Xử lý ảnh số - Phân đoạn ảnh part 1

Chia sẻ: Adfgajdshd Asjdaksdak | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

153
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'xử lý ảnh số - phân đoạn ảnh part 1', công nghệ thông tin, an ninh - bảo mật phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Xử lý ảnh số - Phân đoạn ảnh part 1

Chu.o.ng 7 ˙ ’ ˆ- PHAN DOAN ANH . Trong c´c Chu.o.ng 1-3 ch´ng ta d a cung cˆ p nh˜.ng kiˆn th´.c co. ban vˆ xu. l´ anh v` ´ ´ ˙ ` ˙ y˙ ’ e’ ’ a u ¯˜ a u e u a sau d ´ trong c´c Chu.o.ng 4-6 d a giai th´ chi tiˆt c´c phu.o.ng ph´p tiˆn xu. l´ anh. ´ a` ¯˜ ˙ ’ ˙ y˙ ’ ’ ¯o a ıch ea e Phˆn c`n lai cua gi´o tr` t`m hiˆ’u c´c k˜ thuˆt t´ch thˆng tin t`. mˆt anh. Ta goi ˙ `o.˙ ’ u o˙.’ a a ınh ı eay aa o . . .c n`y l` phˆn t´ anh (image analysis). l˜nh vu a a a ıch ˙ ’ ı . Bu.´.c d` u tiˆn trong phˆn t´ anh l` phˆn d . n anh (image segmentation). a ıch ˙ ’ a ¯oa ˙ ’ o ¯ˆ a e a ` ` a ¯. ˙ ’ ˙ o˙ ’.’ Phˆn d oan anh l` chia nho mˆt anh th`nh nhiˆu th`nh phˆn theo mˆt quy luˆt n`o a a e a a o aa . . .c d ˆ chia nho n`y phu thuˆc v`o vˆ n d` cˆn giai quyˆt. Viˆc phˆn d n s˜ o a a ¯ˆ ` ´ ea ´ ˙a ’ ˙ ’ d ´. M´ ¯o ¯o u e e a ¯oa e . . . . . .ng lai nˆu c´c vˆt thˆ’ cˆn t´ch d a d u.o.c c´ch ly. Chˇng han, trong c´c u.ng dung ˙ ` a ¯˜ ¯ . a ˙ ’ ´ d` u .eaa ea a a´ . . . .´.i d ˆ t t`. m´y bay do th´m, ngo`i nh˜.ng th´. kh´c, vˆ n d` quan ´ ´e x´c d .nh muc tiˆu du o ¯a u a a ¯i e a a u ua a ¯ˆ . tˆm l` x´c d .nh c´c loai xe trˆn mˆt d u.`.ng phˆ. Bu.´.c d` u tiˆn l` t´ch con d .`.ng ´ a a a ¯i a e o ¯o o o ¯ˆ a e aa ¯u o . . .o.ng c´ k´ch thu.´.c gˆn v´.i ´ o` ˙˙ ’’ n`y ra khoi anh v` sau d ´ phˆn d . n n´ th`nh c´c d oi tu . a a ¯o a ¯oa o a a ¯ˆ oı ao k´ch thu.´.c s cua chiˆc xe. Ch´ng ta s˜ khˆng phˆn d . n nh˜.ng d oi tu.o.ng c´ k´ch ´ ´ ˙ ’ ı o e u eo a ¯oa u ¯ˆ oı . .´.c sai kh´c nhiˆu so v´.i s c˜ng nhu. khˆng phˆn d oan c´c th`nh phˆn nˇ m ngo`i ` ` ` thu o a e o u o a ¯. a a aa a d ai lˆ. ¯. o . Phˆn d oan anh l` mˆt trong nh˜.ng b`i to´n quan trong v` kh´ nhˆ t trong phˆn ´ a ¯. ˙ ’ ao u aa aoa a . . t´ anh tu. d ˆng v` n´ cho ph´p tr´ ra t`. anh c´c d oi tu.o.ng quan tˆm cho c´c giai ´ ıch ˙ ’ u˙’ . ¯o ıo e ıch a ¯ˆ a a . . . l´ vˆ sau, chˇng han miˆu ta v` nhˆn dang. Tiˆn tr`nh phˆn t´ anh th`nh ˙ ’ d oan xu y ` ´ ˙ ’ e ˙a a ’ a ıch ˙ ’ ¯. e a e ı a . . . cˆng hay thˆ t bai phu thuˆc v`o qu´ tr` phˆn d . n. V` l´ do n`y, ta thu.`.ng khao ´ ˙ ’ o a. oa a ınh a ¯oa ıy a o . . .o.c mˆt anh d .o.c phˆn d oan tˆt. s´t cˆ’n thˆn d e’ c´ d u . ˙ ˙ ´ o˙ .’ aa a ¯ˆ o ¯ ¯u . a ¯. o . Thuˆt to´n phˆn d oan anh d .n sˇc n´i chung du.a trˆn mˆt trong hai d ac tru.ng ´ a ¯. ˙ ’ a a ¯o a o e o ¯ˇ . . . . . ban cua gi´ tri x´m: gi´n d oan v` tu.o.ng tu.. Trong pham tr` th´. nhˆ t, ch´ng ta ´ co ˙ ’ ˙ ’ a .a a ¯. a uu a u . . 195
phˆn d oan du.a trˆn su. thay d o’i khˆng liˆn tuc cua m´.c x´m, v´ du nhu. t´ch c´c d iˆ’m ˙ ˙ e.˙ ’ a ¯. e. ¯ˆ o ua ı. a a ¯e . .`.ng v` biˆn (edges) trong mˆt anh. C´ch tiˆp cˆn ch´ trong pham ´. o˙ .’ cˆ lˆp, t´ch c´c d u o oa a a¯ ae a ea ınh . . . hai du.a trˆn co. so. tao ngu.˜.ng, tˇng v`ng l´.n lˆn, chia ra v` ho.p lai. C´c d ˇc ˙. ’ tr` th´ uu e o a u oe a. . a ¯a . . .ng n`y c´ thˆ’ ´p dung cho ca anh t˜ v` anh d ong (dynamic image/time varying). ˙a ˙˙ ’’ ˙ ’ tru aoe ınh a ¯ˆ . . .`.ng ho.p sau chuyˆ’n d ong d .o.c d`ng nhˇ m d .a ra nh˜.ng go.i y ˙ ` Tuy nhiˆn, trong tru o e e ¯ˆ ¯u . u a ¯u u .´ . . dˆ’ cai thiˆn c´c thuˆn to´n phˆn d oan. ˙’ ¯e ˙ ea a a a ¯. . . C´c phu.o.ng ph´p d .o.c tr` b`y trong chu.o.ng, mˇc d` c`n xa v´.i viˆc nghiˆn a a ¯u . ınh a a uo oe e . . .u to`n diˆn, l` nh˜.ng k˜ thuˆt chung thu.`.ng d`ng trong thu.c tˆ. ´ c´ u a eau y a o u .e . . 7.1 Ph´t hiˆn gi´n d . n a e a ¯oa . Trong muc n`y ch´ng ta nghiˆn c´.u mˆt sˆ k˜ thuˆt co. ban nhˇ m ph´t hiˆn su. gi´n ` .´ ˙ ’ .a u eu ooy a a a e.a . . .o.ng ph´p thu.`.ng d oan trong anh, d ´ l` t´ch d e’m, t´ch d`ng v` t´ch biˆn. C´c phu ˙ ˙ ’ ¯. ¯o a a ¯iˆ a o aa e a a o d u.o.c ´p dung dˆ’ ph´t hiˆn c´c t´ chˆ t n`y du.a trˆn c´c mˇt na khˆng gian c´ k´ch ˙ ´ ¯.a ¯e a e a ınh a a ea a.o oı . . . . .´.c nho nhu. d ˜ d` cˆp trong Phˆn 4.1. Dˆ’ thuˆn tiˆn, ta s˜ biˆ’u diˆn d ap u.ng cua -e˙ ˙ ˜ ¯´ ´ ` ˙ ’ ˙ ’ thu o ¯a ¯ˆ a e. a a e ee e . . mˇt na tai mˆi vi tr´ cua anh du.´.i dang vector. ˜ o.ı˙˙ ’’ a .. o. . Gia su. w1, w2 , . . . , w9 l` c´c hˆ sˆ cua mˇt na W trong H` 7.1 v` z1, z2, . . . , z9 .´’ ˙˙ ’’ aa eo ˙ a. ınh a . l` c´c m´.c x´m tu.o.ng u.ng du.´.i mˇt na tai (x, y ). aa ua ´ o a .. . w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9 H` 7.1: Mˇt na k´ch thu.´.c 3 × 3. ınh a .ı o . -a Dˇt . w := (w1 , w2, . . . , w9)t , z := (z1, z2, . . . , z9)t . Khi d ´, d ap u.ng cua mˇt na W tai mˆt d iˆ’m bˆ t k` (x, y ) trong anh l` ˙ ´ ˙ ’ ˙ ’ ¯o ¯´ ´ a. o ¯e ay a . . . R(x, y ) := w, z = w1 z1 + w2 z2 + · · · + w9 z9. 196
T´ch d iˆ’m ˙ 7.1.1 a ¯e Vˆ n d` ph´t hiˆn v` phˆn d . n c´c d iˆ’m cˆ lˆp trong anh nhˇ m khu. nhiˆu v` phˆn ˙ ` ˜aa ´e ˙ ’ ˙ ’ a ¯ˆ a e a a ¯oa a ¯ e oa a e . . .o.c su. dung d e’ ph´t hiˆn c´c d e’m cˆ lˆp c´ ˙ ˙ ` ˙˙˙ ’’’ ˙. ’ t´ch c´c phˆn nho cua anh. Mˇt na d u . ı a a a .¯ ¯ˆ a e a ¯iˆ oa o . . . dang trong H` 7.2. ınh . −1 −1 −1 −1 8 −1 −1 −1 −1 H` 7.2: Mˇt na ph´t hiˆn c´c d e’m cˆ lˆp trong v`ng thuˆn nhˆ t. ˙ ` ´ ınh a. a e a ¯iˆ oa u a a . . . Dˆ d`ng thˆ y rˇ ng, trong v`ng c´ m´.c x´m hˇ ng, d ap u.ng cua mˇt na tai d o ˜a a` ` ´a ˙ ’ e u oua a ¯´ ´ a . . ¯´ . ` ng 0. Ngu.o.c lai, nˆu mˇt na d u.o.c d ˇt tai mˆt d iˆ’m cˆ lˆp (cu.`.ng d o tai d o l´.n ˙ ´ bˇa e a . ¯ . ¯a . o ¯e oa o ¯ˆ . ¯´ o .. . . . . . .n nˆn) th` kˆt qua R(x, y ) > 0. Vˆ nguyˆn l´, c´ch biˆ’u diˆn n`y d d ˆ chˆnh lˆch ˙ ˜ a ¯o ¯o e ho ` ´ ` ˙ ’ e ıe e eya e e e . . .a d iˆ’m tˆm v` c´c lˆn cˆn cua n´. Tu. tu.o.ng chu d ao l` m´.c x´m cua ˙a ´ ˙o ’ ˙ ’ ˙ ¯. a u a ’ ˙ ’ c´ trong sˆ gi˜ ¯ e o. ou aa a a . .i c´c m´.c x´m trong lˆn cˆn cua n´. Trong thu.c tˆ, d iˆ’m cˆ lˆp ho`n to`n kh´c v´ a ˙ ´ ˙o ’ ¯e oa a a ao ua aa .e . . khi chı quan tˆm d e n nh˜.ng d ´p u.ng manh, ch´ng ta n´i d e’m (x, y ) d u.o.c t´ch tai vi ˙ ´ ˙ ’ a ¯ˆ u ¯a ´ u o ¯iˆ ¯. a . .. ´ tr´ m` mˇt na tˆp trung nˆu ı a a .a e . . R(x, y ) > T, trong d o T > 0 l` ngu.˜.ng. ¯´ a o 7.1.2 T´ch d`ng a o M´.c tiˆp theo l` t´ch c´c d`ng trong anh. X´t c´c mˇt na trong H` 7.3. ´ ˙ ’ u e aa ao ea a. ınh . Khi mˇt na th´. nhˆ t chuyˆ’n d ong chung quanh mˆt anh, th` n´ s˜ t´c d ong ˙ ´ o˙ .’ a.u a e ¯ˆ ı o e a ¯ˆ . . . .i nˆn cˆ d inh, t´c d ong s˜ cu.c d ai trˆn c´c d`ng d qua manh lˆn c´c d`ng ngang. V´ ` o ¯. oe´ eao a ¯ˆ e . ¯ . e a o ¯i . . .a cua mˇt na. Tu.o.ng tu., mˇt na th´. hai d ap u.ng manh v´.i c´c d`ng ho.p ˙ ’ h`ng gi˜ a u a. a.u ¯´ ´ oao . . . . . .i truc x g´c 450 ; mˇt na th´. ba u.ng v´.i c´c d`ng thˇng du.ng; v` mˇt na th´. tu. ˙’ v´ o o a.u ´ oao a ¯´ aa.u . . . .i c´c d`ng ho.p v´.i truc x g´c −450 . v´ a o o o o . . K´ hiˆu Ri , i = 1, . . . , 4, l` d ´p u.ng tu.o.ng u.ng v´.i mˇt na th´. i. Diˆ’m (x, y ) cua o a . u -e ˙ ˙ ’ ye a ¯a ´ ´ . . .o.c goi l` th´ ho.p ho.n v´.i d`ng theo hu.´.ng i nˆu |R | > |R |, i = j. ´ ˙ ’ anh d . . a ıch . ¯u oo o e i j 197
−1 −1 −1 −1 −1 2 2 2 2 −1 2 −1 −1 −1 −1 2 −1 −1 +450 D`ng ngang o −1 2 −1 2 −1 −1 −1 2 −1 −1 2 −1 −1 2 −1 −1 −1 2 D`ng du.ng −450 o ¯´ H` 7.3: C´c mˇt na ph´t hiˆn d`ng. ınh a a. a eo . . 7.1.3 T´ch biˆn a e Mˇc d` t´ch d`ng v` t´ch d e’m l` c´c phˆn cua phˆn d . n, viˆc t´ch biˆn n´i chung ˙ ` ˙ ’ a ua o a a ¯iˆ a a a a ¯oa ea eo . . l` kh´c hˇn. N´ d u.o.c su. dung nhˇ m t´ch d o khˆng liˆn tuc cua m´.c x´m. Nguyˆn ˙ ’ ` o¯ . ˙ . ’ ˙ ’ aaa a a ¯ˆ o e. ua e . .ng dung thu.c nhˆn l` c´c d iˆ’m cˆ lˆp v` c´c d`ng manh ´t khi xuˆ t hiˆn trong c´c u ˙ ´e ˙ ’ı a a a ¯e oa aa o a a´ . . . . ´ tˆ. e Co. so. cua viˆc t´ch biˆn ˙˙ ’’ ea e . Nhˇc lai rˇ ng, biˆn l` phˆn cua anh liˆn kˆt gi˜.a hai v`ng c´ m´.c x´m tu.o.ng d oi a.` ´ ea` ´u ´ ˙˙ ’’ a a ee u oua ¯ˆ kh´c nhau. Ta gia thiˆt c´c v`ng n`y d u thuˆn nhˆ t sao cho di chuyˆ’n gi˜.a hai v`ng ˙ ´ ` ´ ˙ ’ a ¯˙ ’ a eau a a e u u .o.c x´c d inh trˆn co. so. m´.c x´m khˆng liˆn tuc. Nˆu gia thiˆt n`y khˆng c´ thˆ’ d u . a ¯. ˙ ´ ´ ˙ua ’ ˙ ’ o e¯ e o e. e ea o dung, ch´ng ta s˜ ´p dung c´c k˜ thuˆt phˆn d oan d .o.c d` cˆp trong c´c Phˆn 7.3 ` ¯´ u ea ay a a ¯ . ¯u . ¯ˆ a e. a a . . v` 7.4. a 198
To´n tu. Gradient ˙’ a fx . Ta thu.`.ng xˆ p xı biˆn d o cua to´n tu. gradient f bo.i ´ ´’ a ˙ e ¯ˆ ˙ .’ a˙ ’ ˙ ’ Nhˇc lai l` a.a f := o fy f |fx | + |fy |. Hu.´.ng cua vector gradient c˜ng l` mˆt d ai lu.o.ng quan trong. K´ hiˆu α(x, y ) ˙ ’ o u a o ¯. ye . . . . .p bo.i vector f (x, y ) v` truc ho`nh, t´.c l` ˙ ’ l` g´c ho ao . a. a ua fy tan[α(x, y )] = . fx Trong tru.`.ng ho.p r`.i rac, c´ mˆt sˆ c´ch d e’ t´nh c´c d . o h`m riˆng fx v` fy ; ˙ .´ o .o. o o o a ¯ˆ ı a ¯a a e a . f (xem Phˆn 4.3.3). ` a˙ ’ v` do d ´ suy ra to´n tu a ¯o a Phu.o.ng ph´p Roberts a fx := f (x, y ) − f (x + 1, y + 1) = z5 − z9, fy := f (x + 1, y ) − f (x, y + 1) = z6 − z8. Phu.o.ng ph´p Sobel a fx := (z7 + 2z8 + z9) − (z1 + 2z2 + z3 ), fy := (z3 + 2z6 + z9) − (z1 + 2z4 + z7 ). Nhˆn x´t 7.1.1 (i) Su. dung c´c mˇt na k´ch thu.´.c 3 × 3 trong t´nh to´n c´ lo.i (tˇng ˙. ’ a e a a .ı o ı a o. a . . d ˆ min cua anh) ho.n c´c to´n tu. k´ch thu.´.c 2 × 2. ¯o . ˙ ˙ ’’ a ˙ı ’ a o . (ii) Dˆ d`ng thˆ y rˇ ng, c´c d . o h`m riˆng fx v` fy trong phu.o.ng ph´p Sobel x´c d .nh ˜a ´` e aa a ¯a a e a a a ¯i tu.o.ng u.ng bo.i anh f v` c´c mˇt na gradient trong H`nh 7.4 Ch´ y rˇ ng, c´c mˇt na u´ ` ˙˙ ’’ ´ aa a. ı a a a. . . .o.ng 0, do d o v`ng thuˆn nhˆ t f = const qua biˆn d o’i n`y c´ gi´ n`y c´ tˆ’ng trong lu . ˙ ˙ ` ´ ´ a oo ¯´ u a a e ¯ˆ a o a . tri x´m 0. .a Nhu. nhˆn x´t trˆn, viˆc l`m nˆ’i d u.`.ng biˆn d u.o.c thu.c hiˆn bˇ ng c´ch t´ d ´p ˙ .` aee ea o¯o e¯. ea a ınh ¯a . . . u.ng cua anh v´.i c´c mˇt na gradient n`o d o. Dˆ’ khao s´t tˆ t ca c´c hu.´.ng c´ thˆ’ a ¯´ - e ˙ ˙ ´’ ˙˙ ’’ ˙ aa ˙a ’ ´ oa a. o oe . .o.c su. dung, mˆi mˇt na x´c ˜ trong viˆc x´c d inh biˆn, t´m mˇt na gradient v`ng d u . ˙ . ’ e a ¯. e a a. o ¯ o a .a . . . .o.ng u.ng cu.`.ng d ˆ biˆn doc theo mˆt trong t´m hu.´.ng. Bˆn kiˆ’u cua c´c mˇt ˙’ ´ e˙a d inh tu ¯. ´ o ¯o e . o a o o a . . . .o.c liˆt kˆ trong c´c H` 7.5, 7.6, 7.7 v` 7.8. na loai n`y d . e e a ¯u a ınh a .. . 199