Đồ Án Phân đoạn ảnh trên cơ sở làm rõ đường biên sử dụng một số toán tử tiêu biểu (Sobel, Robert, Prewitt…

I. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
Phân đoạn ảnh là bước then chốt trong xử lý ảnh. Giai đoạn này nhằm phân tích ảnh thành những thành phần có cùng tính chất nào đó dựa theo biên hay các vùng liên thông. Tiêu chuẩn để xác định các vùng liên thông có thể là cùng mức xám, cùng màu hay cùng độ nhám .
Dựa vào đặc tính vật lý của ảnh, người ta có nhiều kỹ thuật phân đoạn : phân đoạn dựa theo miền liên thông gọi là phân đoạn dựa theo miền đồng nhất hay miền kề ; phân đoạn dựa vào biên gọi là phân vùng biên. Ngoài ra còn có các kỹ thuật phân đoạn khác dựa vào biên độ, phân đoạn dựa theo kết cấu.
Nhìn chung về mặt toán học người ta coi điểm biên của ảnh là điểm có sự biến đổi đột ngột về độ xám.
Phát hiện biên một cách lý tưởng là xác định được tất cả các đường bao trong các đối tượng. Định nghĩa toán học của biên ở trên là cơ sở cho các kỹ thuật phát hiện biên. Điều quan trọng là sự biến thiên giữa các điểm ảnh là nhỏ, trong khi đó biến thiên độ sáng của điểm biên (khi qua biên) lại khá lớn. Xuất phát từ cơ sở này người ta thường sử dụng 2 phương pháp phát hiện biên sau:
ã Phương pháp phát hiện biên trực tiếp: phương pháp này nhằm làm nổi đường biên dựa vào biến thiên về giá trị độ sáng của điểm ảnh. Kỹ thuật chủ yếu là dùng kỹ thuật đạo hàm. Nếu lấy đạo hàm bậc nhất của ảnh ta có phương pháp Gradient, nếu lấy đạo hàm bậc 2 ta có kỹ thuật Laplace.
ã Phương pháp gián tiếp: Nếu bằng cách nào đấy ta phân ảnh thành các vùng thì đường phân ranh giữa các vùng đó chính là biên.
Phương pháp gradient là phương pháp dò biên cục bộ dựa vào cực đại của đạo hàm bậc nhất. Trong phương pháp Gradient người ta chia nhỏ thành 2 kỹ thuật:
- Kỹ thuật Gradient dùng toán tử Gradient, lấy đạo hàm theo một hướng;
- Kỹ thuật la bàn dùng toán tử la bàn, lấy đạo hàm theo 8 hướng: Bắc, Nam, Đông, Tây, Đông Bắc, Tây Bắc, Đông Nam, Tây Nam.
Trong chương trình minh họa phân đoạn ảnh dựa vào kỹ thuật Gradient sử dụng một số toán tử tiêu biểu: Sobel, Robert, Prewitt.