảnh một tai nạn giao thông phác họa hiện trường tai nạn). Qua đó, ta có thể thấy xử lý ảnh đóng vai trò quan trọng như thế nào trong các ứng dụng thực tế về khoa học kĩ thuật cũng như trong cuộc sống thường ngày. Những ứng dụng này dường như là vô hạn cùng với sự khám phá của con người và sự phát triển như vũ bão của công nghệ số hóa, chẳng hạn, trong các lĩnh vực như: sản xuất và kiểm tra chất lượng, sự di chuyển của Robot, các phương tiện đi lại tự trị, công cụ hướng dẫn cho người mù, an ninh và giám sát, nhận dạng đối tượng, nhận dạng mặt, các ứng dụng trong y học, sản xuất, hiệu chỉnh Video, và chinh phục vũ trụ Để xử lý được một bức ảnh thì phải trải qua nhiều khâu khác nhau tùy theo mục đích của việc xử lý, nhưng khâu quan trọng và khó khăn nhất đó là phân đoạn ảnh. Trong một số lượng lớn các ứng dụng về xử lý ảnh và hiển thị máy tính, phân đoạn đóng vai trò chính yếu như là bước đầu tiên trước khi áp dụng các thao tác xử lý ảnh mức cao hơn như: nhận dạng, giải thích ngữ nghĩa, và biểu diễn ảnh. Nếu bước phân đoạn ảnh không tốt thì dẫn đến việc nhận diện sai lầm về các đối tượng có trong ảnh. Phân đoạn ảnh đã và đang là một trong những vấn đề nhận được nhiều sự quan tâm trong lĩnh vực xử lý ảnh. Trong khoảng 30 năm trở lại đây đã có rất nhiều các thuật toán được đề xuất để giải bài toán này. Các thuật toán hầu hết đều dựa vào hai thuộc tính quan trọng của mỗi điểm ảnh so với các điểm lân cận của nó, đó là: sự khác nhau(dissimilarity) và giống nhau (similarity) giữa chúng. Các phương pháp dựa trên sự khác nhau của các điểm ảnh được gọi là các phương pháp biên (boundary-based methods), còn các phương pháp dựa trên sự giống nhau của các điểm ảnh được gọi là phương pháp miền (region-based methods). Tuy nhiên, cho đến nay các thuật toán theo cả hai hướng này đều vẫn chưa cho kết quả phân đoạn tốt, vì cả hai loại phương pháp này đều chỉ nắm bắt được các thuộc tính cục bộ của ảnh. Do đó, trong thời gian gần đây, việc tìm ra các thuật toán nắm bắt được các thuộc tính toàn cục của bức ảnh đã trở thành một xu hướng phổ biến. Nhận thấy, xử lý ảnh là một lĩnh vực hay và khó. Được sự khuyến khích và hỗ trợ của thầy giáo hướng dẫn, em đã chọn đề tài nghiên cứu và hệ thống một số phương pháp phân đoạn ảnh để làm luận văn tốt nghiệp. 5 </p>