mitinnaruto
New Member
Download miễn phí Luận văn Ứng dụng phép biến đổi wavelet trong xử lý ảnh
NỘI DUNG
Chương 1. Nghiên cứu các lý thuyết tổng quan về xử lý ảnh và một số phương pháp xử lý nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh.
Chương 2. Nghiên cứu phép biến đổi Wavelet và các ứng dụng của nó trong giảm nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh
Chương 3. Kết quả mô phỏng
Kết luận
TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
TRẦN NGỌC TÚ
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
ỨNG DỤNG PHÉP BIẾN ĐỔI WAVELET
TRONG XỬ LÝ ẢNH
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
2008 – 2010
HÀ NỘI
2010
HÀ NỘI - 2010
NỘI DUNG
Chương 1. Nghiên cứu các lý thuyết tổng quan về xử lý ảnh và một số phương pháp xử lý nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh.
Chương 2. Nghiên cứu phép biến đổi Wavelet và các ứng dụng của nó trong giảm nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh
Chương 3. Kết quả mô phỏng
Kết luận
Chương I. Nghiên cứu các lý thuyết tổng quan về xử lý ảnh và một số phương pháp xử lý nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh.
1.1 Nghiên cứu các lý thuyết tổng quan về xử lý ảnh
1.1.1 Xử lý ảnh, các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh
Hình 1.1. Quá trình xử lý ảnh.
- Sơ đồ tổng quát của một hệ thống xử lý ảnh:
Hình 1.2. Các bước cơ bản trong một hệ thống xử lý ảnh.
- Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh
+ Nắn chỉnh biến dạng.
+ Khử nhiễu
+ Chỉnh mức xám.
+ Trích chọn đặc điểm.
+ Nhận dạng .
+ Nén ảnh.
1.1.2. Thu nhận và biểu diễn ảnh
- Thu nhận, các thiết bị thu nhận ảnh
Các thiết bị thu nhận ảnh bao gồm camera, scanner các thiết bị thu nhận này có thể cho ảnh đen trắng.
- Biểu diễn ảnh
Các ảnh thường được biểu diễn theo 2 mô hình cơ bản.
+ Mô hình Raster
Quy trình chung để hiển thị ảnh Raster thông qua DIB
Hình 1.4. Quá trình hiển thị và chỉnh sửa, lưu trữ ảnh thông qua DIB.
+ Mô hình Vector:
Trong mô hình vector người ta sử dụng hướng giữa các vector của điểm ảnh lân cận để mã hoá và tái tạo hình ảnh ban đầu ảnh vector được thu nhận trực tiếp từ các thiết bị số hoá như Digital hay được chuyển đổi từ ảnh Raster thông qua các chương trình số hoá
Hình 1.5. Sự chuyển đổi giữa các mô hình biểu diễn ảnh.
1.2. Một số phương pháp xử lý nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh.
1.2.1 Các kỹ thuật tăng cường ảnh
* Cải thiện ảnh dùng toán tử điểm
- Tăng độ tương phản (Stretching Contrast)
- Tách nhiễu và phân ngưỡng
- Biến đổi âm bản
- Cắt theo mức
- Trích chọn bit
- Trừ ảnh
- Nén dải độ sáng
- Mô hình hoá và biến đổi lược đồ xám
* Toán tử không gian
- Làm trơn ảnh bằng lọc tuyến tính
+ Lọc trung bình không gian
+ Lọc thông thấp
+ Lọc đồng hình
- Làm trơn nhiễu bằng lọc phi tuyến
+ Lọc trung vị
+ Lọc ngoài (Outlier Filter)
- Mặt nạ gờ sai phân và làm nhẵn
- Khuếch đại và nội suy ảnh
+ Phương pháp lặp
+ Phương pháp nội suy tuyến tính
* Một số kỹ thuật cải thiện ảnh nhị phân
- Dãn ảnh
- Co ảnh
1.2.2 Khôi phục ảnh
Là phục hồi lại ảnh gốc so với ảnh ghi được đã bị biến dạng. Nói cách khác, khôi phục ảnh là các kỹ thuật cải thiện chất lượng những ảnh ghi đảm bảo gần được như ảnh thật khi ảnh bị méo.
Các nguyên nhân biến dạng thườg do:
• Do camera, đầu thu ảnh chất lượng kém.
• Do môi trường, ánh sáng, hiện trường (scene), khí quyển, nhiễu xung.
• Do chất lượng.
Mô hình chung:
(1.49)
trong đó:
u(m,n) là ảnh gốc; mÎ[0, M −1]; nÎ[0, N −1]
v(m,n) là ảnh ghi được;
h(m − k, n − l) hàm đáp ứng xung hai chiều; kÎ[0, N −1], lÎ[0, M −1]
Các kỹ thuật khôi phục ảnh:
+ Mô hình khôi phục ảnh có: mô hình tạo ảnh, mô hình gây nhiễu, mô hình quan sát.
+ Lọc tuyến tính có: lọc ngược, đáp ứng xung, lọc hữu hạn FIR.
+ Các kỹ thuật khác: Entropy cực đại, mô hình Bayes, giải chập.
* Các mô hình quan sát và tạo ảnh
- Mô hình quan sát ảnh.
- Mô hình nhiễu.
Mô hình nhiễu là mô hình tổng quát. Trong hệ thống cụ thể như quang điện, mô hình nhiễu gây biến dạng được biểu diễn cụ thể như sau:
(1.54)
Trong đó η(m,n) là nhiễu phụ thuộc thiết bị, ở đó xảy ra việc truyền điện tử ngẫu nhiên.
* Kỹ thuật lọc tuyến tính
- Kỹ thuật lọc ngược
- Lọc giả ngược
- Lọc Wiener
- Lọc Wiener và đáp ứng xung hữu hạn FIR
- Kỹ thuật làm trơn Spline và nội suy
* Kỹ thuật lọc phi tuyến trong khôi phục ảnh
- Lọc nhiễu đốm
- Kỹ thuật Entropy cực đại
- Phương pháp Bayesian
Tóm tắt
Chương 1 đã trình bày lý thuyết tổng quan về xử lý ảnh như các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh, phương pháp nhu nhận và biểu diễn ảnh; Một số phương pháp xử lý nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh như cải thiện ảnh dùng toán tử điểm, toán tử không gian và các kỹ thuật phục hồi ảnh.
Chương 2. Nghiên cứu phép biến đổi Wavelet và các ứng dụng của nó trong giảm nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh
2.1. Biến đổi Wavelet
2.1.1. Biến đổi Wavelet liên tục (CWT)
2.1.1.2 Phép biến đổi wavelet thuận
Gọi f(x) là tín hiệu 1-D, phép biến đổi wavelet liên tục của f(x) sử dụng hàm wavelet y0 được biểu diễn bởi:
(2.1)
trong đó:
- W(s, b) là hệ số biến đổi wavelet liên tục của f(x), với s là tỉ lệ (nghịch đảo
của tần số) và b là dịch chuyển đặt trưng vị trí.
- là hàm liên hiệp phức của wavelet y0 được gọi là hàm wavelet phân tích.
Phương trình (2.1) cho thấy, phép biến đổi wavelet là một ánh xạ chuyển từ hàm một biến f(x) thành hàm W(s, b) phụ thuộc hai biến số là biến tỉ lệ s và biến dịch chuyển b. Hệ số chuẩn hóa 1/ trong (2.1) đảm bảo cho sự chuẩn hóa sóng wavelet với các tỉ lệ phân tích s khác nhau ||ψ0(s, b)|| =||ψ0||.
a)
b)
c)
a) Wavelet Harr, b) Wavelet Daubechies 4, c) Wavelet Synlets 4
Hình 2.1: Ba dạng hàm wavelet
2.1.1.3 Các tính chất của hàm wavelet
a. Tính chất sóng
b- Đặc trưng về năng lượng
2.1.1.4 Biểu diễn các hệ số wavelet
Có hai cách biểu diễn các hệ số wavelet. Thứ nhất, biểu diễn các hệ số wavelet W(s, b) trong hệ tọa độ ba trục vuông góc (x, y, z) với trục x biểu diễn tham số dịch chuyển (vị trí) b, trục y biểu diễn tham số tỉ lệ (là nghịch đảo tần số) s và trục thẳng đứng z biểu diễn hệ số wavelet W. Thứ hai, biểu diễn các hệ số W(s,b) trong mặt phẳng không gian – tỉ lệ (x, s) (gọi là tỉ lệ đồ) ở dạng các đường đẳng trị hay ở dạng ảnh; cách biểu diễn này thông dụng trong xử lý ảnh.
2.1.1.5 Phép biến đổi wavelet nghịch
Nếu phép biến đổi wavelet thuận có dạng (2.1) thì phép biến đổi wavelet nghịch có dạng:
(2.7)
trong đó:
- cg là hằng số phụ thuộc vào hàm wavelet được sử dụng.
Công thức (2.7) cho phép khôi phục lại tín hiệu nguyên thủy từ các hệ số biến đổi wavelet bằng phép tính tích phân theo toàn bộ các tham số tỉ lệ s và dịch chuyển b. Trong (2.7), hàm wavelet ψ0 được sử dụng thay cho hàm liên hiệp phức của nó trong biểu thức (1.1).
2.1.2.6 Phép biến đổi wavelet liên tục hai chiều và nhiều chiều
Phép biến đổi wavelet 2-D được cho bởi phương trình:
(2.9)
trong đó :
- R(x1, x2) là véctơ tọa độ gồm hai thành phần là x1 và x2 thỏa hệ thức:
- B (b1, b2) là véctơ vị trí, có hai thành phần thỏa hệ thức:
Hệ số (1/s) để chuẩn hóa năng lượng của sóng wavelet 2-D, được suy ra từ trường hợp 1-D. Tín hiệu f(R) là hàm theo hai biến không gian là x1 và x2.
Phép biến đổi wavelet nghịch 2-D được viết dưới dạng:
(2.10)
Phép biến đổi wavelet n chiều (n > 2) có thể xây dựng đơn giản bằng cách mở rộng số phần tử trong các véctơ R và B đến n giá trị theo cách biểu diễn:...
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
NỘI DUNG
Chương 1. Nghiên cứu các lý thuyết tổng quan về xử lý ảnh và một số phương pháp xử lý nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh.
Chương 2. Nghiên cứu phép biến đổi Wavelet và các ứng dụng của nó trong giảm nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh
Chương 3. Kết quả mô phỏng
Kết luận
TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
TRẦN NGỌC TÚ
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
ỨNG DỤNG PHÉP BIẾN ĐỔI WAVELET
TRONG XỬ LÝ ẢNH
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
2008 – 2010
HÀ NỘI
2010
HÀ NỘI - 2010
NỘI DUNG
Chương 1. Nghiên cứu các lý thuyết tổng quan về xử lý ảnh và một số phương pháp xử lý nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh.
Chương 2. Nghiên cứu phép biến đổi Wavelet và các ứng dụng của nó trong giảm nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh
Chương 3. Kết quả mô phỏng
Kết luận
Chương I. Nghiên cứu các lý thuyết tổng quan về xử lý ảnh và một số phương pháp xử lý nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh.
1.1 Nghiên cứu các lý thuyết tổng quan về xử lý ảnh
1.1.1 Xử lý ảnh, các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh
Hình 1.1. Quá trình xử lý ảnh.
- Sơ đồ tổng quát của một hệ thống xử lý ảnh:
Hình 1.2. Các bước cơ bản trong một hệ thống xử lý ảnh.
- Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh
+ Nắn chỉnh biến dạng.
+ Khử nhiễu
+ Chỉnh mức xám.
+ Trích chọn đặc điểm.
+ Nhận dạng .
+ Nén ảnh.
1.1.2. Thu nhận và biểu diễn ảnh
- Thu nhận, các thiết bị thu nhận ảnh
Các thiết bị thu nhận ảnh bao gồm camera, scanner các thiết bị thu nhận này có thể cho ảnh đen trắng.
- Biểu diễn ảnh
Các ảnh thường được biểu diễn theo 2 mô hình cơ bản.
+ Mô hình Raster
Quy trình chung để hiển thị ảnh Raster thông qua DIB
Hình 1.4. Quá trình hiển thị và chỉnh sửa, lưu trữ ảnh thông qua DIB.
+ Mô hình Vector:
Trong mô hình vector người ta sử dụng hướng giữa các vector của điểm ảnh lân cận để mã hoá và tái tạo hình ảnh ban đầu ảnh vector được thu nhận trực tiếp từ các thiết bị số hoá như Digital hay được chuyển đổi từ ảnh Raster thông qua các chương trình số hoá
Hình 1.5. Sự chuyển đổi giữa các mô hình biểu diễn ảnh.
1.2. Một số phương pháp xử lý nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh.
1.2.1 Các kỹ thuật tăng cường ảnh
* Cải thiện ảnh dùng toán tử điểm
- Tăng độ tương phản (Stretching Contrast)
- Tách nhiễu và phân ngưỡng
- Biến đổi âm bản
- Cắt theo mức
- Trích chọn bit
- Trừ ảnh
- Nén dải độ sáng
- Mô hình hoá và biến đổi lược đồ xám
* Toán tử không gian
- Làm trơn ảnh bằng lọc tuyến tính
+ Lọc trung bình không gian
+ Lọc thông thấp
+ Lọc đồng hình
- Làm trơn nhiễu bằng lọc phi tuyến
+ Lọc trung vị
+ Lọc ngoài (Outlier Filter)
- Mặt nạ gờ sai phân và làm nhẵn
- Khuếch đại và nội suy ảnh
+ Phương pháp lặp
+ Phương pháp nội suy tuyến tính
* Một số kỹ thuật cải thiện ảnh nhị phân
- Dãn ảnh
- Co ảnh
1.2.2 Khôi phục ảnh
Là phục hồi lại ảnh gốc so với ảnh ghi được đã bị biến dạng. Nói cách khác, khôi phục ảnh là các kỹ thuật cải thiện chất lượng những ảnh ghi đảm bảo gần được như ảnh thật khi ảnh bị méo.
Các nguyên nhân biến dạng thườg do:
• Do camera, đầu thu ảnh chất lượng kém.
• Do môi trường, ánh sáng, hiện trường (scene), khí quyển, nhiễu xung.
• Do chất lượng.
Mô hình chung:
(1.49)
trong đó:
u(m,n) là ảnh gốc; mÎ[0, M −1]; nÎ[0, N −1]
v(m,n) là ảnh ghi được;
h(m − k, n − l) hàm đáp ứng xung hai chiều; kÎ[0, N −1], lÎ[0, M −1]
Các kỹ thuật khôi phục ảnh:
+ Mô hình khôi phục ảnh có: mô hình tạo ảnh, mô hình gây nhiễu, mô hình quan sát.
+ Lọc tuyến tính có: lọc ngược, đáp ứng xung, lọc hữu hạn FIR.
+ Các kỹ thuật khác: Entropy cực đại, mô hình Bayes, giải chập.
* Các mô hình quan sát và tạo ảnh
- Mô hình quan sát ảnh.
- Mô hình nhiễu.
Mô hình nhiễu là mô hình tổng quát. Trong hệ thống cụ thể như quang điện, mô hình nhiễu gây biến dạng được biểu diễn cụ thể như sau:
(1.54)
Trong đó η(m,n) là nhiễu phụ thuộc thiết bị, ở đó xảy ra việc truyền điện tử ngẫu nhiên.
* Kỹ thuật lọc tuyến tính
- Kỹ thuật lọc ngược
- Lọc giả ngược
- Lọc Wiener
- Lọc Wiener và đáp ứng xung hữu hạn FIR
- Kỹ thuật làm trơn Spline và nội suy
* Kỹ thuật lọc phi tuyến trong khôi phục ảnh
- Lọc nhiễu đốm
- Kỹ thuật Entropy cực đại
- Phương pháp Bayesian
Tóm tắt
Chương 1 đã trình bày lý thuyết tổng quan về xử lý ảnh như các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh, phương pháp nhu nhận và biểu diễn ảnh; Một số phương pháp xử lý nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh như cải thiện ảnh dùng toán tử điểm, toán tử không gian và các kỹ thuật phục hồi ảnh.
Chương 2. Nghiên cứu phép biến đổi Wavelet và các ứng dụng của nó trong giảm nhiễu và nâng cao chất lượng ảnh
2.1. Biến đổi Wavelet
2.1.1. Biến đổi Wavelet liên tục (CWT)
2.1.1.2 Phép biến đổi wavelet thuận
Gọi f(x) là tín hiệu 1-D, phép biến đổi wavelet liên tục của f(x) sử dụng hàm wavelet y0 được biểu diễn bởi:
(2.1)
trong đó:
- W(s, b) là hệ số biến đổi wavelet liên tục của f(x), với s là tỉ lệ (nghịch đảo
của tần số) và b là dịch chuyển đặt trưng vị trí.
- là hàm liên hiệp phức của wavelet y0 được gọi là hàm wavelet phân tích.
Phương trình (2.1) cho thấy, phép biến đổi wavelet là một ánh xạ chuyển từ hàm một biến f(x) thành hàm W(s, b) phụ thuộc hai biến số là biến tỉ lệ s và biến dịch chuyển b. Hệ số chuẩn hóa 1/ trong (2.1) đảm bảo cho sự chuẩn hóa sóng wavelet với các tỉ lệ phân tích s khác nhau ||ψ0(s, b)|| =||ψ0||.
a)
b)
c)
a) Wavelet Harr, b) Wavelet Daubechies 4, c) Wavelet Synlets 4
Hình 2.1: Ba dạng hàm wavelet
2.1.1.3 Các tính chất của hàm wavelet
a. Tính chất sóng
b- Đặc trưng về năng lượng
2.1.1.4 Biểu diễn các hệ số wavelet
Có hai cách biểu diễn các hệ số wavelet. Thứ nhất, biểu diễn các hệ số wavelet W(s, b) trong hệ tọa độ ba trục vuông góc (x, y, z) với trục x biểu diễn tham số dịch chuyển (vị trí) b, trục y biểu diễn tham số tỉ lệ (là nghịch đảo tần số) s và trục thẳng đứng z biểu diễn hệ số wavelet W. Thứ hai, biểu diễn các hệ số W(s,b) trong mặt phẳng không gian – tỉ lệ (x, s) (gọi là tỉ lệ đồ) ở dạng các đường đẳng trị hay ở dạng ảnh; cách biểu diễn này thông dụng trong xử lý ảnh.
2.1.1.5 Phép biến đổi wavelet nghịch
Nếu phép biến đổi wavelet thuận có dạng (2.1) thì phép biến đổi wavelet nghịch có dạng:
(2.7)
trong đó:
- cg là hằng số phụ thuộc vào hàm wavelet được sử dụng.
Công thức (2.7) cho phép khôi phục lại tín hiệu nguyên thủy từ các hệ số biến đổi wavelet bằng phép tính tích phân theo toàn bộ các tham số tỉ lệ s và dịch chuyển b. Trong (2.7), hàm wavelet ψ0 được sử dụng thay cho hàm liên hiệp phức của nó trong biểu thức (1.1).
2.1.2.6 Phép biến đổi wavelet liên tục hai chiều và nhiều chiều
Phép biến đổi wavelet 2-D được cho bởi phương trình:
(2.9)
trong đó :
- R(x1, x2) là véctơ tọa độ gồm hai thành phần là x1 và x2 thỏa hệ thức:
- B (b1, b2) là véctơ vị trí, có hai thành phần thỏa hệ thức:
Hệ số (1/s) để chuẩn hóa năng lượng của sóng wavelet 2-D, được suy ra từ trường hợp 1-D. Tín hiệu f(R) là hàm theo hai biến không gian là x1 và x2.
Phép biến đổi wavelet nghịch 2-D được viết dưới dạng:
(2.10)
Phép biến đổi wavelet n chiều (n > 2) có thể xây dựng đơn giản bằng cách mở rộng số phần tử trong các véctơ R và B đến n giá trị theo cách biểu diễn:...
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí