Tìm kiếm và khai thác các mô hình Toán học trong việc áp dụng vào xử lí ảnh tạp

Để thực hiện tốt nhiệm vụ nghiên cứu khoa học (NCKH) của giảng viên, đáp ứng yêu cầu định hướng trong chỉ đạo công tác NCKH của Hội đồng Khoa học Trường Cao đẳng Sư phạm Sóc Trăng cũng như quán triệt chủ trương của Nhà nước về việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam trong giai đoạn hiện nay, chúng tôi mạnh dạn biên soạn tài liệu “Nhập môn Xử lí ảnh tạp” nhằm giới thiệu cho sinh viên ngành Toán học và ngành Tin học thêm một nguồn tham khảo có ích bằng Tiếng Việt. Tài liệu còn phục vụ cho những ai quan tâm đến lĩnh vực này.

Đối với sinh viên ngành Toán, tài liệu cung cấp những thông tin cơ bản về phương pháp sai phân hữu hạn và ứng dụng của nó trong xử lí ảnh tạp; đồng thời, thông qua đó các mô hình Toán học trong xử lí ảnh tạp cũng được giới thiệu.

Ngoài ra, sinh viên ngành Tin có thể tìm thấy những áp dụng hữu ích và cụ thể các công cụ ứng dụng, hỗ trợ, …trong lập trình xử lí ảnh. Việc biên soạn tài liệu còn hướng tới vai trò khá quan trọng trong giới thiệu, tìm kiếm và khai thác mô hình học tập có tính tích hợp kiến thức để giải quyết vấn đề cụ thể trong cuộc sống, cụ thể trong lĩnh vực xử lí ảnh tạp. Mô hình học tập này đã và đang được phát triển khá mạnh mẽ và toàn diện ở nhiều nước tiên tiến trên thế giới và có thể rất cần thiết cho sinh viên trong tương lai.

Thuật ngữ xử lí ảnh tạp được đề cập trong tài liệu này được hiểu là việc áp dụng các mô hình toán học để xử lí trên các ảnh kĩ thuật số đã chọn với mục đích cụ thể nào đó, chẳng hạn như kiểm tra tính hiệu quả của một mô hình toán học đối với một loại tạp ảnh nào đó. Ở đây, chúng tôi không bàn đến các thủ thuật trên các phần mềm xử lí ảnh. Với một ảnh kĩ thuật số có được (từ các máy chụp ảnh, máy quét,… hoặc tạo ra từ các chương trình vẽ hình trên máy vi tính), chúng tôi tạm thời có thể mô tả các công đoạn cần thiết để xử lí qua các bước:

Bước 1: Chọn ảnh từ các thiết bị hoặc tạo ra ảnh trên máy vi tính.

Bước 2: Lấy ra giá trị của các pixel từ ảnh chọn ở bước 1, chúng được sắp xếp lại thành một ma trận số gồm m dòng và n cột (tương ứng với kích thước độ phân giải của ảnh; chẳng hạn: ảnh 64 x 64, ảnh 128 x 128, …).

Bước 3: Chèn tạp ảnh vào ma trận biểu diễn ảnh kĩ thuật số ở bước 2. Có thể xem là đầu vào của quá trình xử lí ảnh.

Bước 4: Xử lí ảnh đầu vào bằng các mô hình toán học đã được chương trình hóa bằng các phương pháp tính toán gần đúng và được xử lí bằng một ngôn ngữ lập trình nào đó.

Bước 5: Biểu diễn ma trận đầu vào đã xử lí để có ảnh kĩ thuật số sau xử lí.

Bước 6: So sánh các ảnh trước và sau xử lí để thấy hiệu quả của mô hình toán học trên loại ảnh đã chọn

Mời các bạn xem nội dung chi tiết:

Xem video minh họa:

https://youtu.be/SITNJK4ekXw

https://youtu.be/QkxmtWVsJ2g

https://youtu.be/UQcT4-dztD8

Về cơ bản, ở góc độ học thuật chúng tôi đã hướng tới và cố gắng trình bày theo tinh thần “ngắn gọn, súc tích” dựa trên cảm quan cá nhân. Do đó, khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định mang tính chủ quan. Ngoài ra, còn rất nhiều vấn đề được trình bày trong tài liệu đòi hỏi người đọc khi tiếp nhận hay lĩnh hội cần có kiến thức chuẩn bị nhất định. Vì lẽ này, rất có thể có những nội dung đã được trình bày sẽ gây những trở ngại nhất định trong lần đầu tiếp xúc đối với độc giả. Tác giả sẽ cố gắng chọn lọc trong số đó và làm sáng tỏ đến mức có thể trong các tài liệu khác có liên quan hay trong vài chương của tài liệu này trong thời gian sắp tới.