2. Tổng quan xử lí ảnh và biên

3. Vai trò
Có rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn và đang trở thành một ngành
quan trọng không thể thiếu.

4. Vai trò
Có rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn và đang trở thành một ngành
quan trọng không thể thiếu.

5. Các bước xử lý ảnh

6. Các khái niệm
Điểm ảnh (Picture Element): sự số hóa của một ảnh thành tập những
điểm ảnh (pixel).
Tọa độ (x,y)
Độ xám
Màu
Khoảng cách giữa các điểm ảnh được chọn sao cho mắt người cảm
nhận được sự liên tục.
Mỗi phần tử ma trận là một phần tử ảnh.

7. Độ phân giải (Resolution): số lượng điểm ảnh trên một ảnh số.
Ví dụ:
HD (720p), Full HD (1080p), Ultra HD, 4K (2160p), 5K …
Rentina: iPhone 6 Plus (401 PPI).
Các khái niệm

8. Mức xám: cường độ sang của điểm ảnh được gán bằng một giá trị số.
Thông thường mức xám: 16, 32, 64, 128, 256 → 8 bits.
Ảnh nhị phân: 2 mức đen – trắng.
Ảnh đen trắng: có 2 màu đen, trắng với độ xám khác nhau.
Ảnh màu: với hệ màu RGB, dùng 3 bytes để mô tả mức màu.
• 28*3 = 224 ≈ 16.7 triệu màu.
Các khái niệm

9. Điểm biên: điểm ảnh có sự thay đổi nhanh, đột ngột về mức xám
(hoặc màu).
Trong ảnh nhị phân, điểm đen gọi là điểm biên nếu lân cận có ít
nhất một điểm trắng.
Đường biên: tập hợp các điểm biên liên tiếp tạo thành đường biên
hay đường bao (boundary).
Ý nghĩa: công đoạn quan trọng trong phân tích, nhận dạng ảnh
(phục hồi ảnh); dùng làm đường phân cách các vùng có độ xám
(màu) khác nhau.
Các khái niệm

10. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mức xám u(x).
Đường biên lý tưởng:
Các khái niệm

11. Đường biên bậc thang (dốc):
Đường biên không trơn (thực):
Các khái niệm

12. Quy trình phát hiện biên
Do ảnh ghi thường có nhiễu nên cần dùng các biện pháp lọc nhiễu
để khử nhiễu.
Làm nổi biên sử dùng các toán tử phát hiện biên.
Định vị biên (cần loại bỏ các biên giả).
Liên kết, trích chọn biên.

13. Phân loại các kỹ thuật phát hiện biên
Phát hiện biên trực tiếp: dựa vào sự biến thiên độ sáng của điểm ảnh
để làm nổi biên bằng đạo hàm.
Đạo hàm bậc nhất: phương pháp Gradient.
Đạo hàm bậc hai: phương pháp Laplace.
Hiệu quả với các ảnh chịu nhiễu.
Phát hiện biên gián tiếp: dựa vào phép xử lý kết cấu đối tượng, sự
biến thiên nhỏ và đồng đều độ sáng của các điểm ảnh thuộc một đối
tượng. Từ ảnh đã được phân vùng, sẽ xác định đường bao.
Kỹ thuật dò biên và phân vùng ảnh là hai bài toán đối ngẫu.
Hiệu quả khi sự biến thiên về độ sáng là nhỏ.

14. Đánh giá các thuật toán
Lỗi âm: có thể thông báo tìm được biên trong khi nó tồn tại.
Lỗi dương: thông báo về một biên trong khi nó tồn tại.
Vị trí của một biên có thể có thể bị nhầm.
Các phương pháp đánh giá:
Phương pháp Pratt (1978).
Phương pháp Kitchen-Rosenfeld (1981).

15. CÁC PHƯƠNG PHÁP
PHÁT HIỆN BIÊN CỔ ĐIỂN
 PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN BIÊN TRỰC TIẾP
 PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN BIÊN GIÁN TIẾP

16.  Làm nổi biên dựa vào sự biến đổi độ sang
của điểm ảnh. Kỹ thuật chủ yếu ở đây là
kỹ thuật đạo hàm.
 Ví dụ :
 Nếu lấy đạo hàm bậc nhất của ảnh ta
có phương pháp Gradient, La bàn.
 Nếu lấy đạo hàm bậc hai của ảnh ta
có phương pháp Laplace.
Phát hiện biên trực tiếp
 Dựa vào sự biến thiên nhỏ và đồng đều độ
sang của các điểm ảnh thuộc một đối
tượng.
 Nếu các vùng của ảnh được xác định thì
đường phân ranh giữa các vùng đó chính
là biên của ảnh.
 Việc phát hiện biên và phân vùng đối
tượng là hai bài toán đối ngẫu.
Phát hiện biên gián tiếp
 Phương phát phát hiện biên trực tiếp thường sử dụng hiệu quả vì ít chịu ảnh hưởng của nhiễu.
Nhưng nếu sự biến thiên độ sáng của ảnh là không cao thì khó có thể phát hiện biên.
 Phương pháp phát hiện biên gián tiếp đạt hiệu quả cao khi cường độ sáng nhỏ. Nhưng khó cài
đặt.

17. Bước 4: liên kết và trích chọn
biên
Bước 1: Lọc nhiễu
Bước 2: Làm nỗi biên
Bước 3: Định vị biên

18. Kỹ thuật phát hiện biên Gradient
PIXEL DIFFERENCE
SEPARATED PIXEL DIFFERENCE
TOÁN TỬ ROBERT
TOÁN TỬ PREWITT
TOÁN TỬ SOBEL
TOÁN TỬ FRIE – CHEN
TOÁN TỬ BOXCAR
TOÁN TỬ TRUNCATED PYRAMID

20. Pixel difference
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

21. Separated Pixel difference
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

22. Toán tử Robert
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

23. Toán tử prewitt
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

24. Toán tử sobel
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

25. Toán tử frie – chen
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

26. Toán tử boxcar
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

27. Toán tử truncated pyramid
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

28. Các toán tử la bàn
TOÁN TỬ LA BAN KIRSH
TOÁN TỬ LA BÀN PREWITT
TOÁN TỬ LA BÀN ROBINSON 3 LEVEL
TOÁN TỬ LA BÀN ROBINSON 5 LEVEL

30. Toán tử la ban kirsh
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

31. Toán tử la bàn prewitt
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

32. Toán tử la bàn robinson 3 level
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

33. Toán tử la bàn robinson 5 level
ẢNH GỐC ẢNH BIÊN

34. Kỹ thuật phát hiện biên Laplace