Tìm hiểu về lưỡng cực trong xử lý hình ảnh và thị giác máy tính

Lưỡng cực là một quá trình chuyển đổi hình ảnh hoặc tín hiệu thành hai cực đối lập. Nói cách khác, đây là một kỹ thuật gán hai giá trị cực trị cho mỗi pixel hoặc mẫu của hình ảnh hoặc tín hiệu, một giá trị dương và một giá trị âm. Hình ảnh hoặc tín hiệu thu được có phân bố lưỡng kim, với hầu hết các pixel hoặc mẫu có một trong hai giá trị cực trị và một số ít có giá trị bằng 0.

Lưỡng cực thường được sử dụng trong các ứng dụng xử lý hình ảnh và thị giác máy tính như:

1. Phân đoạn hình ảnh: Bằng cách gán hai giá trị cực trị cho mỗi pixel, quá trình lưỡng cực có thể được sử dụng để tách các đối tượng khỏi nền và với nhau.
2. Phát hiện cạnh: Quá trình lưỡng cực có thể được sử dụng để phát hiện các cạnh trong hình ảnh bằng cách làm nổi bật các vùng có cường độ chênh lệch lớn.
3. Giảm nhiễu: Bằng cách triệt tiêu các pixel có cường độ thấp, kỹ thuật lưỡng cực có thể được sử dụng để giảm nhiễu trong hình ảnh.
4. Nén hình ảnh: Quá trình lưỡng cực có thể được sử dụng để nén hình ảnh bằng cách biểu diễn chúng dưới dạng tổng của hai giá trị cực trị.
5. Hình ảnh y tế: Quá trình lưỡng cực được sử dụng trong hình ảnh y tế để tăng cường độ tương phản giữa các mô hoặc cấu trúc khác nhau.
6. Hình ảnh kính hiển vi: Quá trình lưỡng cực được sử dụng trong hình ảnh kính hiển vi để tăng cường độ tương phản giữa các cấu trúc hoặc đặc điểm khác nhau.
7. Thị giác máy: Quá trình lưỡng cực được sử dụng trong thị giác máy để tách các vật thể khỏi nền và tách biệt với nhau.
8. Robotics: Quá trình lưỡng cực được sử dụng trong robot để phát hiện các cạnh và ranh giới trong môi trường.
9. Đồ họa máy tính: Quá trình lưỡng cực được sử dụng trong đồ họa máy tính để tạo ra các hình ảnh có độ tương phản cao với sự phân bố hai chiều của các giá trị pixel.
10. Phân tích dữ liệu: Quá trình lưỡng cực có thể được sử dụng để giảm kích thước của các tập dữ liệu lớn bằng cách chiếu chúng lên một không gian lưỡng cực.

Có một số kỹ thuật để thực hiện quá trình lưỡng cực, bao gồm:

1. Ngưỡng: Điều này liên quan đến việc đặt giá trị ngưỡng và gán một giá trị cực trị cho các pixel có cường độ trên ngưỡng và giá trị cực trị khác cho các pixel có cường độ dưới ngưỡng.
2. Cân bằng biểu đồ: Điều này liên quan đến việc phân phối lại các giá trị cường độ của hình ảnh để tạo ra sự phân bố đồng đều hơn, điều này có thể dẫn đến phân phối lưỡng kim.
3. Hiệu chỉnh gamma: Điều này liên quan đến việc áp dụng phép biến đổi phi tuyến tính cho các giá trị cường độ của hình ảnh để nâng cao độ tương phản.
4. Khử nhiễu sóng con: Điều này liên quan đến việc sử dụng các phép biến đổi sóng con để tách hình ảnh thành các dải tần số khác nhau và triệt tiêu các pixel có cường độ thấp trong các dải tần số cao.
5. Phân tích thành phần chính (PCA): Điều này liên quan đến việc chiếu hình ảnh lên không gian có chiều thấp hơn được xác định bởi các thành phần chính của hình ảnh, điều này có thể dẫn đến phân bố hai chiều.