Luận Văn Tìm hiểu phương pháp phân đoạn ảnh

MỞĐẦU

Xử lý ảnh (XLA) là một trong những chuyên ngành quan trọng và lâu đời

của Công nghệ thông tin. XLA được áp dụng trong nhiều lĩnh khác nhau như y học,

vật lý, hoá hoc, tìm kiếm tội phạm, Mục đích chung của việc XLA thường là: (1)

xử lý ảnh ban đầu để có được một bức ảnh mới theo một yêu cầu cụ thể; (2) phân

tích ảnh để thu được các thông tin đặc trưng trên ảnh nhằm hỗ trợ cho việc phân loại

và nhận biết ảnh; (3) phân đoạn ảnh (image segmentation) để nhận diện 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 nhiều bước, nhưng bước quan trọng và khó

khăn nhất đó 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.

Trong khoảng 30 năm trở lại đây đã có rất nhiều các thuật toán được đề xuất

để giải quyết bài toán phân đoạn ảnh. Các thuật toán hầu hết đều dựa vào hai thuộc

tính quan trọng của mỗi điểm ảnh so với các điểm lân cận của nó, đó là: sự khác

(dissimilarity) và giống nhau (similarity). Các phương pháp dựa trên sự khác nhau

của các điểm ảnh được gọi là các phương pháp biên (boundary-based methods) ,

còn các phương pháp dựa trên sự giống nhau của các điểm ảnh được gọi là phương

pháp miền (region-based methods). Tuy nhiên, cho đến nay các thuật toán theo cả

hai hướng này đều vẫn chưa cho kết quả phân đoạn tốt, vì cả hai loại phương pháp

này đều chỉ nắm bắt được các thuộc tính cục bộ (local) của ảnh. Do đó, trong thời

gian gần đây, việc tìm ra các thuật toán nắm bắt được các thuộc tính toàn cục

(global) của bức ảnh đã trở thành một xu hướng.

Mục đích chính của em là tìm hiểu và hệ thống lại các phương pháp phân

đoạn ảnh đã có theo các hướng: như phân đoạn theo ngưỡng, phân đoạn theo đường

biên và theo miền đồng nhất. Ngoài ra, trong đồ án này em cũng tìm hiểu và trình

bày thêm một phương pháp được đánh giá là hiệu quả hơn các phương pháp trước

đây. Phương pháp này dựa vào việc coi một bức ảnh như một đồ thị, sau đó định nghĩa một tính chất để so sánh giữa các cặp miền của ảnh. Thuật toán này tuân theo

một chiến lược tham lam, có thời gian chạy gần như tuyến tính, nhưng vẫn đảm bảo

được việc phân đoạn chính xác và hiệu quả.

Ngoài phần mởđầu và kết luận, luận văn được chia làm 4 chương, cụ thể nội

dung các chương như sau:

Chương 1Trình bày sơ lược về XLA, giới thiệu các giai đoạn xử lý trong một

hệ thống XLA, trong đó có bước phân đoạn ảnh. Một số khái niệm, thuật ngữ trong

XLA, nhưđiểm ảnh, mức xám, biên, được trình bày như là các khái niệm.

Chương 2 Hệ thống lại một số thuật toán phân đoạn ảnh theo các hướng:

phân đoạn theo ngưỡng, phân đoạn theo đường biên và phân đoạn theo miền đồng

nhất. Trong mỗi loại phương pháp này chúng tôi trình bày ngắn gọn phương pháp

và ưu nhược điểm của chúng.

Chương 3 Trình bày một thuật toán phân đoạn dựa trên đồ thị :Thuật toán

coi mỗi pixel là một đỉnh của đồ thị, sự khác nhau giữa hai điểm ảnh là trọng số của

cạnh nối hai đỉnh tương ứng với nhau. Thuật toán dựa theo chiến lược tham lam,

nhưng có thể nắm bắt được các thuộc tính non-local của bức ảnh. Một sốđịnh lý và

hệ quả liên quan đến thuật toán được trình bày và chứng minh ngắn gọn.

Chương 4 đưa ra các đoạn mã chương trình (code) bằng C++ mã hoá một số

thuật toán được trình bày trong luận văn.

Khi viết báo cáo này em dã cố gắng hết sức để hoàn thành công việc được

giao, song điều kiện thời gian và trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu

sót.Em mong nhận được sự góp ý của thầy giáo hướng dẫn , thầy cô giáo và bạn bè trong khoa Công nghệ thông tin để em có được những kinh nghiệm thực tế và bổ

ích để sau này có thể xây dựng được một chương trình hoàn thiện hơn.[/

Luận văn dài 59 trang, chia làm 3 chương