Sau khi hiểu cơ bản về hình ảnh/video kỹ thuật số trong phần 1, ta sẽ đi sâu vào để hiểu các vấn đề gặp phải trong hình ảnh xấu, chất lượng thấp đến từ đâu, và tìm hiểu về các phương pháp làm rõ hình ảnh/video.
Link Phần 1: https://htigroup.vn/xu-ly-hinh-anh-video-ky-thuat-so-phan-1-co-ban-ve-hinh-anh-video-ky-thuat-so/
Đầu tiên, ta sẽ tìm hiểu cách tạo ra một hình ảnh hoặc video kỹ thuật số trước.
Hệ thống tạo ảnhÁnh sáng từ vật thu bởi ống kính camera và khúc xạ vào các phần tử trên cảm biến. Trong một thời gian nhất định, ánh sáng được thu thập bởi các phần tử trên cảm biến. Khung thời gian thu thập ánh sáng này được gọi là “thời gian màn trập”. Tại cuối thời gian màn trập, ánh sáng thu được trên mỗi phần tử cảm biến được chuyển đổi thành giá trị pixel của hình ảnh kỹ thuật số được tạo ra. Hình ảnh này được chuyển đến bộ lưu trữ dữ liệu, ví dụ như đầu ghi DVR. Và từ đầu ghi, hình ảnh/video có thể được truyền tiếp đến các thiết bị điện tử khác.
Biến dạng trong hệ thống tạo ảnhViệc thực hiện loại bỏ các biến dạng khác nhau phải được thực hiện theo thứ tự đảo ngược. Điều này có nghĩa là biến dạng cuối cùng được thêm vào phải được loại bỏ trước và biến dạng được thêm vào đầu tiên phải được loại bỏ sau cùng. Thông thường thứ tự mà các biến dạng được thêm vào là chuyển động, lấy nét sai, nhiễu và nén. Điều này ngụ ý rằng việc nén và nhiễu đầu tiên phải được loại bỏ và sau đó lấy nét sai và mờ chuyển động. Tuy nhiên, bên cạnh việc nhận ra các biến dạng trong các cảnh quay CCTV, sự thành công của việc khôi phục phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: phối cảnh camera, độ phân giải hình ảnh, độ nén,…..
Mờ do chuyển động (Motion blur)Chuyển động mờ trong ảnh được gây ra bởi chuyển động của đối tượng trong khung thời gian chụp của ảnh. Khung thời gian chụp này chính là thời gian màn trập của máy ảnh. Thông thường thời gian màn trập lớn được sử dụng trong các tình huống ánh sáng yếu để thu thập đủ ánh sáng.
Nếu hiện tượng mờ do chuyển động xuất hiện trong một hình ảnh, các đối tượng sẽ xuất hiện dưới dạng các vệt sáng. Mờ cũng có thể được gây ra bởi sự di chuyển của máy ảnh, dẫn đến hiện tượng mờ tương tự như khi làm mờ chuyển động của đối tượng. Trong trường hợp mờ do chuyển động của đối tượng, chỉ các pixel trong đối tượng bị mờ. Còn trường hợp mờ do chuyển động của camera thì tất cả các pixel trong ảnh bị mờ.
Các tín hiệu nhiễu khác nhau:
LÀM RÕ VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HÌNH ẢNH/VIDEOCó nhiều phương pháp xử lý để làm rõ và nâng cao chất lượng hình ảnh/video. Trước hết ta sẽ tìm hiểu về việc xử lý hình ảnh. Trong bài viết này sẽ đề cập về một số phương pháp sau:
Đảo ngược
Trung bình
Chuyển đổi thang độ xám
Điều chỉnh biểu đồ histogram
Tăng cường đường viền
Khử mờ (do chuyển động, do lấy nét)
Đảo ngược (invert)
Đảo ngược là phương pháp chuyển các vùng sáng trong ảnh gốc sẽ chuyển thành vùng tối và ngược lại. Giá trị pixel trong ảnh đảo ngược = 255 – Giá trị pixel trong ảnh gốc
Trung bình (Average)
Bộ lọc trung bình được sử dụng để giảm nhiễu và các tạo tác nén khỏi hình ảnh. Cách thức hoạt động là cho mỗi pixel một giá trị mới được tính dựa trên các giá trị pixel của chính nó và xung quanh.
3 + 5 + 8 + 6 + 9 + 6 + 8 + 6 + 3 = 54 (tổng 9 pixel)
Trung bình = 54 / 9 = 6
Chuyển đổi thang độ xám
Chuyển đổi một hình ảnh màu thành một hình ảnh thang độ xám được sử dụng để loại bỏ thông tin màu sắc và chỉ nhìn vào các giá trị thang độ xám.
Trường hợp giá trị độ tương phản và độ sáng rất thấp, ví dụ cho các bản ghi thời gian ban đêm.
Trường hợp sử dụng máy ảnh đen trắng
Điều chỉnh biểu đồ Histogram của hình ảnh
Histogram là một dạng biểu đồ cho thấy sự phân bố các giá trị pixel của bức ảnh. Ví dụ biểu đồ histogram của một hình ảnh 4×4: giá trị 1 xuất hiện 2 lần, giá trị 2 xuất hiện 3 lần……
Đối với ảnh màu sẽ có 3 biểu đồ tương ứng với các kênh R, G, B
Khử mờ
Trong thực tế, người vận hành phải xác định đúng loại nguồn gây mờ trong hình ảnh gốc trước. Sau đó, mức độ mờ được điều chỉnh để loại bỏ tối ưu độ mờ khỏi hình ảnh không rõ nét. Nhận biết loại mờ hiện diện trong hình ảnh bị mờ là rất quan trọng để có thể thực hiện một kết quả khử mờ tốt. Trong trường hợp mờ do chuyển động (của camera hoặc đối tượng)
Về video kỹ thuật số, có một số phương pháp để xử lý, nâng cao chất lượng video:
Mở tệp video
Xử lý khung hình đơn lẻ
Xử lý kết hợp nhiều khung hình
Mở tệp videoHệ thống camera quan sát thường sản xuất các tập tin phương tiện định dạng độc quyền, ví dụ Hikvision, Dahua…. Ngay cả khi hệ thống camera quan sát tạo ra các tệp phương tiện định dạng tiêu chuẩn, việc mở tệp để xử lý có thể là một thách thức.
Một số công nghệ kết xuất hình ảnh khác nhau có thể giải quyết vấn đề này như: DirectShow, MediaFoundation, VideoForWindows, FFMPEG….. Một hoặc nhiều công nghệ này có thể mở tệp phương tiện tùy thuộc vào định dạng tệp. Hiệu quả của công nghệ phụ thuộc vào sự hiện diện của bộ giải mã cần thiết cho loại tệp phương tiện cụ thể.
Xử lý khung hình đơn lẻCơ bản việc xử lý trên một khung hình đơn lẻ giống như xử lý trên một hình ảnh tĩnh. Các khung hình kết quả này được phát sẽ tạo nên một video được xử lý. Tuy nhiên thì điều này chỉ áp dụng cho các bộ lọc theo khung hình như độ tương phản, khử nhiễu hay độ sắc nét. Một số bộ lọc video phức tạp hơn cần phải sử dụng nhiều khung hình để tính kết quả
Xử lý kết hợp nhiều khung hìnhỔn định đối tượng
Được sử dụng khi một đối tượng cụ thể trong video cần đứng yên, ví dụ: biển số xe trên xe đang di chuyển. Thực hiện bằng cách đặt một vùng quan tâm (ROI) xung quanh đối tượng này. Ổn định sau đó sẽ tìm kiếm trong khung hình tiếp theo để tìm lại đối tượng đó và di chuyển nó đến cùng vị trí như trong khung hình tham chiếu (khung nơi ROI được đặt). Bằng cách này, một video được tạo ra với đối tượng quan tâm là đứng yên
Ổn định khung hình
Được sử dụng khi video rất rung và không có đối tượng trong video có thể được sử dụng để ổn định. Đây thường là video rất rung với cảnh quay thay đổi nhanh, gây ra bởi chuyển động mạnh của máy ảnh. Ổn định chung làm giảm chuyển động nhưng không loại bỏ hoàn toàn. Vì vậy, kết quả của hoạt động này sẽ không phải là một video tĩnh mà là một video ít bị rung hơn bản gốc.
Xử lý siêu phân giảiLà việc sử dụng nhiều hình ảnh độ phân giải thấp để tạo ra một hình ảnh độ phân giải cao.
Foclar là thương hiệu hàng đầu thế giới trong việc làm rõ hình ảnh/video kỹ thuật số, với hơn 25 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực phát triển phần mềm giám định cho việc cải thiện và và phân tích hình ảnh/video, được sử dụng bởi các lực lượng thực thi pháp luật trên khắp thế giới.
Foclar Impress – Phần mềm có chức năng hỗ trợ tăng cường chất lượng hình ảnh/video kỹ thuật sốPhần mềm làm rõ hình ảnh/video Foclar Impress có thể xử lý tất cả các loại hình ảnh/video kỹ thuật số, bất kể phương thức chụp và định dạng, kể cả các định dạng video DVR độc quyền. Với giao diện trực quan, hỗ trợ ngôn ngữ Tiếng Việt, tự động ghi lại tất cả các thao tác của người sử dụng và nhiều tính năng khác.
Mờ (do chuyển động của đối tượng hoặc camera, do lấy nét)
Độ sáng (quá sáng hoặc quá tối)
Nhiễu (cảm biến, thời tiết, môi trường, ánh sáng….)
Video/ảnh bị nén
Độ phân giải kém