Upload
ha-giang
View
69
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
www.themegallery.com
Nội dung
Giới thiệu chung về Morphology1
Click to add Title2
Click to add Title3
Click to add Title4
www.themegallery.com
GIỚI THIỆU CHUNG
Morphology : là hình thái học và cấu trúc của đối tượng, hay nó mô tả những phạm vi và các mối quan hệ giữa các thành phần trong một đối tượng
Xuất hiện trong nhiều lĩnh vực : sinh học , ngôn ngữ học , kỹ thuật , công nghệ …
www.themegallery.com
GIỚI THIỆU CHUNG
Trong xử lý ảnh số :• Những đối tượng có thể coi như là tập hợp của các điểm
ảnh, nhóm lại theo cấu trúc ma trận hai chiều• Những thao tác toán học rời rạc trên tập hợp điểm đó được
sử dụng để làm rõ những nét đặc trưng riêng của hình dạng đối tượng, do vậy có thể tính toán được hay nhận biết được chúng một cách dễ dàng.
www.themegallery.com
THAO TÁC TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN
Các định nghĩa cơ bảnPhép giãn ảnh ( dilation )Phép co ảnh ( erosion )Một số tính chất của phép giãn ảnh và phép co ảnhPhép mở ảnh ( opening )Phép đóng ảnh ( closing )Một số tính chất của phép mở ảnh và phép đóng ảnhPhép Biến đổi trúng hoặc trượt (Hit-or-Miss)Các thuật toán cơ bản của Morphology
www.themegallery.com
THAO TÁC TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN
Các định nghĩa cơ bảnPhép giãn ảnh ( dilation )Phép co ảnh ( erosion )Một số tính chất của phép giãn ảnh và phép co ảnhPhép mở ảnh ( opening )Phép đóng ảnh ( closing )Một số tính chất của phép mở ảnh và phép đóng ảnhPhép Biến đổi trúng hoặc trượt (Hit-or-Miss)Các thuật toán cơ bản của Morphology
www.themegallery.com
CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN
Ảnh nhị phân : ảnh có 2 mức xám : đen ( 1 ) , trắng ( 0 ) Trong slide này , ta coi đối tượng ảnh (A ) màu đen , nền (Ac) màu trắng
Ví dụ :
www.themegallery.com
CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN
• a( 1,1 ) a• b( -5, 1 ) b
)a
B
A
A
B B
A
A
B
AA
B
A B
A B cA
A
www.themegallery.com
CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN
Phản xạ (reflection) của B được biểu thị là
Nghĩa là phần tử w được hình thành khi nhân từng tọa độ của B với -1 khi đó vị trí tương đối giữa các điểm trong B có xu hướng đối ngược lại so với ban đầu,hay nói cách khác B sẽ quay quanh gốc tọa độ một góc 180o
www.themegallery.com
CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN
Phép tịnh tiến A bởi điểm x ( hàng , cột ) được định nghĩa :
A+x = {c|c = a+x , a A} Ví dụ :
www.themegallery.com
CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN
Phần tử cấu trúc :• Là phần tử dùng để biến đổi ảnh cần xử lý • Thường được quy định theo một mẫu riêng dựa trên tọa độ của một số điểm có liên
quan tới đối tượng nào đó• Ví dụ :
Khi một phép toán hình thái được thực hiện thì các gốc của phần tử cấu trúc
thường dịch chuyển lần lượt trên các điểm ảnh. Giá trị của các điểm ảnh vừa được quét
qua sẽ được so sánh với nhau, các kết quả thu được sau khi so sánh phụ thuộc vào phép
toán hình thái đang được sử dụng.
www.themegallery.com
THAO TÁC TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN
Các định nghĩa cơ bảnPhép giãn ảnh ( dilation )Phép co ảnh ( erosion )Một số tính chất của phép giãn ảnh và phép co ảnhPhép mở ảnh ( opening )Phép đóng ảnh ( closing )Một số tính chất của phép mở ảnh và phép đóng ảnhPhép biến đổi trúng hoặc trượt (Hit-or-Miss)Các thuật toán cơ bản của Morphology
www.themegallery.com
PHÉP GIÃN ẢNH ( DILATION )
Làm cho các ảnh tăng kích thước D(A,B) = A B = Ví dụ :
www.themegallery.com
PHÉP GIÃN ẢNH ( DILATION )
Với phần tử cấu trúc bao gồm gốc , coi phần tử cấu trúc như một mẫu sẵn
và tịnh tiến trên bề mặt ảnh. Khi gốc của phần tử cấu trúc khớp với điểm
ảnh tại cạnh của hình ảnh thì các điểm ảnh tương ứng với với gốc này sẽ
được đánh dấu và thay thế. Sau khi toàn bộ điểm ảnh đã được quét qua bởi
phần tử cấu trúc thì thao tác giãn hình ảnh được hoàn tất
www.themegallery.com
PHÉP GIÃN ẢNH ( DILATION )
Việc xác định vị trí của gốc cấu trúc là rất quan trọng, nó có thể quyết định hướng co dãn của ảnh.
• Nếu gốc ở bên trái, ảnh có xu hướng giãn về bên phải, gốc ở bên phải thì giãn về trái và nếu gốc ở giữa, ảnh sẽ giãn đều.
• Thông thường, để giãn ảnh đều về tất cả các phía, ta thường sử dụng cấu trúc có dạng ma trận 3 3 với gốc ở chính giữa
www.themegallery.com
PHÉP GIÃN ẢNH ( DILATION )
Trường hợp phần tử cấu trúc không chứa điểm gốc , ảnh thu được sau khi giãn có thể không chứ một số điểm ảnh của ảnh ban đầu
Ví dụ :
www.themegallery.com
PHÉP GIÃN ẢNH ( DILATION )
Phép giãn ảnh sẽ biến một số điểm = 0 thành điểm = 1
sử dụng trong trường hợp muốn xóa nhiễu trắng . Tuy nhiên sử dụng phép giãn ảnh sẽ làm ảnh tăng kích thước , muốn xóa nhiễu trắng và ảnh giữ nguyên kích thước ta sẽ sử dụng phép đóng ảnh ( sẽ xét ở phần sau ) Ví dụ :
www.themegallery.com
PHÉP GIÃN ẢNH ( DILATION )
Ví dụ về ứng dụng phép giãn ảnh để xóa nhiễu trắng ( sử dụng phần tử cấu trúc đơn giản )
www.themegallery.com
THAO TÁC TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN
Các định nghĩa cơ bảnPhép giãn ảnh ( dilation )Phép co ảnh ( erosion )Một số tính chất của MorphologyPhép mở ảnh ( opening )Phép đóng ảnh ( closing )Phép biến đổi trúng hoặc trượt (Hit-or-Miss)Các thuật toán cơ bản của Morphology
www.themegallery.com
PHÉP CO ẢNH ( EROSION )
Thu hẹp kích thước ảnh ( có thể không giữ nguyên hình dạng ảnh ) E(A,B) = A= Ví dụ :
www.themegallery.com
PHÉP CO ẢNH ( EROSION )
Nếu phần tử cấu trúc B chứa gốc , ảnh A’ thu được sẽ nằm trong ảnh A ban đầu . Ngược lại , nếu B không chứa gốc , A’ sẽ có những điểm không thuộc A
www.themegallery.com
PHÉP CO ẢNH ( EROSION )
Việc xác định gốc của phần tử cấu trúc rất quan trọng . Nếu gốc ở bên trái, ảnh có xu hướng co về bên trái, gốc ở bên phải thì co về phải và nếu gốc ở giữa, ảnh sẽ co đều
Ví dụ về phép co ảnh với phần tử có gốc ở giữa
www.themegallery.com
PHÉP CO ẢNH ( EROSION )
Chú ý :• Phép co và phép giãn không phải là những thao tác ngược nhau. Có thể
trong một số trường hợp , sử dụng phép co và phép giãn liền nhau sẽ đưa ảnh về khích thước ban đầu nhưng nhìn chung thì điều đó là không đúng
• Ví dụ trường hợp đưa ảnh về kích thước ban đầu
www.themegallery.com
PHÉP CO ẢNH ( EROSION )
Phép giãn ảnh sẽ biến một số điểm = 1 thành điểm = 0
sử dụng trong trường hợp muốn xóa điểm thừa trên biên ảnh. Tuy nhiên sử dụng phép co ảnh sẽ làm giảm kích thước ảnh, muốn xóa điểm thừa trên biên ảnh và ảnh giữ nguyên kích thước ta sẽ sử dụng phép mở ảnh ( sẽ xét ở phần sau ) Ví dụ :
www.themegallery.com
THAO TÁC TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN
Các định nghĩa cơ bảnPhép giãn ảnh ( dilation )Phép co ảnh ( erosion )Một số tính chất của phép giãn ảnh và phép co ảnhPhép mở ảnh ( opening )Phép đóng ảnh ( closing ) Một số tính chất của phép mở ảnh và phép đóng ảnhPhép Biến đổi trúng hoặc trượt (Hit-or-Miss)Các thuật toán cơ bản của Morphology
www.themegallery.com
MỘT SỐ TÍNH CHẤT
• Tính chất gia tăng
X X’ X B X’ B B
X B X’ B B
B X B X’ B• Tính chất phân phối
X ( B B’ ) = ( X B ) ( X B’ )
X ( B B’ ) = ( X B ) ( X B’ )
( X Y ) B = ( X B ) (Y B )
• Tính chất kết hợp
( X B ) B’ = X ( B B’ )
( X B ) B’ = X ( B B’ )
• Tính bất biến
(( X B ) B ) B = X B
(( X B ) B ) B = X B
:
a) ( ( )X B B ) B = ( )X B ,
b) ( (X B ) B ) B = (X B ),
www.themegallery.com
THAO TÁC TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN
Các định nghĩa cơ bảnPhép giãn ảnh ( dilation )Phép co ảnh ( erosion )Một số tính chất của phép giãn ảnh và phép co ảnhPhép mở ảnh ( opening )Phép đóng ảnh ( closing ) Một số tính chất của phép mở ảnh và phép đóng ảnhPhép Biến đổi trúng hoặc trượt (Hit-or-Miss)Các thuật toán cơ bản của Morphology
www.themegallery.com
PHÉP MỞ ẢNH ( OPENING )
“mở" những khoảng trống nhỏ giữa các phần tiếp xúc trong đối tượng Thường làm trơn biên của đối tượng trong ảnh, như loại bỏ những phần
nhô ra có kích thước nhỏ, không cần thiết mà vẫn giữ được kích thước ban đầu của đối tượng
www.themegallery.com
PHÉP MỞ ẢNH ( OPENING )
Ví dụ 1 :
(a) Một ảnh có nhiều vật thể được liên kết
(b) Các vật thể được cách ly bởi phép mở với cấu trúc đơn giản
www.themegallery.com
PHÉP MỞ ẢNH ( OPENING )
Ví dụ 2 :
(c) Một ảnh có nhiễu
(d) Ảnh nhiễu sau khi sử dụng phép mở, các điểm nhiễu đen đã biến mất
www.themegallery.com
THAO TÁC TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN
Các định nghĩa cơ bảnPhép giãn ảnh ( dilation )Phép co ảnh ( erosion )Một số tính chất của MorphologyPhép mở ảnh ( opening )Phép đóng ảnh ( closing )Phép Biến đổi trúng hoặc trượt (Hit-or-Miss)Các thuật toán cơ bản của Morphology
www.themegallery.com
PHÉP ĐÓNG ẢNH ( CLOSING)
“ đóng " những khoảng trống nhỏ giữa các phần tiếp xúc trong đối tượng ảnh
Thường sử dụng với mục đích, lấp đầy những chỗ thiếu hụt của đối tượng trên ảnh dựa vào các phần tử cơ bản ban đầu, xóa nhiễu trắng
www.themegallery.com
PHÉP ĐÓNG ẢNH ( CLOSING)
Ví dụ 1 :
( a ) Một ảnh có nhiễu trắng
( b ) Ảnh nhiễu sau khi sử dụng phép đóng, một số điểm nhiễu trắng đã biến mất
www.themegallery.com
PHÉP ĐÓNG ẢNH ( CLOSING)
Ví dụ 2 :
a. ( b ) Ảnh của một bảng mạch được phân ngưỡng và có các vết đứt
b. ( c ) Ảnh sau khi đóng , những nét đứt đã được nối liền
www.themegallery.com
THAO TÁC TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN
Các định nghĩa cơ bảnPhép giãn ảnh ( dilation )Phép co ảnh ( erosion )Một số tính chất của phép giãn ảnh và phép co ảnhPhép mở ảnh ( opening )Phép đóng ảnh ( closing )Một số tính chất của phép mở ảnh và phép đóng ảnhPhép Biến đổi trúng hoặc trượt (Hit-or-Miss)Các thuật toán cơ bản của Morphology
www.themegallery.com
MỘT SỐ TÍNH CHẤT
Đối với phép mở ảnh :• A B A• Nếu C D thì C B D B• ( A B ) B = A B
Đối với phép đóng ảnh :• A A • B• Nếu C D thì C • B D • B• ( A • B ) • B = A • B
www.themegallery.com
THAO TÁC TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN
Các định nghĩa cơ bảnPhép giãn ảnh ( dilation )Phép co ảnh ( erosion )Một số tính chất của phép giãn ảnh và phép co ảnhPhép mở ảnh ( opening )Phép đóng ảnh ( closing )Một số tính chất của phép mở ảnh và phép đóng ảnhPhép Biến đổi trúng hoặc trượt (Hit-or-Miss)Các thuật toán cơ bản của Morphology
www.themegallery.com
CÁC THUẬT TOÁN CƠ BẢN
Tách biên ( Boundary Extraction )Làm đầy (Region Filling)Tách các thành phần liên thông (Extraction of
Connected Components)Bao Lồi (Convex Hull)Làm mảnh(Thinning)Tìm khung xương (Skeletonization)
www.themegallery.com
CÁC THUẬT TOÁN CƠ BẢN
Tách biên ( Boundary Extraction )Làm đầy (Region Filling)Tách các thành phần liên thông (Extraction of
Connected Components)Bao Lồi (Convex Hull)Làm mảnh(Thinning)Tìm khung xương (Skeletonization)
www.themegallery.com
TÁCH BIÊN
Những điểm ảnh trên biên của một đối tượng là những điểm ảnh trên biên mà có ít nhất một điểm ảnh lân cận thuộc nền.
Biên = A - (A Cấu trúc đơn giản ) Ví dụ :
www.themegallery.com
TÁCH BIÊN
Biên của tập hợp A phụ thuộc vào kích thước của phần tử cấu trúc. Độ dày của đường viền bao quanh đối tượng phụ thuộc vào kích thước của phần từ cấu trúc
Ví dụ :
www.themegallery.com
CÁC THUẬT TOÁN CƠ BẢN
Tách biên ( Boundary Extraction )Làm đầy (Region Filling)Tách các thành phần liên thông (Extraction of
Connected Components)Bao Lồi (Convex Hull)Làm mảnh(Thinning)Tìm khung xương (Skeletonization)
www.themegallery.com
LÀM ĐẦY
Làm đầy vùng của một đối tượng từ biên là bổ sung giá trị 1 vào toàn bộ vùng ở phía bên trong biên của đối tượng.
Xk=(Xk-1 , Với k =1,2,3,…k-1.
Với X0=p và B là phần tử cấu trúc
A là ảnh ban đầu chỉ chứa biên của đối tượng ( giá trị là 1 )
www.themegallery.com
CÁC THUẬT TOÁN CƠ BẢN
Tách biên ( Boundary Extraction )Làm đầy (Region Filling)Tách các thành phần liên thông (Extraction of
Connected Components)Bao Lồi (Convex Hull)Làm mảnh(Thinning)Tìm khung xương (Skeletonization)