Giáo Trình Nhận Dạng và Xử Lý Ảnh

Lời nói đầu

1. CHƯƠNG 1: NHẬP MÔN XỬ LÝ ẢNH

1.1. Tổng quan về xử lý ảnh

1.2. Các khái niệm về ảnh số, điểm ảnh

1.2.1. Ảnh số

1.2.2. Điểm ảnh

1.3. Các thành phần trong hệ thống xử lý ảnh

1.4. Hệ màu và loại ảnh

1.4.1. Các hệ màu thông dụng

1.4.2. Một số loại ảnh thông dụng

1.5. Cấu trúc dữ liệu ảnh

1.5.1. Cấu trúc ảnh vector

1.5.2. Cấu trúc ảnh raster

1.6. Một số định dạng ảnh phổ biến

1.6.1. Định dạng ảnh TIFF

1.6.2. Định dạng ảnh GIF

1.6.3. Định dạng hình ảnh JPG

1.6.4. Định dạng ảnh BMP

1.6.5. Định dạng ảnh PNG

1.6.6. So sánh các chuẩn định dạng

1.7. Câu hỏi và bài tập

2. BIẾN ĐỔI XỬ LÝ ẢNH

2.1. Các phép biến đổi trên điểm ảnh

2.2. Điều chỉnh mức sáng

2.3. Điều chỉnh độ tương phản

2.4. Cân bằng lược đồ ảnh

2.5. Biến đổi ảnh màu và đa mức xám

2.6. Các phương pháp xử lý ảnh thông dụng

2.7. Phương pháp tích chập

2.8. Các kỹ thuật lọc thông dụng

2.9. Các phép biển đổi toàn cục

2.10. Biến đổi cosin rời rạc

2.11. Biến đổi Fourier rời rạc

2.12. Biến đổi hình thái học

2.12.1. Phần tử cấu trúc

2.12.2. Phép co ảnh – Erosion

2.12.3. Phép giãn ảnh – Dilation

2.12.4. Phép mở ảnh – Openning

2.12.5. Phép đóng ảnh- Closing

2.12.6. Phép biến đổi "Hit or miss"

2.12.7. Ứng dụng của kỹ thuật hình thái học

2.13. Câu hỏi và bài tập

3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN ĐOẠN ẢNH

3.1. Tổng quan về phân đoạn ảnh

3.2. Phân đoạn bằng ngưỡng

3.2.1. Phân ngưỡng thủ công

3.2.2. Phân đoạn ngưỡng tự động

3.2.3. Phân đoạn bằng kỹ thuật Otsu

3.3. Phân đoạn bằng k-means

3.4. Kỹ thuật phân đoạn MeanShift

3.5. Phân đoạn bằng kỹ thuật Watershed

3.6. Phân đoạn phân cấp

3.7. Câu hỏi và bài tập

4. TRÍCH CHỌN ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN

4.1. Đặc trưng và trích chọn đặc trưng ảnh

4.1.1. Đặc trưng mức thấp

4.1.2. Đặc trưng mức cao

4.2. Kỹ thuật trích chọn đặc trưng cạnh

4.2.1. Trích chọn biên bằng toán tử Sobel

4.2.2. Trích chọn biên bằng toán tử Prewitt

4.2.3. Trích chọn biên bằng toán tử Robert

4.2.4. Trích chọn biên bằng phương pháp Canny

4.3. Kỹ thuật trích chọn đặc trưng điểm chính

4.3.1. Trích xuất điểm góc

4.3.2. Trích xuất đặc trưng đốm

4.4. Câu hỏi và bài tập

5. ĐẶC TRƯNG NÂNG CAO VÀ SO KHỚP ẢNH

5.1. Giới thiệu chung

5.2. Mô tả đặc trưng SIFT

5.2.1. Đặc trưng SIFT

5.2.2. Quá trình xử lý SIFT

5.3. Mô tả đặc trưng SURF

5.3.1. Giới thiệu về đặc trưng SURF

5.3.2. Phát hiện keypoint

5.3.3. Mô tả đặc trưng SURF

5.4. Mô tả đặc trưng Haar

5.4.1. Đặc trưng Haar

5.4.2. Trích xuất đặc trưng Haar

5.4.3. Mở rộng đặc trưng Haar

5.5. Mô tả đặc trưng HOG

5.5.1. Đặc trưng HOG

5.5.2. Quá trình trích rút đặc trưng HOG

5.5.3. Các biến thể của biểu diễn đặc trưng HOG

5.6. So khớp ảnh

5.6.1. Giới thiệu về so khớp ảnh

5.6.2. Thuật toán Brute- Force

5.6.3. So khớp ảnh dùng bộ mô tả SIFT

5.6.4. So khớp ảnh dùng bộ mô tả SURF

5.6.5. So khớp dựa vào điểm góc Harris

5.6.6. Kỹ thuật lọc nhiễu trong so khớp ảnh

5.6.6.1. Lọc theo bình phương tối thiểu

5.6.6.2. Phương pháp đồng thuận ngẫu nhiên

5.6.7. Ví dụ áp dụng trong nhận dạng

5.7. Câu hỏi và bài tập

6. KỸ THUẬT NHẬN DẠNG

6.1. Giới thiệu chung

6.2. Cây quyết định

6.2.1. Thuật toán ID3 xây dựng cây quyết định

6.2.2. .5 xây dựng cây quyết định

6.3. Rừng ngẫu nhiên

6.4. Kỹ thuật Boosting

6.5. Máy phân loại vector hỗ trợ

6.5.1. Phân loại tuyến tính

6.5.2. Phân loại tuyến tính lề mềm

6.5.3. Tuyến tính hóa phân loại phi tuyến

6.6. Mạng neural nhân tạo

6.7. Kỹ thuật trượt window trong nhận dạng

6.7.1. Vấn đề trượt window

6.7.2. Gom các mẫu nhận dạng chồng lấp

6.7.3. Huấn luyện mô hình

6.7.4. Nhận dạng đối tượng trong ảnh

6.8. Câu hỏi và bài tập

7. KỸ THUẬT HỌC SÂU

7.1. Tổng quan về học sâu

7.2. Mạng neural sâu

7.3. Mạng neural tích chập

7.3.1. Lớp tích chập

7.3.2. Lớp hiệu chỉnh

7.3.3. Lớp kết nối đầy đủ:

7.3.4. Lớp đầu ra

7.3.5. Tạo mạng học sâu với Matlab

7.4. Một số kiến trúc mạng tích chập học sâu

7.5. Mô tả ngữ nghĩa ảnh với học sâu

7.5.1. Bộ mô tả ảnh

7.5.2. Mô hình suy diễn mối liên kết

7.5.3. Mô hình sinh diễn tả ảnh

7.6. Câu hỏi và bài tập

Tài liệu tham khảo

I. Tổng quan về Giáo Trình Nhận Dạng và Xử Lý Ảnh

Giáo trình Nhận dạng và xử lý ảnh cung cấp kiến thức cơ bản về các kỹ thuật xử lý hình ảnh và nhận dạng mẫu. Tài liệu này được biên soạn nhằm đáp ứng nhu cầu học tập của sinh viên và những người quan tâm đến lĩnh vực này. Với sự phát triển của công nghệ, việc hiểu biết về nhận dạng ảnh và xử lý ảnh trở nên cần thiết hơn bao giờ hết.

1.1. Ứng dụng của Nhận Dạng và Xử Lý Ảnh

Nhận dạng và xử lý ảnh có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y tế, an ninh, và giao thông. Các hệ thống thông minh hiện nay sử dụng các kỹ thuật này để phân tích và đưa ra quyết định chính xác hơn.

1.2. Tầm quan trọng của Giáo Trình trong Học Tập

Giáo trình này không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn hướng dẫn thực hành, giúp sinh viên nắm vững các kỹ thuật xử lý ảnh và nhận dạng mẫu.

II. Thách thức trong Nhận Dạng và Xử Lý Ảnh

Mặc dù có nhiều tiến bộ trong lĩnh vực nhận dạng ảnh, vẫn tồn tại nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chính xác, tốc độ xử lý và khả năng áp dụng trong thực tế là những yếu tố cần được cải thiện. Việc phát triển các thuật toán mới và tối ưu hóa quy trình xử lý là rất quan trọng.

2.1. Độ chính xác trong Nhận Dạng Ảnh

Độ chính xác là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong nhận dạng ảnh. Các thuật toán cần được cải tiến để giảm thiểu sai sót và tăng cường khả năng nhận diện đối tượng.

2.2. Tốc độ Xử Lý Ảnh

Tốc độ xử lý ảnh cũng là một thách thức lớn. Các hệ thống cần phải được tối ưu hóa để xử lý dữ liệu nhanh chóng mà không làm giảm chất lượng kết quả.

III. Phương Pháp Xử Lý Ảnh Hiện Đại

Các phương pháp xử lý ảnh hiện đại bao gồm nhiều kỹ thuật tiên tiến như học sâu và mạng nơ-ron. Những phương pháp này đã chứng minh được hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng và độ chính xác của xử lý ảnh.

3.1. Kỹ Thuật Học Sâu trong Xử Lý Ảnh

Học sâu là một trong những phương pháp tiên tiến nhất hiện nay. Nó cho phép máy tính tự động học hỏi từ dữ liệu và cải thiện khả năng nhận diện mà không cần can thiệp thủ công.

3.2. Mạng Nơ ron Tích Chập CNN

Mạng nơ-ron tích chập (CNN) là một trong những kiến trúc phổ biến nhất trong nhận dạng ảnh. Nó giúp cải thiện đáng kể độ chính xác trong việc phân loại và nhận diện đối tượng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Nhận Dạng và Xử Lý Ảnh

Nhận dạng và xử lý ảnh có nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống. Từ y tế đến an ninh, các hệ thống này giúp cải thiện hiệu quả công việc và nâng cao chất lượng cuộc sống.

4.1. Ứng Dụng trong Y Tế

Trong y tế, xử lý ảnh được sử dụng để phân tích hình ảnh y học, giúp bác sĩ chẩn đoán bệnh chính xác hơn thông qua các hình ảnh như X-quang và MRI.

4.2. Ứng Dụng trong An Ninh

Trong lĩnh vực an ninh, các hệ thống nhận dạng khuôn mặt và giám sát video giúp phát hiện và ngăn chặn tội phạm hiệu quả hơn.

V. Kết Luận và Tương Lai của Nhận Dạng và Xử Lý Ảnh

Tương lai của nhận dạng ảnh và xử lý ảnh rất hứa hẹn với sự phát triển không ngừng của công nghệ. Các nghiên cứu và ứng dụng mới sẽ tiếp tục mở ra nhiều cơ hội trong các lĩnh vực khác nhau.

5.1. Xu Hướng Nghiên Cứu Mới

Các xu hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực này sẽ tập trung vào việc cải thiện độ chính xác và tốc độ xử lý, đồng thời mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

5.2. Tác Động của Công Nghệ Mới

Công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy sẽ tiếp tục tác động mạnh mẽ đến cách thức mà xử lý ảnh và nhận dạng mẫu được thực hiện trong tương lai.

Giáo Trình Nhận Dạng và Xử Lý Ảnh Phần 1 của TS. Hoàng Văn Dũng