Luận Văn Phân đoạn ảnh dựa trên phương pháp phát hiện biên

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Phân đoạn ảnh dựa trên phương pháp phát hiện biên


Mục lục
Mục lục 0
DANH MỤC HÌNH ẢNH 0
LỜI CÁM ƠN . 1
MỞ ĐẦU 2
Chương 1. GIỚI THIỆU 3
1.1 Tổng quan về xử lý ảnh 3
1.1.1 Giới thiệu về xử lý ảnh 3
1.1.2 Các bước cơ bản của xử lý ảnh . 4
1.1.2.1 Thu nhận ảnh 4
1.1.2.2 Tiền xử lý 4
1.1.2.3 Phân đoạn ảnh 5
1.1.2.4 Biểu diễn và mô tả 5
1.1.2.5 Nhận dạng và nội suy ảnh . 6
1.2 Các khái niệm cơ bản về xử lý ảnh 6
1.2.1 Điểm ảnh 6
1.2.2 Mức xám . 6
1.2.3 Biên . 7
1.2.4 Láng giềng 7
1.2.5 Vùng liên thông 7
Chương 2 PHÂN ĐOẠN ẢNH VÀ BIÊN 8
2.1 Tổng quan về phân đoạn ảnh . 8
2.2 Tổng quan về biên . 9
2.2.1 Biên và các kiểu biên cơ bản . 9
2.2.1.1 Biên lý tưởng 9
2.2.1.2 Biên dốc 10
2.2.1.3 Biên không trơn 11
2.2.2 Vai trò của biên trong nhận dạng 12
Chương 3. MỘT SỐ KĨ THUẬT PHÂN ĐOẠN ẢNH . 14
3.1 Phân đoạn ảnh dựa vào ngưỡng . 14
3.1.1 Giới thiệu . 14
3.1.2 chọn ngưỡng cố định . 15
3.1.3 Chọn ngưỡng trên lược đồ(Histogram) . 15
3.1.3.1 Thuật toán đẳng liệu . 15
3.1.3.2 Thuật toán đối xứng nền . 16
3.1.3.3 Thuật toán tam giác 17
3.1.3.4 Chọn ngưỡng đối với Bimodal Histogram . 18
3.2 Phân đoạn theo miền đồng nhất . 19
3.3.1 Giới thiệu . 19
3.3.2 Phương pháp tách cây tứ phân . 19
3.3.3 Phương pháp phân vùng bởi hợp 23
3.3.4 phương pháp tổng hợp. 24
Chương 4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN BIÊN . 26
4.1 Phân loại các kĩ thuật phát hiện biên 26
4.1.1 Phương pháp phát hiện biên trực tiếp 26
4.1.2 Phương pháp phát hiện biên gián tiếp . 26
4.1.3 Quy trình phát hiện biên 27
4.2. Kỹ thuật phát hiện biên Gradient . 27
4.2.1 Toán tử Sobel . 28
4.2.2 Toán tử Prewitt 30
4.3 Các toán tử la bàn . 31
4.3.1 Toán tử Kirsh . 31
4.3.2 Toán tử la bàn Prewitt . 33
4.4 Kĩ thuật phát hiện biên Laplace 34
4.5 Phương pháp phát hiện biên Canny 36
4.5.1 Cơ sở lý thuyết thuật toán . 36
4.5.2 Hoạt động của thuật toán . 38
4.6 Toán tử Robert(1965) . 43
Kết luận .
TÀI LIỆU THAM KHẢO 46


MỞ ĐẦU
Trong thời đại hiện nay, công nghệ thông tin có sự phát triển mạnh mẽ về
mọi mặt. Cũng chính nhờ sự phát triển này đã góp phần rất lớn trong việc thúc
đẩy sự phát triển của các ngành khác như: giáo dục, y tế, quốc phòng an ninh,
giải trí, Những năm gần đây, phần cứng máy tính đã dần trở nên mạnh mẽ cả
về năng lực xử lý lẫn dung lượng lưu trữ vì thế mà các lĩnh vực phần mềm cũng
được phát triển theo đặc biệt là lĩnh vực xử lý ảnh.
Phân đoạn ảnh để nhận biết được các thành phần trong ảnh nhằm hiểu
được kết cấu của bức ảnh ở mức độ cao hơn. Để xử lý được một bức ảnh thì phải
trải qua rất nhiều bước nhưng quan trọng và khó khăn nhất là phân đoạn 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 có nhiều các tiếp cận, một trong những cách tiếp cận đó là
phát hiện biên ảnh trước.


Chương 1. GIỚI THIỆU
1.1 Tổng quan về xử lý ảnh
1.1.1 Giới thiệu về xử lý ảnh
Con người thu nhận thông tin qua các giác quan trong đó thị giác đóng vai
trò quan trọng nhất. Sự phát triển nhanh của phần cứng máy tính, xử lý ảnh và đồ
hoạ đã phát triển mạnh mẽ và ngày càng có nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Xử
lý ảnh đóng một vai trò quan trọng trong tương tác người máy.
Quá trình xử lý nhận dạng ảnh là một quá trình thao tác nhằm biến đổi một
ảnh đầu vào để cho ra một kết quả mong muốn. Kết quả đầu ra của một quá trình
xử lý ảnh có thể là một ảnh "tốt hơn" hoặc một kết luận.
Hình 1.1. Quá trình xử lý ảnh
Như vậy mục đích của việc xử lý ảnh được chia ra làm hai phần:
Biến đổi, xử lý ảnh ban đầu để cho ra một ảnh mới tốt hơn một mong
muốn của người dùng.
Phân tích ảnh để thu được thông tin nào đó giúp cho việc phân loại và nhận
biết ảnh, từ ảnh đầu vào mà có những nhận xét, kết luận ở mức cao hơn, sâu hơn .
Ảnh ban đầu Xử lý ảnh
Ảnh kết quả
Kết luận
4
1.1.2 Các bước cơ bản của xử lý ảnh
Quá trình xử lý một ảnh đầu vào nhằm thu được một ảnh mong muốn ở
đầu ra phải trải qua nhiều bước khác nhau. Thông thường các bước cơ bản xử lý
ảnh được thể hiện thông qua “Hình 1.2”
Hình 1.2 Các bước cơ bản trong qua trình xử lý ảnh
1.1.2.1 Thu nhận ảnh
Đây là bước đầu tiên trông quá trình xử lý ảnh, ảnh được thu từ các thiết
bị như máy ảnh, máy quét.
1.1.2.2 Tiền xử lý
Ở đây ảnh được cải thiện về độ tương phản, khử nhiễu, khôi phục ảnh, nắn
chỉnh hình học Với mục đích làm cho chất lượng ảnh trở lên tốt hơn, chuẩn bị


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Lương Mạnh Bá,Nguyễn Thanh Thủy ,Nhập môn xử lý ảnh số,NXB Khoa học và
kỹ thuật, Hà Nội.
2. Võ Đức Khánh(2003), Giáo trình xử lý ảnh ,NXB Thống kê, HàNội
Tiếng Anh
3. Advanced Edge Detection Techniques in Computational Vision:
http://www.cpsc.ucalgary.ca/Research/vision/501/edgdetect.pdf.
[4]A.A.Alshennawy, A.A.Aly,"Edge Detection in Digital Images Using Fuzzy
Logic Technique", World Academy of Science, Engineering and Technology 51
2009.
4. Canny, J., “A Computational Approach to Edge Detection”, IEEE Trans.
Pattern Analysis and Machine Intelligence, 8:679-714, November 1986.
5. M.Abdulghafour,”Image segmentation using Fuzzy logic and genetic algorithms”,
Journal of WSCG, vol. 11, no.1, 2003.
6. M.Paulinas, A.Usinskas, “A Survey of Genetic Algorithms Applications for
Image Enhancement and Segmentation”, Information Technology and Control,
Vol.36, No.3, pp.278-284,2007.
7. N. Senthilkumaran, R. Rajesh, "Edge Detection Techniques for Image
Segmentation and A Survey of Soft Computing Approaches", International
Journal of Recent Trends in Engineering, Vol. 1, No. 2, PP.250-254, May 2009.
8. N. Senthilkumaran, R. Rajesh, “Edge Detection Techniques for Image
Segmentation - A Survey”, Proceedings of the International Conference on
Managing Next Generation Software Applications (MNGSA-08), 2008, pp.749-760.
9. Salem Saleh Al-amri et. Al., Image Segmentation by Using Edge
Detection, IJCSE, Vol. 02, No. 03, 2010, 804-807