Giáo trình Mathlab cho xử lý ảnh

Mục lục

1 . Các kiểu ảnh , các thao tác ảnh cơ bản trong Toolbox­ ----------------------------  Trang 1

2. Phép xử lý trên vùng chọn ------------------------------------------------------------------- Trang 16

3. Xử lý ảnh mờ --------------------------------------------------------------------------------------Trang 23

4. Màu sắc---------------------------------------------------------------------------------------------- Trang 38

5. Biến đổi ảnh --------------------------------------------------------------------------------------- Trang 52

6. Biến đổi không gian ảnh ---------------------------------------------------------------------- Trang 78

7. Phân tích và làm giàu ảnh -------------------------------------------------------------------- Trang 98

8. Các biến đổi hình thái ảnh ------------------------------------------------------------------ Trang 129

I – Các kiểu ảnh , các thao tác ảnh cơ bản trong Toolbox

1 . Ảnh được định chỉ số ( Indexed Images )

- Một ảnh chỉ số bao gồm một ma trận dữ liệu X và ma trận bản đồ màu map . Ma trận dữ liệu có thể có kiểu thuộc lớp uint8,uint16 hoặc kiểu double . Ma trận bản đồ màu là một mảng mx3 kiểu double bao gồm các giá trị dấu phẩy động nằm giữa 0 và 1 . Mỗi hàng của bản đồ chỉ ra các giá trị mà : red , green và blue của một màu đơn . Một ảnh chỉ số sử dụng ánh xạ trực tiếp giữa giá trị của pixel ảnh tới giá trị trong bản đồ màu . Màu sắc của mỗi pixel ảnh được tính toán bằng cách sử dụng giá trị tương ứng của X ánh xạ tới một giá trị chỉ số của map . Giá trị 1 chỉ ra hàng đầu tiên , giá trị 2 chỉ ra hàng thứ hai trong bản đồ màu …

- Một bản đồ màu thường được chứa cùng với ảnh chỉ số và được tự động nạp cùng với ảnh khi sử dụng hàm imread               để đọc ảnh .Tuy nhiên , ta không bị giới hạn khi sử dụng bản đồ màu mặc định , ta có thể sử dụng mất kì bản đồ màu nào . Hình sau đây minh hoạ cấu trúc của một ảnh chỉ số . Các pixel trong ảnh được đại diện bởi một số nguyên ánh xạ tới một giá trị tương ứng trong bản đồ màu .

(ẢNH )

Lớp và độ lệch của bản đồ màu ( Colormap Offsets )

- Quan hệ giữa giá trị trong ma trận ảnh và giá trị trong bản đồ màu phụ thuộc vào kiểu giá trị của các phần tử ma trận ảnh . Nếu các phần tử ma trận ảnh thuộc kiểu double , giá trị 1 sẽ tương ứng với giá trị trong hàng thứ nhất của bản đồ màu , giá trị 2 sẽ tương ứng với giá trị trong hàng thứ 2 của bản đồ màu … Nếu các phần tử của ma trận ảnh thuộc kiểu uint8 hay uint16 sẽ có một độ lệch (offset ) – giá trị 0 trong ma trận ảnh sẽ tương ứng với giá trị trong hàng đầu tiên của bản đồ màu , giá trị 1 sẽ tương ứng với giá trị trong hàng thứ 2 của bản đồ màu ….

- Độ lệch cũng được sử dụng trong việc định dạng file ảnh đồ hoạ để tăng tối đa số lượng màu sắc có thể được trợ giúp .

Giới hạn trong việc trợ giúp ảnh thuộc lớp unit16

- Toolbox xử lý ảnh của Matlab trợ giúp có giới hạn ảnh chỉ số thuộc lớp uint16 . Ta có thể đọc những ảnh đó và hiển thị chúng trong Matlab nhưng trước khi xử lý chúng , ta phải chuyển đổi chúng sang kiểu uint8 hoặc double . Để chuyển đổi ( convert ) tới kiểu double ta dùng hàm im2double . Để giảm số lượng màu của ảnh xuống 256 màu (uint8 ) sử dụng hàm imapprox .

2. Ảnh cường độ ( Intensity Images )

- Một ảnh cường độ là một ma trận dữ liệu ảnh I mà giá trị của nó đại diện cho cường độ trong một số vùng nào đó của ảnh . Matlab chứa một ảnh cường độ như một ma trận dơn , với mỗi phần tử của ma trận tương ứng với một pixel của ảnh . Ma trận có thể thuộc lớp double , uint8 hay uint16 . Trong khi ảnh cường độ hiếm khi được lưu với bản đồ màu , Matlab sử dụng bản đồ màu để hiển thị chúng .

- Những phần tử trong ma trận cường độ đại diện cho các cường độ khác nhau hoặc độ xám . Những điểm có cường độ bằng 0 thường được đại diện bằng màu đen và cường độ 1,255 hoặc 65535 thường đại diện cho cường độ cao nhất hay màu trắng .

3. Ảnh nhị phân (Binary Images )

-Trong một ảnh nhị phân  , mỗi pixel chỉ có thể chứa một trong hai giá trị nhị phân 0 hoặc 1 . Hai giá trị này tương ứng với bật hoặ tắt ( on hoặc off ) . Một ảnh nhị phân được lưu trữ như một mảng lôgíc của 0 và 1 .

4. Ảnh RGB ( RGB Images )

- Một ảnh RGB - thường được gọi là true-color , được lưu trữ trong Matlab dưới dạng một mảng dữ liệu có kích thước 3 chiều mxnx3 định nghĩa các giá trị màu red, green và blue cho mỗi pixel riêng biệt . Ảnh RGB không sử dụng palette . Màu của mỗi pixel được quyết định bởi sự kết hợp giữa các giá trị R,G,B ( Red, Green , Blue ) được lưu trữ trong một mặt phẳng màu tại vị trí của pixel . Định dạng file đồ hoạ lưu trữ ảnh RGB giống như một ảnh 24 bít trong đó R,G,B chiếm tương ứng 8 bít một . Điều này cho phép nhận được 16 triệu màu khác nhau .

- Một mảng RGB có thể thuộc lớp double , uint8 hoặc uint16 . Trong một mảng RGB thuộc lớp double , mỗi thành phần màu có giá trị giữa 0 và 1 . Một pixel mà thành phần màu của nó là (0,0,0) được hiển thị với màu đen và một pixel mà thành phần màu là (1,1,1 ) được hiển thị với màu trắng . Ba thành phần màu của mỗi pixel được lưu trữ cùng với chiều thứ 3 của mảng dữ liệu . Chẳng hạn , giá trị màu R,G,B của pixel (10,5) được lưu trữ trong RGB(10,5,1) , RGB(10,5,2) và RGB(10,5,3) tương ứng .

- Để tính toán màu sắc của pixel tại hàng 2 và cột 3 chẳng hạn , ta nhìn vào bộ ba giá trị được lưu trữ trong (2,3,1:3) . Giả sử (2,3,1) chứa giá trị 0.5176 ; (2,3,2) chứa giá trị 0.1608 và (2,3,3) chứa giá trị 0.0627 thì màu sắc của pixel tại (2,3 ) sẽ là

(0.5176,0.1608,0.0627)

- Để minh hoạ xa hơn khái niệm ba mặt phẳng màu riêng biệt được sử dụng trong một ảnh RGB , đoạn mã sau đây tạo một ảnh RGB đơn giản chứa các vùng liên tục của R,G,B và sau đó tạo một ảnh cho mỗi mặt phẳng riêng của nó ( R,G,B ) . Nó hiển thị mỗi mặt phẳng màu riêng rẽ và cũng hiển thị ảnh gốc.

Link tải toàn bộ tài liệu: Giáo trình Mathlab cho xử lý ảnh