Màu hóa ảnh và ứng dụng.

- Màu hóa ảnh và ứng dụng 1 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.
- KHÁI QUÁT VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ PHÂN ĐOẠN ẢNH.
- Giới thiệu về xử lý ảnh.
- Tổng quan về phân đoạn ảnh.
- Nhận dạng ảnh.
- Các định dạng cơ bản trong xử lý ảnh.
- MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÂN ĐOẠN ẢNH.
- Phân đoạn ảnh dựa vào ngƣỡng.
- 19 Màu hóa ảnh và ứng dụng 2 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 2.1.3.4.
- Phân đoạn ảnh dựa vào đồ thị.
- Phân đoạn dựa vào đồ thị.
- GIẢI THUẬT MÀU HÓA ẢNH ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG.
- Giải thuật lan tỏa màu.
- Màu hóa ảnh nhanh sử dụng giải thuật hòa trộn sắc độ.
- 49 Màu hóa ảnh và ứng dụng 3 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1.
- Các bƣớc cơ bản trong xử lý ảnh.
- Ví dụ về nhận dạng các vùng ảnh.
- Ảnh quả ớt trƣớc và sau màu hóa, và ảnh mặt nạ đƣợc sử dụng trên ứng dụng.
- Ảnh Karlmax trƣớc và sau màu hóa, và ảnh mặt nạ đƣợc sử dụng trên ứng dụng.
- 46 Màu hóa ảnh và ứng dụng 4 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 LỜI CAM ĐOAN Luận văn Thạc sĩ “Màu hóa ảnh và ứng dụng”, chuyên ngành Công nghệ thông tin là công trình của cá nhân tôi đƣợc phát triển mở rộng từ các luận văn trƣớc đó hƣớng dẫn bởi TS Lã Thế Vinh [3,4].
- Ngày 14 tháng 9 năm 2015 Tác giả luận văn Vũ Tuấn Minh Màu hóa ảnh và ứng dụng 5 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 MỞ ĐẦU 1.
- Hiện nay, sự xuất hiện các thiết bị, phƣơng tiện thu nhận, hiển thị có tốc độ xử lý cao đã tạo tiền đề cũng nhƣ động lực để phát triển phần mềm, đặc biệt là lĩnh vực xử lý ảnh - một lĩnh vực có rất nhiều ứng dụng trong thực tế nhƣ mô phỏng, nhận dạng, nén và lƣu trữ.
- Đơn giản nhƣ là thay đổi màu tóc, màu quần áo của đối tƣợng trong ảnh theo ý muốn.
- Ngƣời dùng mong muốn có một ứng dụng đơn giản và dễ sử dụng.
- Các ứng dụng về việc này đã có nhiều nhƣng đa phần là việc tô màu bằng tay và chƣa tiến hành một cách tự động.
- Việc bóc tách và thay đổi màu ảnh là cơ sở tạo ra nhiều ứng dụng trong xử lý ảnh ví dụ nhƣ các ứng dụng giải trí, các ứng dụng nén ảnh, các ứng dụng khôi phục màu ảnh… Đề tài “Màu hóa ảnh và ứng dụng” nhằm nghiên cứu, đánh giá một số giải thuật khả thi để thực hiện nội dung nói trên.
- Mục tiêu của đề tài Đề tài tập trung nghiên cứu và ứng dụng giải thuật màu hóa ảnh vào các bức ảnh số, có thể là ảnh xám hoặc ảnh màu.
- Từ đó, phân tích, đánh giá ƣu, nhƣợc điểm của các giải thuật màu hóa ảnh dựa trên ảnh nguyên gốc theo ý muốn của ngƣời dùng.
- Tìm hiểu các khái niệm liên quan đến ảnh số và xử lý ảnh số.
- Màu hóa ảnh và ứng dụng 6 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 - Tìm hiểu, phân tích các kỹ thuật phân đoạn ảnh.
- Nghiên cứu, phân tích các giải thuật màu hóa ảnh hiện có.
- đề xuất giải thuật màu hóa ảnh thích hợp, hiệu quả.
- So sánh giải thuật đề xuất với các giải thuật hiện có.
- Đánh giá kết quả đạt đƣợc khi thử nghiệm ứng dụng với các bộ dữ liệu thử.
- Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu, mô tả các giải thuật màu hóa ảnh, các thành phần liên quan đến việc xử lý ảnh, đánh giá hiệu quả của giải thuật.
- Đánh giá hiệu quả của giải thuật đề xuất dựa trên phần mềm thử nghiệm.
- Tổng hợp các tài liệu lý thuyết về ảnh số, phân đoạn, xử lý ảnh số.
- Kết quả dự kiến - Thể hiện đƣợc sự đa dạng của các ứng dụng trong xử lý ảnh, tính hiệu quả khi áp dụng các giải thuật màu hóa ảnh vào bài toán thực tế.
- Đánh giá đƣợc hiệu quả của giải thuật đề xuất.
- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Áp dụng giải thuật đề xuất, phần mềm vào việc tự động màu hóa các bức ảnh, thay thế cách tô màu thủ công.
- Giải thuật màu hóa ảnh không chỉ áp dụng vào việc tô màu ảnh đen trắng, ảnh xám mà còn có thể áp dụng vào việc thay đổi màu ảnh, nén ảnh.
- Vì vậy Màu hóa ảnh và ứng dụng 7 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là nền tảng và cơ sở để tiếp tục nghiên cứu về sau.
- Kết quả của đề tài là các giải thuật màu hóa ảnh đƣợc đề xuất, các kết quả so sánh và đánh giá giải thuật đề xuất, thử nghiệm phần mềm màu hóa ảnh tự động có tính dễ sử dụng, đơn giản.
- Khái quát về xử lý ảnh và phân đoạn ảnh Chƣơng 2.
- Một số kỹ thuật phân đoạn ảnh Chƣơng 3.
- Giải thuật màu hóa ảnh đề xuất Chƣơng 4.
- Thử nghiệm và đánh giá, ứng dụng thực tế Màu hóa ảnh và ứng dụng 8 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 CHƢƠNG 1.
- KHÁI QUÁT VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ PHÂN ĐOẠN ẢNH 1.1.
- Giới thiệu về xử lý ảnh Xử lý ảnh là một lĩnh vực mang tính khoa học và công nghệ.
- Xử lý ảnh có quan hệ mật thiết với nhận thức về ảnh của con ngƣời.
- Cũng nhƣ xử lý dữ liệu hình ảnh bằng đồ hoạ, việc xử lý ảnh số là một lĩnh vực của tin học ứng dụng.
- Việc xử lý dữ liệu bằng đồ hoạ đề cập đến những ảnh nhân tạo, các ảnh này đƣợc xem xét nhƣ là những cấu trúc dữ liệu và đƣợc tạo ra bởi các chƣơng trình.
- Xử lý ảnh số thao tác trên các ảnh tự nhiên thông qua các phƣơng pháp và kỹ thuật mã hoá.
- Phƣơng pháp biến đổi ảnh đƣợc sử dụng trong việc xử lý các ảnh chụp từ không trung (Chƣơng trình đo đạc từ máy bay, vệ tinh và các ảnh vũ trụ) hoặc xử lý các ảnh trong y học (ảnh siêu âm, ảnh chụp cắt lát, vv.
- Một ứng dụng khác của biến đổi ảnh đó là mã hóa ảnh, trong đó các ảnh đƣợc xử lý để lƣu trữ hoặc truyền đi.
- Màu hóa ảnh và ứng dụng 9 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 Các phƣơng pháp nhận dạng ảnh đƣợc sử dụng khi xử lý tế bào, nhiễm sắc thể, nhận dạng chữ viết, vv… Thực chất của công việc nhận dạng chính là sự phân loại đối tƣợng thành các lớp đối tƣợng đã biết hoặc thành những lớp đối tƣợng chƣa biết.
- Bài toán nhận dạng ảnh là một bài toán lớn, có rất nhiều ý nghĩa thực tiễn và ta có thể thấy rằng để công việc nhận dạng trở nên dễ dàng thì ảnh phải đƣợc tách thành các đối tƣợng riêng biệt, đây là mục đích chính của bài toán phân đoạn ảnh.
- Nếu phân đoạn ảnh không tốt sẽ dẫn đến sai lầm trong quá trình nhận dạng ảnh, bởi vậy ngƣời ta xem công đoạn phân đoạn ảnh là quá trình then chốt trong quá trình xử lý ảnh nói chung.
- Các bước cơ bản trong xử lý ảnh Sơ đồ này bao gồm các thành phần sau.
- Tiền xử lý (Image Processing): Sau bộ thu nhận, ảnh có thể nhiễu độ tƣơng phản thấp nên cần đƣa vào bộ tiền xử lý để nâng cao chất lƣợng.
- Chức năng chính của bộ tiền xử lý là lọc nhiễu, nâng độ tƣơng phản để làm ảnh rõ hơn, nét hơn.
- Màu hóa ảnh và ứng dụng 10 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 - Phân đoạn (Segmentation) hay phân vùng ảnh: Phân đoạn ảnh là tách một ảnh đầu vào thành các vùng thành phần để biểu diễn phân tích, nhận dạng ảnh.
- Ví dụ: để nhận dạng chữ (hoặc mã vạch) trên phong bì thƣ cho mục đích phân loại bƣu phẩm, cần chia các câu, chữ về địa chỉ hoặc tên ngƣời thành các từ, các chữ, các số (hoặc các vạch) riêng biệt để nhận dạng.
- Đây là phần phức tạp khó khăn nhất trong xử lý ảnh và cũng dễ gây lỗi, làm mất độ chính xác của ảnh.
- Kết quả nhận dạng ảnh phụ thuộc rất nhiều vào công đoạn này.
- Việc biến đổi các số liệu này thành dạng thích hợp là cần thiết cho xử lý tiếp theo bằng máy tính.
- Việc chọn các tính chất để thể hiện ảnh gọi là trích chọn đặc trƣng (Feature Selection) gắn với việc tách các đặc tính của ảnh dƣới dạng các thông tin định lƣợng hoặc làm cơ sở để phân biệt lớp đối tƣợng này với đối tƣợng khác trong phạm vi ảnh nhận đƣợc.
- Ví dụ: trong nhận dạng ký tự trên phong bì thƣ, chúng ta miêu tả các đặc trƣng của từng ký tự giúp phân biệt ký tự này với ký tự khác.
- Nhận dạng và nội suy ảnh (Image Recognition and Interpretation): Nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh.
- Nội suy là phán đoán theo ý nghĩa trên cơ sở nhận dạng.
- Một số đối tƣợng nhận dạng khá phổ biến hiện nay đang đƣợc áp dụng trong khoa học và công nghệ là: nhận dạng ký tự (chữ in, chữ viết tay, chữ ký điện tử), nhận dạng văn bản (Text), nhận dạng vân tay, nhận dạng mã vạch, nhận dạng mặt ngƣời.
- Cơ sở tri thức (Knowledge Base): Nhƣ đã nói ở trên, ảnh là một đối tƣợng khá phức tạp về đƣờng nét, độ sáng tối, dung lƣợng điểm ảnh, môi trƣờng để thu ảnh phong phú kéo theo nhiễu.
- Trong nhiều khâu xử lý và phân tích ảnh ngoài việc Màu hóa ảnh và ứng dụng 11 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 đơn giản hóa các phƣơng pháp toán học đảm bảo tiện lợi cho xử lý, ngƣời ta mong muốn bắt chƣớc quy trình tiếp nhận và xử lý ảnh theo cách của con ngƣời.
- Trong các bƣớc xử lý đó, nhiều khâu hiện nay đã xử lý theo các phƣơng pháp trí tuệ con ngƣời.
- Nếu lƣu trữ ảnh trực tiếp từ các ảnh thô, đòi hỏi dung lƣợng bộ nhớ cực lớn và không hiệu quả theo quan điểm ứng dụng và công nghệ.
- Tổng quan về phân đoạn ảnh Để phân tích các đối tƣợng trong ảnh, chúng ta cần phải phân biệt đƣợc các đối tƣợng cần quan tâm với phần còn lại của ảnh, hay còn gọi là nền ảnh.
- Những đối tƣợng này có thể tìm ra đƣợc nhờ kỹ thuật phân đoạn ảnh, theo nghĩa tách phần tiền cảnh ra khỏi hậu cảnh trong ảnh.
- Mỗi một đối tƣợng trong ảnh đƣợc gọi là một vùng hay miền, đƣờng bao quanh đối tƣợng ta gọi là đƣờng biên.
- Nhƣ vậy, hình dáng của một đối tƣợng có thể đƣợc miêu tả bởi các tham số của đƣờng biên hoặc các tham số của vùng mà nó chiếm giữ.
- Thực vậy, dò biên để thực hiện phân lớp đối tƣợng và một khi đã phân lớp xong cũng có nghĩa là đã phân vùng đƣợc ảnh.
- Ngƣợc lại, khi đã phân vùng ảnh đƣợc phân lập thành các đối tƣợng ta có thể phát hiện biên.
- Màu hóa ảnh và ứng dụng 12 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 Có rất nhiều kỹ thuật phân đoạn ảnh, nhƣng nhìn chung chúng ta có thể chia thành ba lớp khác nhau.
- Để có thể xử lý ảnh bằng máy tính cần phải tiến hành số hoá ảnh.
- Biên Biên là một đặc tính rất quan trọng của đối tƣợng trong ảnh, nhờ vào biên mà chúng ta phân biệt đƣợc đối tƣợng này với đối tƣợng kia.
- Tập hợp các điểm biên Màu hóa ảnh và ứng dụng 13 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 gọi là biên hay còn gọi là đƣờng bao ảnh.
- Láng giềng Trong xử lý ảnh có một khái niệm rất quan trọng, đó là khái niệm láng giềng.
- Có thể xem một hàm hai biến chứa các thông tin nhƣ biểu diễn của ảnh, việc xử lý ảnh số yêu cầu ảnh phải đƣợc mã hóa và lƣợng tử hóa.
- Việc lƣợng tử hóa ảnh là chuyển đổi tín hiệu tƣơng tự sang tín hiệu số của một ảnh đã lấy mẫu sang một số hữu hạn mức xám.
- Một số mô hình thƣờng đƣợc dùng trong xử lý ảnh, mô hình toán, mô hình thống kê.
- Tăng cƣờng và khôi phục ảnh Tăng cƣờng ảnh là bƣớc quan trọng tạo tiền đề cho xử lý ảnh, gồm một loạt Màu hóa ảnh và ứng dụng 14 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 các kỹ thuật nhƣ: lọc độ tƣơng phản, khử nhiễu, nổi màu… Khôi phục ảnh là nhằm loại bỏ các suy giảm trong ảnh.
- Nhận dạng ảnh Là quá trình liên quan đến việc mô tả các đối tƣợng mà ngƣời ta muốn đặc tả nó.
- Quá trình nhận dạng thƣờng đi sau quá trình trích chọn các đặc tính chủ yếu của đối tƣợng.
- Có hai kiểu mô tả đối tƣợng đó là: mô tả tham số (nhận dạng theo tham số) và mô tả theo cấu trúc (nhận dạng theo cấu trúc).
- Các định dạng cơ bản trong xử lý ảnh Trong quá trình xử lý ảnh, một ảnh thu nhận vào máy tính phải đƣợc mã hóa.
- Một số dạng ảnh đã đƣợc chuẩn hóa nhƣ: ảnh GIF, BMP, PCX, IMG, TIFF… Màu hóa ảnh và ứng dụng 15 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 - Ảnh IMG: Là ảnh đen trắng, phần đầu của ảnh có 16 byte chứa các thông tin cần thiết, ảnh IMG đƣợc nén theo từng dòng.
- Màu hóa ảnh và ứng dụng 16 Học viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh - CB121355 - 12BCNTT2 CHƢƠNG 2.
- MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÂN ĐOẠN ẢNH 2.1.
- Phân đoạn ảnh dựa vào ngƣỡng 2.1.1.
- Một thuật toán đơn giản trong kỹ thuật này là: giả sử rằng chúng ta đang quan tâm đến các đối tƣợng sáng (object) trên nền tối (background), một tham số T gọi là ngƣỡng độ sáng, sẽ đƣợc chọn cho một ảnh f[x,y] theo cách: If f[x,y.
- Ngƣợc lại, đối với các đối tƣợng tối trên nền sáng chúng ta có thuật toán sau: If f[x,y

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt