Bài giảng Nhập môn xử lý ảnh số - Chương 2: Thu nhận ảnh

Nội dung text: Bài giảng Nhập môn xử lý ảnh số - Chương 2: Thu nhận ảnh

1. CHƢƠNG 2: THU NHẬN ẢNH (image representation and modeling) 1
2. 2.1.CÁC THIẾT BỊ THU NHẬN ẢNH 2.1.1. Thiết bị thu nhận ảnh • Các thiết bị thu ảnh thơng thường gồm máy quay (camera) cộng với bộ chuyển đổi tương tự số AD(Analog to Digital) hoặc máy quét (scanner) chuyên dụng. • Các thiết bị thu nhận ảnh này cĩ thể cho ảnh trắng đen B/W (Black & White) với mật độ từ 400 đến 1600 dpi (dot per inch) hoặc ảnh màu 600 dpi. Với ảnh B/W mức màu z là 0 hoặc 1. Với ảnh đa cấp xám, mức xám biến thiên từ 0 đến 255 màu, mỗi điểm ảnh lưu trữ trong 3 bytes và do đĩ ta cĩ 2 8x3 = 2 24 màu (cỡ 16, 7 triệu màu). • Trong xử lý ảnh bằng máy tính, ta khơng thể khơng nĩi đến thiết bị monitor (màn hình) để hiện ảnh. Monitor cĩ nhiều loại khác nhau: - CGA : 640 x 320 x 16 màu, - EGA : 640 x 350 x 16 màu, - VGA : 640 x 480 x 16 màu, - SVGA: 1024 x 768 x 256 màu. • Với ảnh màu, cĩ nhiều cách tổ hợp màu khác nhau. Theo lý thuyết màu do Thomas đưa ra từ năm 1802, mọi màu đều cĩ thể tổ hợp từ 3 màu cơ bản: Red (đỏ), Green (lục) và Blue (lơ). • Nhìn chung, các hệ thống thu nhận ảnh thực hiện 2 quá trình: - Cảm biến: biến đổi năng lượng quang học (ánh sáng) thành năng lượng điện. Tổng hợp năng lượng điện thành ảnh. 2
3. 2.1.CÁC THIẾT BỊ THU NHẬN ẢNH 2.1.2 Biểu diễn màu • ánh sáng màu là tổ hợp của ánh sáng đơn sắc. Mắt người chỉ cĩ thể cảm nhận được vài chục màu, song lại cĩ thể phân biệt được tới hàng ngàn màu. Cĩ 3 thuộc tính chủ yếu trong cảm nhận màu: - Brightness: sắc màu, cịn gọi là độ chĩi. - Hue : sắc lượng, cịn gọi là sắc thái màu. - Saturation : độ bão hồ 2.1.4. Hệ toạ độ màu • Tổ chức quốc tế về chuẩn hố màu CIE(Commision Internationale d'Eclairage) đưa ra một số các chuẩn để biểu diễn màu. Các hệ này cĩ các chuẩn riêng. ở đây chỉ đề cập đến chuẩn màu CIE-RGB (hệ toạ độ dùng 3 màu cơ bản). Như đã nêu trên, một màu là tổ hợp của các màu cơ bản theo một tỉ lệ nào đấy 3
4. 2.1.CÁC THIẾT BỊ THU NHẬN ẢNH • Như vậy, một pixel ảnh màu kí hiệu Px được viết: red Px = green blue • Người ta dùng hệ toạ độ ba màu R-G-B(tương ứng với hệ toạ độ x-y-z) để biểu diễn màu như sau: Blue (lơ) (0,0,1) lơ (0,0,1) Tím xanh (1,1,1) Trắng Tím (1,0,1) (0,0,0) (0,1,0) lục đen Green (lục) (1,0,0) đỏ (1,1,0) Vàng Red (đỏ) 4
5. 2.1.CÁC THIẾT BỊ THU NHẬN ẢNH • Trong cách biểu diễn này ta cĩ cơng thức: đỏ + lục + lơ =1 • Cơng thức này gọi là cơng thức Maxwell. Trong hình trên, tam giác tạo bởi ba đường đứt đoạn gọi là tam giác Maxwell. Màu trắng trong hệ tọa độ này được tính bởi: trắngCIE = (đỏCIE + lụcCIE + lơCIE) = 1 5
6. 2.2 LẤY MẪU VÀ LƢỢNG TỬ HĨA (Image Sampling and Quantization) 2.2.1 Giới thiệu • Một ảnh g(x, y) ghi được từ Camera là ảnh liên tục tạo nên mặt phẳng hai chiều. Ảnh cần chuyển sang dạng thích hợp để xử lí bằng máy tính. Phương pháp biến đổi một ảnh (hay một hàm) liên tục trong khơng gian cũng như theo giá trị thành dạng số rời rạc được gọi là số hố ảnh. Việc biến đổi này cĩ thể gồm hai bước: Bước 1: Đo giá trị trên các khoảng khơng gian gọi là lấy mẫu Bước 2: Ánh xạ cường độ (hoặc giá trị) đo được thành một số hữu hạn các mức rời rạc gọi là lượng tử hố. 2.2.2 Lấy mẫu • Lấy mẫu (Sampling) :nghĩa là xác định mức xám của ảnh tại từng vị trí điểm ảnh. Lấy mẫu thường được thực hiện bởi một bộ cảm biến thu nhận ảnh để chuyển đổi các giá trị điện thành các giá trị độ sáng của mỗi điểm ảnh. Lấy mẫu ảnh thường cĩ 2 lựa chọn: - Một là: khoảng lấy mẫu. - Hai là: cách thể hiện dạng mẫu. Lựa chọn thứ nhất được đảm bảo nhờ lý thuyết lấy mẫu của Shannon. Lựa chọn thứ hai liên quan đến độ đo (Metric) được dùng trong miền rời rạc. 6
7. 2.2 LẤY MẪU VÀ LƢỢNG TỬ HĨA • Định lý lấy mẫu của Shannon Giả sử g(x) là một hàm giới hạn giải (Band Limited Function) và biến đổi Fourier của nĩ là G(ωx ) = 0 đối với các giá trị ωx > Wx . Khi đĩ g(x) cĩ thể được khơi phục lại từ các mẫu được tạo tại các khoảng Δx đều đặn. Tức là Δx ≤ 1 2ωx Khoảng lấy mẫu (Sampling Interval) Δx là một tham số cần phải được chọn đủ nhỏ, thích hợp, nếu khơng tín hiệu thật khơng thể khơi phục lại được từ tín hiệu lấy mẫu. • Các dạng lấy mẫu (Tesselation) Dạng lẫy mẫu (Tesselation) điểm ảnh là cách bài trí các điểm mẫu trong khơng gian hai chiều. Một số dạng mẫu điểm ảnh được cho là dạng chữ nhật, tam giác, lục giác. Mỗi một mẫu, ngồi việc thể hiện hình dáng cịn cho biết đặc điểm liên thơng của chúng. a) Mẫu điểm ảnh chữ nhật b) Mẫu điểm ảnh tam giác c) Mẫu điểm ảnh lục giác 7
8. 2.2 LẤY MẪU VÀ LƢỢNG TỬ HĨA 2.2.3 Lƣợng tử hĩa • Lượng tử hố là một quá trình lượng hố tín hiệu thật dùng chung cho các loại xử lý tín hiệu trên cơ sở máy tính. Vấn đề này đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và cĩ nhiều lời giải lý thuyết dưới nhiều giả định của các nhà nghiên cứu như Panter và Dite (1951), Max (1960), Panter (1965) Các giá trị lấy mẫu Z là một tập các số thực từ giá trị Zmin đến lớn nhất Zmax. Mỗi một số trong các giá trị mẫu Z cần phải biến đổi thành một tập hữu hạn số bit để máy tính lưu trữ hoặc xử lý. Định nghĩa: Lượng tử hố là ánh xạ từ các số thực mơ tả giá trị lấy mẫu thành một giải hữu hạn các số thực. Nĩi cách khác, đĩ là quá trình số hố biên độ. Zmin Zmax L1 Ln 8
9. 2.2 LẤY MẪU VÀ LƢỢNG TỬ HĨA Giả sử Z là một giá trị lấy mẫu (số thực) tại vị trí nào đĩ của mặt phẳng ảnh, và Zmin<=Z’<=Zmax và giả sử chúng ta muốn lượng hố giá trị đĩ thành một trong các mức rời rạc: l1, l2, ln tương ứng với Zmin đến Zmax Khi đĩ, quá trình lượng hố cĩ thể thực hiện bằng cách chia tồn bộ miền vào (Zmax - Zmin) thành L khoảng, mỗi khoảng là Δl và khoảng thứ I được đặt tại điểm giữa các khoảng liền kề li. họ các giá trị z được thực hiện và mơ tả bằng li theo quá trình trên đây, khi đĩ sai số của quá trình lấy mẫu cĩ thể được xác định theo : eq=li – Z. 9
10. 2.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN ẢNH (image representation) • Sau bước số hĩa, ảnh sẽ được lưu trữ hay chuyển sang giai đoạn phân tích. Dưới đây giới thiệu một số phương pháp biểu diễn thường dùng chi tiết và tường minh hơn: - Biểu diễn mã loạt dài (Run-length Code) - Biểu diễn mã xích (Chain Code) - Biểu diễn mã tứ phân (Quad Tree Code) 2.3.1 Mã loạt dài • Phương pháp này hay dùng để biểu diễn cho vùng ảnh hay ảnh nhị phân. Một vùng ảnh R cĩ thể biểu diễn đơn giản nhờ một ma trận nhị phân: 1nÕu(m,n) r u(m,n) 0 kh¸c Với các biểu diễn trên, một vùng ảnh hay ảnh nhị phân đựoc xem như chuỗi 0 hay 1 đan xen. Các chuỗi này được gọi là mạch (run). Theo phương pháp này, mỗi mạch sẽ được biểu diễn bởi địa chỉ bắt đầu của mạch và chiều dài mạch theo dạng { , chiều dài}. 10
11. 2.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN ẢNH 2.3.2 Mã xích Mã xích thường được dùng để biểu diễn biên của ảnh. Thay vì lưu trữ tồn bộ ảnh, người ta lưu trữ dãy các điểm ảnh như A, B M. Theo phương pháp này, 8 hướng của vectơ nối 2 điểm biên liên tục được mã hĩa. Khi đĩ ảnh được biểu diễn qua điểm ảnh bắt đầu A cùng với chuỗi các từ mã. Điều này được minh họa trong hình dưới đây: A 7 2 B 3 1 M E 0 F 6 1 0 1 4 0 2 C D G K 2 5 4 7 J 5 3 6 I 4 H Hình 2.2. Hướng các điểm biên và mã tương ứng: A1107011076454543211
12. 2.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN ẢNH 2.3.3 Mã tứ phân • Theo phương pháp mã tứ phân, một vùng ảnh coi như bao kín một hình chứ nhật. Vùng này được chia làm 4 vùng con (Quadrant). Nếu một vùng con gồm tồn điểm đen (1) hay tồn điểm trắng (0) thì khơng cần chia tiếp. Trong trường hợp ngược lại, vùng con gồm cả điểm đen và trắng gọi là vùng khơng đồng nhất, ta tiếp tục chia thành 4 vùng con tiếp và kiểm tra tính đồng nhất của các vùng con đĩ. Quá trình chia dừng lại khi mỗi vùng con chỉ chứa thuần nhất điểm đen hoặc điểm trắng. Quá trình đĩ tạo thành một cây chia theo bốn phần gọi là cây tứ phân. Như vậy, cây biểu diễn ảnh gồm một chuỗi các ký hiệu b (black), w (white) và g (grey) kèm theo ký hiệu mã hĩa 4 vùng con. • Biểu diễn theo phương pháp này ưu việt hơn so với các phương pháp trên, nhất là so với mã loạt dài. Tuy nhiên, để tính tốn số đo các hình như chu vi, mơ men là tương đối khĩ khăn. 12
13. 2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN 2.4.1 Khái niệm chung • Ảnh thu được sau quá trình số hĩa thường được lưu lại cho các quá trình xử lý tiếp theo hay truyền đi . Trong quá trình phát triển của kỹ thuật xử lý ảnh, tồn tại nhiều định dạng ảnh khác nhau từ ảnh đen trắng (với định dạng IMG), ảnh đa cấp xám cho đến ảnh màu: (BMP, GIF, JPEG ). Tuy các định dạng này khác nhau, song chúng đều tuân theo một cấu trúc chung nhất. Nhìn chung, một tệp ảnh bất kỳ thường bao gồm 3 phần: - Đầu tệp (Header) - Dữ liệu nén (Data Compression) - Bảng màu (Palette Color) a) Đầu tệp: Đầu tệp là phần chứa các thơng tin về kiểu ảnh, kích thước, độ phân giải, số bit dùng cho 1 pixel, cách mã hĩa, vị trí bảng màu b) Dữ liệu nén: Số liệu ảnh được mã hĩa bởi kiểu mã hĩa chỉ ra trong phần Header. c) Bảng màu: Bảng màu khơng nhất thiết phải cĩ ví dụ khi ảnh là đen trắng. Nếu cĩ, bảng màu cho biết số màu dùng trong ảnh và bảng màu được sử dụng để hiện thị màu của ảnh. 13
14. 2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN 2.4.2 Định dạng ảnh IMG Ảnh IMG là ảnh đen trắng. Phần đầu của ảnh IMG cĩ 16 bytes chứa các thơng tin cần thiết : + 6 bytes đầu: dùng để đánh dấu định dạng ảnh IMG. Giá trị của 6 bytes này viết dưới dạng Hexa: 0x0001 0x0008 0x0001. + 2 bytes tiếp theo: chứa độ dài mẫu tin. Đĩ là độ dài của dãy các bytes kề liền nhau mà dãy này sẽ được lặp lại một số lần nào đĩ. Số lần lặp này sẽ được lưu trong byte đếm. Nhiều dãy giống nhau được lưu trong một byte. Đĩ là cách lưu trữ nén sẽ được đề cập chi tiết trong chương 8. + 4 bytes tiếp: mơ tả kích cỡ pixel + 2 bytes tiếp : số pixel trên một dịng ảnh + 2 bytes cuối: số dịng ảnh trong ảnh. 14
15. 2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN Ảnh IMG được nén theo từng dịng. Mỗi dịng bao gồm các gĩi(pack). Các dịng giống nhau cũng được nén thành một gĩi. Cĩ 4 loại gĩi sau: Loại 1: Gĩi các dịng giống nhau Quy cách gĩi tin này như sau: 0x00 0x00 0xFF Count. Ba byte đầu cho biết số các dãy giống nhau; byte cuối cho biết số các dịng giống nhau. Loại 2: Gĩi các dãy giống nhau Quy cách gĩi tin này như sau: 0x00 Count. Byte thứ hai cho biết số các dãy giống nhau được nén trong gĩi. Độ dài của dãy ghi ở đầu tệp. Loại 3: Dãy các pixel khơng giống nhau, khơng lặp lại và khơng nén được. Qui cách như sau: 0x80 Count. Byte thứ hai cho biết độ dài dãy các pixel khơng giống nhau khơng nén được. Loại 4: Dãy các pixel giống nhau Tuỳ theo các bit cao của byte đầu được bật hay tắt. Nếu bit cao được bật (giá trị 1) thì đây là gĩi nén các bytes chỉ gồm bit 0, số các byte được nén được tính bởi 7 bit thấp cịn lại. Nếu bit cao tắt (giá trị 0) thì đây là gĩi nén các byte gồm tồn bit 1. Số các byte được nén được tính bởi 7 bit thấp cịn lại. 15
16. 2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN 2.4.3. Định dạng ảnh PCX Định dạng ảnh PCX là một trong những định dạng ảnh cổ điển nhất. Nĩ sử dụng phương pháp mã loạt dài RLE (Run-Length-Encoded) để nén dữ liệu ảnh. Quá trình nén và giải nén được thực hiện trên từng dịng ảnh. Thực tế, phương pháp giải nén PCX kém hiệu quả hơn so với kiểu IMG. Tệp PCX gồm 3 phần: đầu tệp (header), dữ liệuảnh (image data) và bảng màu mở rộng(xem hình 2.10). Header của tệp PCX cĩ kích thước cố định gồm 128 byte và được phân bố như sau: + 1 byte : chỉ ra kiểu định dạng. Nếu là kiểu PCX/PCC nĩ luơn cĩ giá trị là 0Ah. + 1 byte: chỉ ra version sử dụng để nén ảnh, cĩ thể cĩ các giá trị sau: - 0: version 2.5. - 2: version 2.8 với bảng màu. - 3: version 2.8 hay 3.0 khơng cĩ bảng màu. - 5: version 3.0 cĩ bảng màu. + 1 byte: chỉ ra phương pháp mã hố. Nếu là 0 thì mã hố theo phương pháp BYTE PACKED, nếu khơng là phương pháp RLE. 16
17. 2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN + 1 byte: số bit cho một điểm ảnh plane. + 1 word: toạ độ gĩc trái trên của ảnh. Với kiểu PCX nĩ cĩ giá trị là (0,0); cịn PCC thì khác (0,0). + 1 word: toạ độ gĩc phải dưới. + 1 word: kích thước bề rộng và bề cao ảnh. + 1 word: số điểm ảnh. + 1 word: độ phân giải màn hình. + 1 word. + 48 byte: chia thành 16 nhĩm, mỗi nhĩm 3 byte. Mỗi nhĩm này chứa thơng tin về một thanh ghi màu. Như vậy ta cĩ 16 thanh ghi màu. + 1 byte: khơng dùng đến và luơn đặt là 0. +1 byte: số bit plane mà ảnh sử dụng. Với ảnh 16 màu, giá trị này là 4, với ảnh 256 màu (1 pixel/8 bit) thì số bit plane lại là 1. + 1 byte: số bytes cho một dịng quét ảnh. + 1 word: kiểu bảng màu. 17 + 58 byte: khơng dùng.
18. 2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN 2.4.3 Định dạng ảnh TIFF Kiểu định dạng TIFF được thiết kế để làm nhẹ bớt các vấn đề liên quan đến việc mở rộng tệp ảnh cố định. Về cấu trúc, nĩ cũng gồm 3 phần chính: - Phần Header (IFH): cĩ trong tất cả các tệp TIFF và gồm 8 byte: + 1 word: chỉ ra kiểu tạo tệp trên máy tính PC hay Macintosh. Hai loại này khác nhau rất lớn ở thứ tự các byte lưu trữ trong các số dài 2 hay 4 byte. Nếu trường này cĩ giá trị là 4D4Dh thì đĩ là ảnh cho máy Macintosh; nếu là 4949h là của máy PC. + 1 word: version. Từ này luơn cĩ giá trị là 42. Cĩ thể coi đĩ là đặc trưng của file TIFF vì nĩ khơng thay đổi. 18
19. 2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN + 2 word: giá trị Offset theo byte Header 128 bytes tính từ đầu file tới cấu trúc IFD(Image File Directory) là cấu Dữ liệu ảnh nén trúc thứ hai của file. Thứ tự các byte ở đây phụ thuộc vào dấu hiệu trường đầu tiên. Bảng màu mở rộng - Phần thứ 2 (IFD): Nĩ khơng ở ngay sau cấu trúc IFH mà vị trí của nĩ được xác định bởi trường Offset trong đầu tệp. Cĩ thể cĩ một hay nhiều IFD cùng tồn tại trong file (nếu file cĩ nhiều hơn 1 ảnh). 19
20. 2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN Một IFD gồm: + 2 byte: chứa các DE (Directory Entry). + 12 byte là các DE xếp liên tiếp. Mỗi DE chiếm 12 byte. + 4 byte : chứa Offset trỏ tới IFD tiếp theo. Nếu đây là IFD cuối cùng thì trường này cĩ giá trị là 0. - Cấu trúc phần dữ liệu thứ 3: các DE. Các DE cĩ độ dài cố định gồm 12 byte và chia làm 4 phần: + 2 byte: Chỉ ra dấu hiệu mà tệp ảnh đã được xây dựng. + 2 byte: kiểu dữ liệu của tham số ảnh. Cĩ 5 kiểu tham số cơ bản: a) 1: BYTE (1 byte). b) 2: ASCII (1 byte). c) 3: SHORT (2 byte). d) 4: LONG (4 byte). e) 5: RATIONAL (8 byte). 20
21. 2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH CƠ BẢN 2.4.4 Định dạng ảnh GIF(Graphics Interchanger Format) • Cách lưu trữ kiểu PCX cĩ lợi về khơng gian lưu trữ: với ảnh đen trắng kích thước tệp cĩ thể nhỏ hơn bản gốc từ 5 đến7 lần. Với ảnh 16 màu, kích thước ảnh nhỏ hơn ảnh gốc 2-3 lần, cĩ trường hợp cĩ thể xấp xỉ ảnh gốc. Tuy nhiên, với ảnh 256 màu thì nĩ bộc lộ rõ khả năng nén rất kém. • Định dạng ảnh GIF do hãng ComputServer Incorporated (Mỹ) đề xuất lần đầu tiên vào năm 1990. Với địng dạng GIF, những vướng mắc mà các định dạng khác gặp phải khi số màu trong ảnh tăng lên khơng cịn nữa. • Dạng ảnh GIF cho chất lượng cao, độ phân giải đồ hoạ cũng đạt cao, cho phép hiển thị trên hầu hết các phần cứng đồ hoạ. 21
22. 2.5 CÁC KỸ THUẬT TÁI HIỆN ẢNH 2.5.1 Kỹ thuật chụp ảnh Phương pháp sao chụp ảnh là phương pháp đơn giản, giá thành thấp, chất lượng cao. Sau bước chụp là kỹ thuật phịng tối nhằm tăng cường ảnh như mong muốn. Ví dụ kỹ thuật phịng tối như: phĩng đại ảnh, thu nhỏ ảnh , tùy theo ứng dụng. 2.5.2 Kỹ thuật in ảnh • Người ta dùng kỹ thuật nửa cường độ để thể hiện ảnh trên sách báo, tạp chí. Theo kỹ thuật này, một ảnh tạo nên bởi một chuỗi các điểm in trên giấy. Thực chất, mỗi điểm ảnh thường gồm một hình vuơng trắng bao quanh một chấm đen. Do vậy, nếu chấm đen càng lớn ảnh sẽ càng xẫm màu. Màu xám cĩ thể coi như chấm đen chiếm nửa vùng trắng. Vùng trắng là vùng gồm một chùm các điểm ảnh cĩ rất ít hoặc khơng cĩ chấm đen. • Từ đặc điểm cảm nhận của mắt người, sự thay đổi cường độ chấm đen trong các phần tử ảnh trắng tạo nên mơ phỏng của một ảnh liên tục. Thơng thường, báo ảnh tạo ảnh nửa cường độ với độ phân giải từ 60 đến 80 dpi (dot per inchs : số điểm ảnh trên một inch), sách cĩ thể in đến 150 dpi. • Tuy nhiên, các máy in ghép nối với máy tính khơng cĩ khả năng sắp xếp các chấm đen cĩ kích thước khác nhau của ảnh. Do đĩ, người ta dùng một số kỹ thuật biến đổi như: phân ngưỡng, chọn mẫu, dithering (dithering sẽ định nghĩa dưới đây). 22
23. 2.5 CÁC KỸ THUẬT TÁI HIỆN ẢNH a) Phân ngƣỡng: Kỹ thuật này đặt ngưỡng để hiển thị các tơng màu liên tục. Các điểm trong ảnh được so sánh với ngưỡng định trước. Giá trị của ngưỡng sẽ quyết định điểm cĩ được hiển thị hay khơng. Do vậy ảnh kết quả sẽ mất đi một số chi tiết. Cĩ nhiều kỹ thuật chọn ngưỡng áp dụng cho các đối tượng khác nhau : - Hiện thị 2 màu: chỉ dùng ảnh đen trắng cĩ 256 mức xám. Bản chất của phương pháp này là chọn ngưỡng dựa trên lược đồ mức xám của ảnh. Để đơn giản cĩ thể lấy ngưỡng với giá trị là127. Như vậy : 1n (m,n) 127 u(m,n) 0(hayhiƯntr¾ng)nÕung•ỵcl¹i -Hiện thị 4 màu: hiện 4 màu để khắc phục nhược điểm của kỹ thuật hiển thị 2 màu. Ta cĩ thể hình dung cách phân ngƣỡng 4 màu theo sơ đồ sau: 23
24. 2.5 CÁC KỸ THUẬT TÁI HIỆN ẢNH Màu 0 1 2 3 Mức xám 0 64 128 192 255 • Dùng ngưỡng ngẫu nhiên 4 màu: theo phương pháp này, ta chia khơng gian mức xám thành các miền hiển thị và đánh số là 0, 1, 2 và 3. Tiếp sau, định nghĩa các miền mà các cặp hiển thị (bật, tắt) tương ứng với: (0,1), (1,2) và (2,3). Khác với ngưỡng cố định, ở đây ngưỡng được reo ngẫu nhiên . 24
25. 2.5 CÁC KỸ THUẬT TÁI HIỆN ẢNH b) Kỹ thuật chọn theo mẫu Kỹ thuật này sử dụng một nhĩm các phần tử trên thiết bị ra (máy in chẳng hạn) để biểu diễn một pixel trên ảnh nguồn. Các phần tử của nhĩm quyết định độ sáng tối của cả nhĩm. Các phần tử này mơ phỏng các chấm đen trong kỹ thuật nửa cường độ. Nhĩm thường được chọn cĩ dạng ma trận vuơng. Nhĩm n x n phần tử sẽ tạo nên n2+1 mức sáng. Ma trận mẫu thường được chọn là ma trận Rylander. Ma trận Rylander cấp 4 cĩ dạng như Bảng 1.2 0 8 2 10 4 12 6 14 3 11 1 9 7 15 5 13 Việc chọn kích thước của nhĩm như vậy sẽ làm giảm độ mịn của ảnh. Vì vậy kỹ thuật này chỉ áp dụng trong trường hợp mà độ phân giải của thiết bị ra lớn hơn độ phân giải của ảnh nguồn. 25
26. 2.5 CÁC KỸ THUẬT TÁI HIỆN ẢNH c) Kỹ thuật Dithering Dithering là việc biến đổi một ảnh đa cấp xám (nhiều mức sáng tối) sang ảnh nhị phân(hai mức sáng tối). Kỹ thuật Dithering đựợc áp dụng để tạo ra ảnh đa cấp sáng khi độ phân giải nguồn và đích là như nhau. Kỹ thuật này sử dụng một ma trận mẫu gọi là ma trận Dither. Ma trận này gần giống như ma trận Rylander. Để tạo ảnh, mỗi phần tử của ảnh gốc sẽ được so sánh với phần tử tương ứng của ma trận Dither. Nếu lớn hơn, phần tử ở đầu ra sẽ sáng và ngược lại. 26