Đồ Án Tìm hiểu thuật toán xác định ngưỡng để phân đoạn ảnh. Thử nghiệm với ảnh đa mức xám

I/ Tổng quan về lý thuyết:
1.Giới thiệu sơ lược:
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. Với 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.
- Một số kỹ thuật khác
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:
· 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.
· 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.

Ở trong bài toán này,em giải quyết việc làm rõ đường biên dựa trên cơ sở ngưỡng.
2.Thuật toán
Ở trong chương trình em đã tìm hiểu và cài đặt 6 thuật toán chọn ngưỡng tự động : Isodata threshold(interactive threshold) , Adaptive threshold , Partition ,
Background-Sysmertry , Triangle threshold , Otsu method.
a/ Isodata thresholding:
Bước 1: Chọn một ước lượng khởi tạo cho ngưỡng T ví dụ T=L/2
Bước 2: Phân đoạn ảnh sử dụng T. Điều này sẽ tạo ra 2 nhóm điểm ảnh:
G[SUB]1[/SUB] bao gồm tất cả các điểm ảnh với mức xám giá trị > T.
G[SUB]2[/SUB] bao gồm tất cả các điểm ảnh với mức xám giá trị <= T.
Bước 3: Tính giá trị mức xám trung bình m1, m2 cho những điểm ảnh trong vùng G[SUB]1[/SUB], G[SUB]2[/SUB].
Bước 4: Tính một giá trị ngưỡng mới:
Tnew=1/2 * (m1 + m2)
Bước 5: Lặp lại các bước từ 2 đến 4 cho đến khi sự chênh lệch trong T trong sự lặp lại liên tiếp nhỏ hơn giá trị được định nghĩa trước T[SUB]0[/SUB]. (trong bài T[SUB]0[/SUB] = 0.01).