Tài liệu Thu nhận ảnh

THU NHẬN ẢNH


IMAGE REPRESENTATION AND MODELING

Chương này giới thiệu quá trình thu nhận ảnh cũng như các thiết bị dùng trong hệ thống xử lý ảnh. Tiếp theo là quá trình lấy mẫu và lượng tử hoá ảnh. Đồng thời cũng giới thiệu một số phương pháp biểu diễn ảnh, các kiểu tệp và cấu trúc của chúng dùng trong lưu trữ ảnh như .IMG, .PCX,TIFF, Cuối cùng, trình bày nguyên tắc tái hiện ảnh gồm các kỹ thuật Bayer Dithering, Rylander Pattern Matrix

2.1 CÁC THIẾT BỊ THU NHẬN ẢNH VÀ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH MÀU
2.1.1 Thiết bị thu nhận ảnh
Một hệ thống xử lý ảnh có thể trang bị kèm theo các hệ thống thông tin địa lý - GIS (Geographical Information System) hay hệ MORPHO (giá khoảng7 đến 8 triệu USD) hoặc có thể là hệ thống máy tính cá nhân. Các thiết bị thu ảnh thông thường gồm máy quay (camera) cộng với bộ chuyển đổi tương tự số AD(Analog to Digital) hoặc máy quét (scanner) chuyên dụng.
Các thiết bị thu nhận ảnh này có thể cho ảnh trắng đen B/W (Black & White) với mật độ từ 400 đến 1600 dpi (dot per inch) hoặc ảnh màu 600 dpi. Với ảnh B/W mức màu z là 0 hoặc 1. Với ảnh đa cấp xám, mức xám biến thiên từ 0 đến 255. Ảnh màu, mỗi điểm ảnh lưu trữ trong 3 bytes và do đó ta có 2 [SUP]8x3[/SUP] = 2 [SUP]24[/SUP] màu (cỡ 16, 7 triệu màu).
Khi dùng scanner, một dòng photodiot sẽ quét ngang ảnh (quét theo hàng) và cho ảnh với độ phân giải ngang khá tốt. Đầu ra của scanner là ảnh ma trận số mà ta quen gọi là bản đồ ảnh (ảnh Bitmap). Bộ số hoá (digitalizer) sẽ tạo ảnh vector có hướng.
Trong xử lý ảnh bằng máy tính, ta không thể không nói đến thiết bị monitor (màn hình) để hiện ảnh. Monitor có nhiều loại khác nhau:
- CGA : 640 x 320 x 16 màu,
- EGA : 640 x 350 x 16 màu,
- VGA : 640 x 480 x 16 màu,
- SVGA: 1024 x 768 x 256 màu.
Với ảnh màu, có nhiều cách tổ hợp màu khác nhau. Theo lý thuyết màu do Thomas đưa ra từ năm 1802, mọi màu đều có thể tổ hợp từ 3 màu cơ bản: Red (đỏ), Green (lục) và Blue (lơ).
Thiết bị ra ảnh có thể là máy in đen trắng, máy in màu hay máy vẽ (plotter). Máy vẽ cũng có nhiều loại: loại dùng bút, loại phun mực.
Nhìn chung, các hệ thống thu nhận ảnh thực hiện 2 quá trình:
- Cảm biến: biến đổi năng lượng quang học (ánh sáng) thành năng lượng điện.
- Tổng hợp năng lượng điện thành ảnh.

2.1.2 Biểu diễn màu
Ánh sáng màu là tổ hợp của ánh sáng đơn sắc. Mắt người chỉ có thể cảm nhận được vài chục màu, song lại có thể phân biệt được tới hàng ngàn màu. Có 3 thuộc tính chủ yếu trong cảm nhận màu:
- Brightness: sắc màu, còn gọi là độ chói.
- Hue : sắc lượng, còn gọi là sắc thái màu.
- Saturation: độ bão hoà
Với nguồn sáng đơn sắc, độ hue tương ứng với bước sóng l. Độ bão hoà thay đổi nhanh nếu ta thêm lượng ánh sáng trắng. Hình 2.1 mô tả mối liên quan giữa các đại lượng trên và 3 màu chủ yếu R, G và B.
Với một điểm W* cố định, các kí hiệu G, R, B chỉ vị trí tương đối của các phổ màu đỏ, lục và lơ. Do sự tán sắc ánh sáng (ứng với khai triển Fourier) mà ta nhìn rõ màu. Theo Maxwell, trong võng mạc mắt có 3 loại tế bào hình nón cảm thụ 3 màu cơ bản ứng với 3 phổ hấp thụ S1(l), S2(l) và S3(l).