Ngày nay khoa học nhận dạng có một vai trò vô cùng quan trọng bởi
các ứng dụng to lớn của nó trong nhiều lĩnh vực khoa học.Thining (làm mảnh)
là một bước tiền xửlý nhằm phục vụcho những bước tiếp theo trong quá trình
nhận dạng. Đồán này giới thiệu các khái niệm, cách phân loại, và một sốthuật
toán làm mảnh, những đánh giá cho từng loại thuật toán. Cấu trúc của đồán
gồm 4 chương bao gồm 3 chương lý thuyết và 1 chương vềcài đặt thực
nghiệm.
Chương 1: Tổng quan vềlàm mảnh ảnh.
Chương 2: Các thuật toán làm mảnh tuần tự.
Chương 3: Các thuật toán làm mảnh song song.
Chương 4: Cài đặt thực nghiệm
55 trang |
Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 2607 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Tìm hiểu phương pháp làm mảnh ảnh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
1
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khoa học nhận dạng có một vai trò vô cùng quan trọng bởi
các ứng dụng to lớn của nó trong nhiều lĩnh vực khoa học.Thining (làm mảnh)
là một bước tiền xử lý nhằm phục vụ cho những bước tiếp theo trong quá trình
nhận dạng. Đồ án này giới thiệu các khái niệm, cách phân loại, và một số thuật
toán làm mảnh, những đánh giá cho từng loại thuật toán. Cấu trúc của đồ án
gồm 4 chương bao gồm 3 chương lý thuyết và 1 chương về cài đặt thực
nghiệm.
Chương 1: Tổng quan về làm mảnh ảnh.
Chương 2: Các thuật toán làm mảnh tuần tự.
Chương 3: Các thuật toán làm mảnh song song.
Chương 4: Cài đặt thực nghiệm.
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
2
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LÀM MẢNH ẢNH
1.1 Xử lý ảnh
Cũng như xử lý dữ liệu bằng đồ họa, xử lý ảnh số là một lĩnh vực của
tin học ứng dụng. Xử lý ảnh số bao gồm các phương pháp và kỹ thuật để biến
đổi, để truyền tải hoặc mã hoá các ảnh tự nhiên . Mục đích của xử lý ảnh gồm:
¾ Thứ nhất, biến đổi ảnh và làm đẹp ảnh.
¾ Thứ hai, tự động nhận dạng ảnh hay đoán nhận ảnh và đánh giá các nội
dung của ảnh.
Hình 1: các giai đoạn chính trong xử lý ảnh
1.1.1 Biểu diễn ảnh
Trong xử lý ảnh bằng máy tính , ảnh phải được đưa về dạng biểu diễn
số . Một ảnh được biểu diễn dưới dạng một ma trận hai chiều. Mỗi phần tử của
ma trận biểu diễn cho mức xám hay cường độ của điểm ảnh tương ứng. Mỗi
phần tử trong ma trận được gọi là phần tử ảnh (pixel).
Tuỳ theo vùng các giá trị xám của điểm ảnh, mà các ảnh được phân chia
ra thành ảnh màu, ảnh xám, hay ảnh nhị phân. Khi trên một ảnh chỉ tồn tại các
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
3
giá trị 0 hoặc 1 thì ta nói đó là một ảnh nhị phân hoặc ảnh đen trắng và các
điểm ảnh của nó gọi là điểm ảnh nhị phân . Mỗi điểm ảnh nhị phân chỉ cần
dùng 1 bit để biểu diễn.
Với ảnh xám nếu dùng 1 Byte để biểu diễn thì số mức xám có thể biểu
diễn là 28 hay 256 màu. Mỗi mức xám được biểu diễn dưới dạng số nguyên
nằm trong khoảng từ 0 đến 255.
Với ảnh màu , việc biểu diễn tương tự ảnh xám chỉ khác các phần tử của
ma trận biểu diễn cho ba màu riêng rẽ gồm đỏ (red) , lục (green) , lam (blue) .
Để biểu diễn cho một điểm ảnh cần 24 bit , chia làm 3 khoảng 8 bit , mỗi
khoảng biểu diễn cho cường độ sáng của một trong các màu chính.
1.1.2 Nhận dạng
Nhận dạng là một ứng dụng quan trọng của làm mảnh. Nhận biết và
đánh giá nội dung của ảnh(nhận dạng) là sự phân tích một hình ảnh thành
những phần có nghĩa để phân biệt đối tượng này với đối tượng khác. Dựa vào
đó ta có thể mô tả cấu trúc của hình ảnh ban đầu. Có thể liệt kê một số phương
pháp nhận dạng cơ bản như nhận dạng biên của một đối tượng trên ảnh , tách
cạnh , phân đoạn ảnh .v..v... Kỹ thuật này được dùng nhiều trong y học ( xử lý
tế bào , nhiễm sắc thể ) , nhận dạng chữ trong văn bản. Nhận dạng là quá trình
liên quan đến mô tả đối tượng mà người ta muốn đặc tả nó. Quá trình nhận
dạng thường đi sau quá trình trích chọn các đặc tính của đối tượng. Có hai
kiểu mô tả đối tượng :
• Mô tả theo tham số ( nhận dạng theo tham số)
• Mô tả theo cấu trúc ( nhận dạng theo cấu trúc)
Trên thực tế người ta đã áp dụng nhận dạng chữ ( chữ cái , chữ số , chữ
có dấu) Hiện nay có các phương pháp nhận dạng chữ bằng phương pháp cấu
trúc , véctơ hoá đường nét các ảnh bản đồ , nhận dạng theo cấu trúc topo....
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
4
Nhận dạng chữ in hoặc đánh máy phục vụ cho quá trình tự động đọc tài
liệu , tăng tốc độ và chất lượng thu nhận thông tin. Nhận dạng chữ viết tay
(với mức độ ràng buộc về cách viết , kiểu chữ ... ) phục vụ cho nhiều lĩnh vực.
Ngoài hai kỹ thuật nhận dạng trên còn kỹ thuật nhận dạng mới dựa vào
kỹ thuật mạng nơron đang được áp dụng và cho kết quả khả quan.
1.2 Xương và các phương pháp tìm xương
1.2.1. Thế nào là xương và làm mảnh ảnh
Kết quả của việc làm mảnh là đưa ra xương của đối tượng ảnh , vậy
“xương ảnh là gì?”. Thuật ngữ “xương” dùng để chỉ kết quả mà không quan
tâm đến hình dạng chuẩn của mẫu hoặc các phương thức được sử dụng. Cho
đến nay, vẫn chưa có một định nghĩa đáng thuyết phục nào về xương ảnh. Vì
vậy việc tìm xương ảnh, tức là tìm ra những nét đặc trưng cho một đối tượng
ảnh, là một điều hết sức khó khăn.
Xương được coi như hình dạng cơ bản của một đối tượng, với số ít các
điểm ảnh cơ bản. Ta có thể lấy được các thông tin về hình dạng nguyên bản
của một đối tượng thông qua xương. Vị trí, sự định hướng, độ dài của một
đoạn xương đặc trưng cho đoạn ảnh đó. Nhiệm vụ đặt ra là phải định rõ đặc
điểm thành phần của đoạn ảnh.
Các kỹ thuật tìm xương luôn là chủ đề nghiên cứu trong xử lý ảnh. Do
tính phức tạp của nó , mặc dù có những nỗ lực cho việc phát triển các thuật
toán tìm xương nhưng các phương pháp đưa ra đều bị mất mát thông tin.
Nghiên cứu về làm mảnh ta cần chú ý các vấn đề sau :
¾ Không phải tất cả các đối tượng đều có thể làm mảnh. Làm mảnh
chỉ hữu dụng với các đối tượng là đường, nghĩa là chúng chỉ
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
5
thẳng hoặc cong và nó không có tác dụng với các đối tượng có
hình dạng đóng trong một vùng.
¾ Làm mảnh thông thường là bước chuẩn bị cho các bước tiếp theo
xử lý một đối tượng ảnh. Các bước tiếp theo làm việc trên các
thuộc tính cần thiết của xương.
1.2.2. Phân loại các thuật toán tìm xương
Có hai phương pháp tìm xương cơ bản :
¾ Phương pháp thứ nhất xử dụng phép biến đổi trục trung vị , trục
trung vị được xác định bằng cách nối các điểm trung tâm của
khối bao bọc đối tượng , các điểm trung tâm thường được tính
bằng hàm khoảng cách cực đại . Phương pháp này là phương
pháp tìm xương không dựa trên làm mảnh.
¾ Phương pháp thứ hai bao gồm các thuật toán làm mảnh(thinning)
bằng các loại bỏ các điểm cực trị ( điểm biên) mà không làm thay
đổi tính liên thông và cấu trúc tôpô của ảnh cho đến khi độ rộng
của các đường bằng 1 đơn vị (1 pixel).
1.2.3. Phương pháp thay đổi trục trung vị
Có thể người đầu tiên định nghĩa xương là Blum (1976), thông qua việc
định nghĩa hàm trục trung vị (MFA). Hàm MFA xử lý tất cả các điểm ảnh trên
đường biên như các điểm nguồn của một mặt sóng trước. Mỗi một điểm ảnh
lại tác động lên các láng giềng của nó với một thời gian trễ tương ứng với
khoảng cách, do vậy chúng cũng trở thành một phần của sóng trước. Sóng
truyền qua mỗi điểm chỉ một lần và khi hai sóng gặp nhau, chúng sẽ triệt tiêu
nhau, sinh ra một góc. Trục trung vị (MA) là quĩ tích của các góc này, và là
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
6
mẫu xương của một đối tượng. MAF sử dụng hai thông tin cả về không gian
lẫn thời gian, và có thể đảo ngược lại một ảnh gốc.
Có một cách để tìm ra trục trung vị là sử dụng đường biên của đối
tượng. Đối với bất cứ một điểm p nào đó trên đối tượng, đều có thể bao nó bởi
một đường biên. Nếu như có nhiều hơn một điểm biên có khoảng cách ngắn
nhất thì p nằm trên trục trung vị. Bộ tất cả các điểm như vậy lập thành trục
trung vị của đối tượng. Điều đó phải được thực hiện với độ phân giải cao,
hoặc khoảng cách Ơcơlit là không bằng nhau, và như thế các điểm ảnh xương
sẽ mất đi. Ta dễ dàng thu được một xấp xỉ của trục trung vị trên một lưới đơn
giản sau hai bước:
¾ Bước thứ nhất, tính toán khoảng cách từ mỗi điểm ảnh của đối
tượng đến điểm biên gần nhất. Việc này yêu cầu phải tính toán
khoảng cách tới tất cả các điểm ảnh đường biên.
¾ Bước thứ hai, khoảng cách ảnh đã được tính toán, và các điểm
ảnh có giá trị rộng nhất được xem là nằm trên trục trung vị.
Hình2: Trục trung vị
Hầu hết các nhà nghiên cứu đều cho rằng thay đổi trục trung vị thường
không mang lại một xương chuẩn, và thời gian tính toán quá dài, tuy nhiên, nó
là mẫu cơ bản của phần lớn các phương pháp làm mảnh.
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
7
Phương pháp thay đổi trục trung vị được coi là một phương pháp làm
mảnh không lặp , ngoài ra còn có một vài thuật toán duyệt các điểm biên 2 bên
mẫu , tính điểm trung tâm của các đường nối giữa các điểm biên đó và xương
thu được là tập hợp các điểm trung tâm đó ( line following) hoặc các phương
thức sử dụng chuỗi Fourier (Fourier transform) cũng được coi là làm mảnh
không lặp.
1.2.4. Phương pháp tìm xương dựa trên làm mảnh
Các phương pháp tìm xương dựa trên làm mảnh chính là vấn đề mà đồ
án này nghiên cứu. Đó chính là các dạng thuật toán xoá các điểm biên của
mẫu một cách có chọn lọc cho đến khi thu được xương. Việc xoá đi hay giữ
lại một điểm ảnh (điểm đen) p dựa trên vùng lân cận của p. Như vậy chúng ta
xét các điểm ảnh, các thuật toán có thể được phân lớp thành các thuật toán
tuần tự hay song song.
Đối với thuật toán tuần tự các điểm ảnh được xoá đi theo một trật tự
nhất định trong mỗi vòng lặp và giá trị của điểm ảnh p sau mỗi vòng lặp
không chỉ phụ thuộc vào giá trị của các láng giềng mà còn phụ thuộc vào các
điểm ảnh đã được xét trước đó trong chính vòng lặp đó.
Đối với thuật toán làm mảnh song song , các điểm ảnh có thể được xử
lý cùng một lúc , giá trị của điểm ảnh chỉ phụ thuộc vào giá trị của các láng
giềng. Chính vì thế mà các thuật toán dạng này được xử dụng trên các bộ vi
xử lý song song để tăng khả năng tính toán. Tuỳ theo số chu trình con được xử
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
8
dụng trong thuật toán mà làm mảnh song song được chia ra thành các kiểu
như sau : 1, 2 , hoặc 4 chu trình con.
1.3 Các khái niệm cơ bản trong làm mảnh
Xét điểm ảnh p(i,j) và các điểm lân cận
Hình3 : Điểm ảnh p và các láng giềng
Láng giềng : các điểm ảnh x1, x2,. ... , x8 là 8_láng giềng của p và được
biểu thị bởi N(p) và chúng còn được gọi là kề 8 của p. Các điểm ảnh x1, x3,
x5, x7 được gọi là 4_láng giềng hay kề 4 của p. Ta sẽ sử dụng xi để chỉ các
điểm ảnh và xi là điểm ảnh trắng hoặc đen tương ứng giá trị 0 hoặc 1 của nó.
Số các điểm ảnh đen trong N(p) được gọi là b(p).
Đường đi : một trật tự của các điểm ảnh y1, y2,. ..., yn được gọi là một
8_đường đi (hoặc 4_đường đi) nếu yi+1 là một trong 8_láng giềng ( hoặc
4_láng giềng ) của yi (i=1, 2,.. ., n-1).
Hai điểm được gọi là liên thông với nhau nếu tồn tại đường đi giữa
chúng.
Một bộ con Q của ảnh P được gọi 8_liên thông ( hay 4_liên thông) nếu
mọi cặp điểm x, y trong Q đều tồn tại 8_đường đi (hoặc 4_đường đi) từ x đến
y phù hợp với các điểm của Q. Trong trường hợp này, Q được gọi là một
8_thành phần (hoặc 4_thành phần) của P.
x4 x3 x2
x5 P x1
x6 x7 x8
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
9
Điểm biên : các điểm ảnh được xét để xoá là các điểm biên và thường
được định nghĩa là có ít nhất 1 trong các láng giềng là trắng. Có 2 loại biên 4
liên kết và 8 liên kết.
Hình 4 : các điểm biên liên kết 8
Điểm trong : các điểm đen mà không phải là điểm biên được gọi là
điểm trong của ảnh.
Điểm cuối : một điểm đen thoả mãn điều kiện b(p)=1 thì được coi là
điểm cuối. Điều kiện điểm cuối này được một số tác giả đưa ra với các dạng
khác nhau : p có thể được giữ lại khi có 2 hoặc 3 các điểm ảnh đen phối hợp
trên một bên của N(p), điều kiện này có thể được áp dụng chỉ sau hai vòng lặp
đầu tiên, hoặc rất có thể nó sẽ bị bỏ qua hoàn toàn để tránh các nhánh giả.
Phần lớn sự khác nhau giữa các thuật toán là ở điều kiện đảm bảo tính
liên thông. Điều kiện này được định nghĩa theo các thuật ngữ số giao, số liên
thông, và điểm ảnh đơn.
Số giao : có hai định nghĩa về số giao của một điểm ảnh.
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
10
Rutovitz [5] là người đầu tiên đưa ra định nghĩa về số giao, số
giao là số các lần biến đổi từ 1 điểm trắng sang 1 điểm đen và ngược lại khi
các điểm ảnh này của N(p) được đặt theo thứ tự ngược chiều kim đông hồ. Do
đó, số giao được định nghĩa như sau:
XR(p) =
i=
∑
1
8
|xi -1-xi|
trong đó x0 = x8 .Việc xoá đi p sẽ không là ảnh hưởng đến 4_liên thông nếu
XR(p) = 2. Tuy nhiên, bởi 4_thành phần tách rời có thể được 8_liên thông, các
xương thu được sử dụng số giao này có thể có chứa các điểm ảnh xoá được,
và các xương đó đôi khi cũng được nói là 8_liên thông một cách chưa hoàn
chỉnh (Y. S. Chen [1]).
Hilditch [4] định nghĩa số giao XH (p) như số lần nhảy từ điểm
trắng sang điểm đen khi các điểm này đang được đặt trong thứ tự, cắt góc giữa
kề 4 đen và 4_láng giềng. Do đó:
XH (p)=
i=
∑
1
4
bi
với
bi = ⎧⎨⎩
1 nếu x2i - 1 = 0 và (x2i=1 hoặc x2i+1=1)
0 nếu ngược lại
khi p có 4_láng giềng đều là đen, trong trường hợp này XH (p) = 0.
Có thể thấy rằng, đối với cả hai định nghĩa của số giao, 1 điểm ảnh có
cả 8_láng giềng đều là đen thì sẽ có số giao bằng 0, như một điểm ảnh bị cô
lập. Nếu XH (p) = 1 thì việc xoá đi p không làm thay đổi tính 8_liên thông của
mẫu.
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
11
Có sự khác nhau giữa hai số giao XR(p) và XH (p), điều kiện XH(p) = 1
cũng bao hàm rằng p cũng phải là điểm đường biên (có ít nhất một 4_láng
giềng là trắng), trái lại XR(p) = 2 chưa chắc đã như một điều kiện vì điều này
được thoả mãn nếu p có chính xác một láng giềng góc là trắng. Để tránh xoá
đi p trong trường hợp này (tạo ra một điểm khuyết), các điều kiện khác cần
được đi kèm (ví dụ, b(p) ≤ 6) để chắc chắn rằng p là điểm ảnh đường biên.
Số liên thông : ta có thể tính số 8_liên thông theo định nghĩa sau:
cN 8 =
i=
∑
1
4
( x 2i - 1 - ( x 2i - 1. x 2i. x 2i + 1))
với x là phủ định của x, mặt khác với số 4_liên thông :
cN 4 =
i=
∑
1
4
(x2i -1 - (x2i -1. x2i. x 2i+1))
Các điểm ảnh được giữa lại (khi cN 8 (p) > 1) để không làm mất tính liên
thông. Các điểm ảnh có thể xoá được lại thường được gọi là đơn, một điểm
ảnh biên không bị cô lập p là đơn nếu N(p) có duy nhất một thành phần đen,
điều này tương đương với XH (p) = 1.
Các điểm ảnh với số liên thông cN 8 (p) lớn hơn 1 thuộc vào loại điểm
ảnh bội (T. Pavlidis [8]). Chúng bao gồm các điểm cuối các nhánh, các nét vẽ
có độ dày 2 điểm ảnh, các điểm ảnh được qui cho xương dựa trên tiêu chuẩn
liên thông. Do đó, các điểm ảnh này được giữ lại trong quá trình làm mảnh.
1.4. Các tính chất và yêu cầu đối với làm mảnh
Phần này giới thiệu về các yêu cầu, tính chất đối với một thuật toán làm
mảnh và khả năng đáp ứng của từng loại thuật toán.
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
12
Các tính chất bao gồm việc duy trì được những thuộc tính tô pô và các
tính chất hình học, tính đẳng hướng, tính bất biến, khả năng tái tạo,không mất
tính liên thông , không tạo ra lỗ hổng , không mất điểm cuối và tốc độ xử lý
cao.
1.4.1 Yêu cầu về thời gian và số phép toán
Các phương thức làm mảnh không lặp, không phụ thuộc vào điểm ảnh
có hiệu quả trong việc giảm số các phép toán cần thiết, chúng giữ lại được tốt
hơn những nét đặc trưng chi tiết của mẫu. Nhìn chung, các thuật toán làm
mảnh song song đã làm tăng tốc độ xử lý, đặc biệt khi mà các cấu trúc xử lý
ảnh song song đang ngày càng tăng. Đây là một bước tiến quan trọng trong
lĩnh vực làm mảnh.
1.4.2 Yêu cầu về khả năng tái tạo mẫu ban đầu
Khả năng tái tạo, hay còn gọi là khả năng phục hồi lại mẫu ban đầu từ
một xương, là một thước đo khách quan về độ chính xác đối với mỗi một mẫu
xương. Những điều kiện này, nhìn chung, phù hợp với những thuật toán dựa
trên trục trung vị.
1.4.3 Yêu cầu về tính đẳng hướng và tính bất biến
Đa số các thuật toán lặp đều đảm bảo tính đẳng hướng hoặc tính bất
biến dưới một phép quay. Trong các thuật toán tuần tự, kết quả thu được dựa
trên thứ tự của các điểm ảnh được kiểm tra, còn trên các thuật toán song song
xoá đi một hay hai kiểu điểm biên trên mỗi vòng lặp con, thì xương thu được
phụ thuộc vào thứ tự của các vòng lặp con này. Trong khi đó thì việc thay đổi
trục trung vị không bất biến dưới một phép quay bởi vì tính không đầy đủ của
các thuật toán.
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
13
1.4.4 Yêu cầu tính liên thông và tính Tô pô
Việc duy trì tính liên thông và tính chất Tô pô khi làm mảnh cũng đã
được giải quyết bằng những cách khác nhau. Trong các thuật toán tuần tự,
kiểm tra một vùng 3 × 3 láng giềng dưới dạng số giao. Các thuật toán song
song giải quyết vấn đề này bằng cách chia mỗi chu trình ra thành nhiều vòng
lặp con hoặc bằng cách giữ một vùng láng giềng rộng hơn trên một vòng lặp
con.
1.4.5 Yêu cầu về tính hình học
Đảm bảo những thuộc tính hình học, là vấn đề gặp nhiều khó khăn
nhất. Khó khăn chính là việc đạt được tính đơn giản của thuật toán, nó cho
phép giữ lại một vùng nhỏ các láng giềng, nhưng các láng giềng này lại không
thể đáp ứng được cho tổng thể, các thông tin có cấu trúc loại này lại cần thiết
để phân biệt giữa điểm cuối giả và các điểm cuối thực. Để tránh sự xói mòn
quá mức và việc tạo ra các điểm cuối giả tạo cùng một lúc, chúng ta phải có
những cách khác nhau nhằm loại trừ điều kiện điểm cuối, tạo ra những điều
kiện tổng quát và thích hợp hơn, hoặc chỉ áp dụng điều kiện trên các giai đoạn
trước làm mảnh.
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
14
CHƯƠNG 2
CÁC THUẬT TOÁN LÀM MẢNH TUẦN TỰ
Khi sử dụng các thuật toán làm mảnh tuần tự, các điểm biên được kiểm
tra để xoá đi theo một thứ tự định trước, điều này có thể được hoàn thành bằng
cách dò theo loạt hoặc theo biên.
2.1. Làm mảnh theo các điểm biên
Các thuật toán dò biên có thể xét đến tất cả các điểm ảnh biên của một
đối tượng đơn liên thông (Rosenfeld [6]), hay một đa liên thông, nếu tất cả các
biên của ảnh và các lỗ hổng được kế tiếp nhau. Các đường biên được theo vết
sử dụng chuỗi mã hóa kiểu Freeman [7].
Khi một điểm ảnh p được kiểm tra, nó sẽ được xoá đi hay giữ lại tuỳ
theo cấu trúc của N(p). Để ngăn chặn việc xoá đi một cách tuần tự cả một
nhánh trên một vòng lặp, một thuật toán tuần tự thường đánh dấu các điểm
ảnh sẽ được xoá đi, và tất cả các điểm ảnh đánh dấu được xoá ở cuối vòng lặp.
Điều này đảm bảo rằng chỉ có một lớp các điểm ảnh sẽ được xoá đi trên mỗi
chu trình.
Để tránh phải nhắc lại, chúng ta giả sử rằng một điểm p được xoá đi
nếu tất cả các điều kiện sau đây được thoả mãn:
Đồ án tôt nghiệp Tìm hiểu phương pháp làm mảnh
ảnh
Sinh viên Hà Đức Kiên - CT702 Trang
15
1. p là một điểm ảnh đen.
2. p không phải là một điểm bị cô lập hoặc điểm cuối, b(p) ≥ 2.
3. p là một điểm ảnh đường biên, p có ít nhất một trong 4_láng giềng
là trắng.
2.1.1. Thuật toán của Chu và Suen
Trong thuật toán này việc làm trơn được thực hiện trước mỗi vòng lặp.
Trên mỗi vòng lặp các điểm biên thoả mãn các điều kiện của thuật toán được
đánh dấu xoá với điều kiện điểm cuối. Khi không còn điểm ảnh nào có thể xoá
được nữa, một giai đoạn chỉnh lý cuối cùng được đưa ra mà trên đó các điểm
ảnh xương sẽ được chuyển cho một trong 4_láng giềng của nó nếu điểm ảnh
sau cùng có khoảng cách lớn hơn 8 kể từ nền. Trong quá trình xử lý, tính liên
thông của xương được đảm bảo trong khi các điểm xương được di chuyển dần
tới đường trung vị của mẫu gốc.
2.1.2. Thuật toán của Arcelli
Số giao Rutovitz XR(p) được sử dụng để xác định việc xoá các điểm
ảnh. Trên các thuật toán này, một định nghĩa khác của điểm biên được sử
dụng: ở đây, một điểm biên đen có ít nhất một 8_láng giềng là trắng. Điều
kiện này cùng với việc sử dụng XR(p) đòi hỏi một điều kiện bổ sung (F = x1 x3
x5 x7 = 0) để đảm bảo rằng không tạo ra các lỗ hổng khi các đi