intTypePromotion=1

Đề tài: Bài toán nhận dạng biển số xe

Chia sẻ: Phạm Thế Tài | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

1
793
lượt xem
233
download

Đề tài: Bài toán nhận dạng biển số xe

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay, với sự phát triển kinh tế xã hội đã bùng nổ số lượng phương tiện giao thông. Gây ra những khó khăn trong công tác quản lý, xử lý vi phạm giao thông mà nguồn nhân lực con người khó có thể đảm đương được. Vì vậy vần để cần thiết là có một hệ thông quản lý, xử lý vi phạm giao thông tự động. Để xây dựng hệ thống quản lý giao thông tự động thì “ Bài toán nhận dạng biển số xe” là tiền đề để xây dựng những mô hình quản lý đó. Tuy...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Bài toán nhận dạng biển số xe

  1. Luận văn Đề tài: Bài toán nhận dạng biển số xe
  2. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 1 M ỤC L Ụ C MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 7 CHƯƠNG 1. Tổng quan về nhận dạng. ................................................................... 8 1.1 - Tính chất và sự cần thiết của bài toán nhận dang. ................................................ 8 Tính chất ...................................................................................................... 8 1.1.1 Sự cần thiết. ................................................................................................. 8 1.1.2 1.2 - Không gian biểu diễn đối tượng, không gian diễn dịch. .................................... 10 Không gian biểu diễn đối tượng ................................................................ 10 1.2.1 Không gian diễn dịch. ................................................................................ 10 1.2.2 1.3 - Mô hình và bản chất của quá trình nhận dạng.................................................... 11 1.3.1 Mô hình. ..................................................................................................... 11 Bản chất của quá trình nhận dạng. ............................................................. 12 1.3.2 CHƯƠNG 2. Xử lý ảnh và openCV ...................................................................... 15 2.1 - Xử lý nhị phân .................................................................................................... 16 2.2 - Giảm nhiễu. ........................................................................................................ 18 Bộ lọc hộp thông thường (Normalized Box filter). ................................... 19 2.2.1 Bộ lọc gaussian (Gaussian Filter). ............................................................. 20 2.2.2 Bộ lọc Median (Median Filter): ................................................................. 21 2.2.3 Bộ lọc song phương (Bilateral filter). ........................................................ 22 2.2.4 2.2.5 Filter2D ...................................................................................................... 23 2.3 - Biên và các phương pháp tìm biên. .................................................................... 24 Khái niệm về biên: ..................................................................................... 24 2.3.1 Phương pháp Gradient. .............................................................................. 24 2.3.2 Toán tử la bàn. ........................................................................................... 29 2.3.3 2.3.4 Laplace. ...................................................................................................... 31 Tách sườn ảnh theo Canny. ....................................................................... 33 2.3.5 SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  3. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 2 2.4 - Biến đổi Hough .................................................................................................. 35 2.5 - Một số hàm cơ bản trong thư viện OpenCV ...................................................... 41 Tải một ảnh và hiển thị ảnh. ...................................................................... 41 2.5.1 Chuyển ảnh màu sang ảnh xám. ................................................................ 42 2.5.2 Tìm đối tượng bằng findContours ............................................................ 43 2.5.3 CHƯƠNG 3. Bài toán nhận dạng biển số xe. ....................................................... 45 3.1 - Khái niệm về nhận dạng biển số xe. ................................................................... 45 Khái niệm. .................................................................................................. 45 3.1.1 Ứng dụng. .................................................................................................. 47 3.1.2 Phân loại biển số xe. .................................................................................. 48 3.1.3 3.2 - Một số hướng giải quyết bài toán nhận dạng biển số xe. ................................... 52 Hướng tiếp cận phát triển vùng. ................................................................ 52 3.2.1 Hướng tiếp cận dò biên và biến đổi Hough. .............................................. 53 3.2.2 Phân ngưỡng và tím vùng đối tượng (hướng tiếp cận của đồ án). ............ 54 3.2.3 3.3 - Hướng giải quyết. ............................................................................................... 54 3.4 - Phát hiện vùng chứa biển số. .............................................................................. 56 Giai đoạn 1: Biến đối ảnh xám và lọc ảnh ................................................. 57 3.4.1 Giai đoạn 2: Tiến hành phân ngưỡng hoặc phát hiện biên. ....................... 57 3.4.2 Giai đoạn 3: Tìm đường bao đối đượng. ................................................... 58 3.4.3 Giai đoạn 4: Tách vùng biển số. ................................................................ 59 3.4.4 3.5 - Tách riêng từng ký tự ......................................................................................... 60 Giai đoạn 1: Tiến hành phân ngưỡng. ....................................................... 61 3.5.1 Giai đoạn 2: Tìm vùng đối tượng. ............................................................. 61 3.5.2 Giai đoạn 3: Tìm và tách vùng ký tự. ........................................................ 61 3.5.3 3.6 - Nhận dạng ký tự quang học ( mạng nơron) ........................................................ 61 Mô hình nơron nhân tạo............................................................................. 62 3.6.1 Mạng nơron ................................................................................................ 63 3.6.2 SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  4. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 3 Mạng Kohonen ........................................................................................... 66 3.6.3 Mạng nơron nhiều lớp lân truyền ngược sai số ......................................... 71 3.6.4 CHƯƠNG 4. Kết quả và hướng phát triển của bài toán nhận dạng biển số xe. .... 74 4.1 - Kết quả hướng giải quyết “phân ngưỡng và tìm đối tượng”. ............................. 74 4.1.1 Kết quả dùng với phương pháp tìm biên Canny kết hợp với tìm vùng đối tượng. 75 Kết quả dùng với phương pháp phân ngưỡng kết hợp tìm vùng đối tượng 4.1.2 75 Kêt luận. ..................................................................................................... 76 4.1.3 4.2 - Hướng phát triển của bài toán nhận dạng biền số xe. ........................................ 82 Nhận xét. .................................................................................................... 82 4.2.1 Hướng phát triển của bài toán. ................................................................... 82 4.2.2 KẾT LUẬN. ........................................................................................................... 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 85 Phụ lục. ................................................................................................................... 86 SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  5. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 4 Danh mục các hình vẽ Hình 1.1 Nhận dạng vân tay trên máy ATM. .......................................................... 9 Hình 1.2 Phiên dịch viên Jibbigo ............................................................................ 9 Hình 1.3 Sơ đồ tổng quan một hệ nhận dạng. ....................................................... 14 Hình 2.1 Quá trình xử lý ảnh. ................................................................................ 15 Hình 2.2 Các bước cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh............................................. 15 Hình 2.3 (a) ngưỡng 40,(b) ngưỡng 121 ............................................................... 16 Hình 2.4 Sử dụng bộ lọc hộp thông thường. ......................................................... 20 Hình 2.5 sử dụng bộ lọc Gaussian ......................................................................... 21 Hình 2.6 sử dụng bộ lọc Median ........................................................................... 22 Hình 2.7 sử dụng bộ lọc song phương................................................................... 23 Hình 2.8 filter2D nhân thay đổi tăng dần từ trái qua phải..................................... 24 Hình 2.9 Tìm biên bằng chức năng Sobel trong OpenCV .................................... 29 Hình 2.10 Mặt nạ 8 hướng theo Kirsh. .................................................................. 29 Hình 2.11 Tìm biên Laplace .................................................................................. 33 Hình 2.12 Tìm biên theo Canny ............................................................................ 35 Hình 2.13 Trục tọa độ đề các đi qua 2 điểm.......................................................... 36 Hình 2.14 Trục tọa độ đề các................................................................................. 36 Hình 2.15 Hệ tọa độ cực. ....................................................................................... 37 Hình 2.16 Đường thẳngHough trong tọa độ cực. .................................................. 38 Hình 2.17 Kết hợp giữa HoughLines với HoughCircles ....................................... 40 Hình 2.18 Tìm thấy hình tròn trong mẫu có hình tròn. ......................................... 41 Hình 2.19 Tải một ảnh vào cửa sổ windows ......................................................... 42 Hình 2.20 Chuyển ảnh màu sang ảnh xám. ........................................................... 43 Hình 2.21 sử dụng findContours tìm đối tượng .................................................... 44 Hình 3.1 Hệ thống tự động nhận dạng biển số xe. ................................................ 46 Hình 3.2 Biển số mới. ............................................................................................ 52 SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  6. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 5 Hình 3.3 Một số loại biển số xe thông dụng ......................................................... 54 Hình 3.4 (a) ảnh đầu vào (b) ảnh xử lý xám và lọc song phương. ........................ 57 Hình 3.5 ảnh sau khi tiến hành phân ngượng ........................................................ 58 Hình 3.6 Tìm đường bao các đối tượng ................................................................ 59 Hình 3.7 Sau khi lọc bằng dặc điểm biển số và cắt riêng vùng biển số ................ 60 Hình 3.8 Các ký tự được cắt sau khi tìm thấy vùng biển số.................................. 61 Hình 3.9 Mô hình nơron nhân tạo. ........................................................................ 62 Hình 3.10 Mạng nơron truyền thẳng và nhiều lớp. ............................................... 64 Hình 3.11 Mạng nơron hồi quy. ............................................................................ 64 Hình 3.12 Học tham số có giám sát....................................................................... 66 Hình 3.13 Lưới các nơron ..................................................................................... 67 Hình 3.14 Ánh xạ mặt cầu vào lưới nơron 15x15 ................................................. 71 Hình 3.15 Mạng nơron 2 lớp. ................................................................................ 72 Hình 4.1 Biển không nhận dạng được ................................................................... 77 Hình 4.2 Vùng biển số trong quá trình phân ngưỡng. ........................................... 80 Hình 4.3 Mức xám thấp làm vùng biển số bị mất trong quá trình phân ngưỡng .. 80 Hình 4.4 Những biển số không nhận đủ ký tự ...................................................... 82 SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  7. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 6 Danh mục các bảng Bảng Tên bảng Trang Chi tiết tìm vùng biển số sử dụng dò biên Canny và tìm Bảng 1 77 vùng đối tượng. Chi tiết tìm vùng biển số sử dụng hướng phân ngưỡng và Bảng 2 78 tìm vùng đối tượng. Tìm vùng biển số trong các khoảng ngưỡng khác nhau tăng dần.(biển được tìm thấy ở khoảng ngưỡng trước sẽ Bảng 3 79 không phải là đối tượng xét ở các khoảng ngưỡng sau). Tìm vùng biển số trong các ngưởng khác nhau giảm dần. (biển được tìm thấy ở khoảng ngưỡng trước sẽ không phải Bảng 4 80 là đối tượng xét ở các khoảng ngưỡng sau). Chi tiết các khoảng ngưỡng phát hiện những biển số.( các biển tách ly thành công ở khoảng ngưỡng trước không Bảng 5 82 được tính cho khoảng ngưỡng sau). SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  8. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 7 M Ở ĐẦU Hiện nay, với sự phát triển kinh tế xã hội đã bùng nổ số lượng phương tiện giao thông. Gây ra những khó khăn trong công tác quản lý, xử lý vi phạm giao thông mà nguồn nhân lực con người khó có thể đảm đương được. Vì vậy vần để cần thiết là có một hệ thông quản lý, xử lý vi phạm giao thông tự động. Để xây dựng hệ thống quản lý giao thông tự động thì “ Bài toán nhận dạng biển số xe” là tiền đề để xây dựng những mô hình quản lý đó. Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam nhưng hệ thống quản lý đó chưa nhiều và lĩnh vực nhận dạng còn đang phát triển. Từ những thực tế đó, trong thời gian làm đố án tốt nghiệp em đã quyết định lựa chọn tìm hiểu về bài toán “ nhận dạng” trong đó chú trọng vào việc nhận dạng biển số xe. Để phục vụ cho bước đầu trong hệ thống quản lý phương tiện giao thông tại Việt Nam. Trong điều kiện năng lực và thời gian có hạn, nên báo cáo của em không tránh khỏi những sai sót. Em kình mong thầy cô và các bạn đóng góp những ý kiến để em có thể chỉnh sửa và bổ sung những phần thiếu sót để em hoàn thiện đề tài của mình. Em xin chân thành cảm ơn Thầy Vũ Anh Dũng và các bạn đã hết lòng giúp đỡ, chỉ bảo để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Trong báo cáo đồ án lần này em trình bày thành 4 chương như sau. Chương I: Tổng quan về nhận dạng. Chương II. Xử lý ảnh và OpenCV. Chương III. Bài toán nhận dạng biển số. Chương IV. Kết quả và hướng phát triển của bài toán nhận dạng biển số xe. SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  9. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 8 CHƯƠNG 1. Tổng quan về nhận dạng. 1.1 - Tính chất và sự cần thiết của bài toán nhận dang. Tính chất 1.1.1 Nhận dạng là quá trình phân loại các đối tượng được biểu diễn theo một mô - hình nào đó và gán cho chúng vào một lớp (gán đối tượng một tên gọi) dựa theo những quy luật và các mẫu chuẩn. Quá trình nhận dạng dựa vào những mẫu học biết trước gọi là nhận dạng có thầy (supervised learning); trong trường hợp ngược lại gọi là học không thầy (non supervised learning). Nhận dạng là một bài toán quan trọng trong ngành thị giác máy tính. - 1.1.2 Sự cần thiết. Cùng với sự phát triển không ngừng của kinh tế xã hội và các ngành kỹ thuật - hiện nay. Đòi hỏi sự quản lý và xử lý thông tin chính xác mà nó vượt quá sức của con người. Vì vậy chúng ta cần có máy móc hoặc động làm giảm tải hoặc thay thế công việc nặng nhọc, đòi hỏi sự chính xác cao và nhàm chán cho con người. Việc giúp máy móc nhận dang (thu thập , phân loại thông tin) như còn người sẽ giúp máy móc hoạt động hiệu quả giống như con người với độ chính xác cao hơn rất nhiếu. Một số ứng dụng của bài toán nhận dạng. - Nhận dạng dấu vân tay: ở Việt Nam đã được sử dụng trong việc chấm công, điểm danh và làm khóa an toàn cho các loại cửa sắt, máy tính xách tay…. Nó tạo sự tiện dụng và rất an toàn. SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  10. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 9 Hình 1.1 Nhận dạng vân tay trên máy ATM. Thay vì phải nhập mã pin trên máy ATM thì bạn chỉ việc đặt ngón tay trỏ của mình lên và giao dịch sẽ bắt đầu. Nhận dạng giọng nói: ứng dụng này được tích hợp trên nhiều sản phẩm, bạn sẽ điều khiển các thiết bị qua giọng nói của mình thay vì phải thao tác trực tiếp bằng tay, như trong mô hình nhà thông minh, trên điện thoại…. Ví dụ : ứng dụng Jibbigo trên điện thoại đi động , Ứng dụng này có thể dịch được tiếng nói của người sử dụng với 8 ngôn ngữ khác nhau như tiếng Anh, Pháp, Đức, Nhật, Hàn Quốc, Philipin, Tây Ban Nha, Trung Quốc. Hình 1.2 Phiên dịch viên Jibbigo Nhận dạng biển số xe: sẽ được giới thiệu tại Chương III SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  11. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 10 1.2 - Không gian biểu diễn đối tượng, không gian diễn dịch. 1.2.1 Không gian biểu diễn đối tượng Các đối tượng khi quan sát hay thu nhập được thường được biểu diễn bởi tập các đặc trưng hay đặc tính. Như trong trường hợp xử lý ảnh, ảnh sau khi được tăng cường để nâng cao chất lượng, phân vùng và trích chọn đặc tính, .được biểu diễn bởi các đặc trưng như biên , miền đồng nhất…. Người ta thường phân các đặc trưng này theo các loại như: đặc trưng tô pô (tập điểm), đặc trưng hình học và đặc trưng chức năng. Việc biểu diễn ảnh theo đặc trưng nào còn phụ thuộc vào ứng dựng tiếp theo. Ví dụ : giả sử đối tường X (ảnh, chữ viết, dấu vân tay,…) được biểu diễn bởi n thành phần đặc trưng: X={x1,x2….,xn}; mỗi xi biểu diễn một đặc tính. Không gian biểu diễn đối tượng thường gọi tắt là không gian đối tượng A được định nghĩa: A={X1,X2……,Xm} Trong đó mỗi Xi biểu diễn một đối tượng. Không gian này có thể là vô hạn. nhưng để tiện xem xét thì ta chỉ xét tập hữu hạn. 1.2.2 Không gian diễn dịch. Không gian diễn dịch là tập các tên gọi của đối tượng. Kết thúc quá trình nhận dạng ta xác định được tên gọi cho các đối tượng trong tập không gian đối tượng hay nói là đã nhận dạng được đối tượng. Một hình thức gọi là Ω là tập tên đối tượng: Ω ={ w1 ,w2,….wk} với wi, i= 1,2,….k là tên các đối tượng Quá trình nhận dạng đối tượng f là một ánh xa f: A Ω với f là tập các quy luật để định một phần tử trong A ứng với một phần tử trong Ω. Nếu tập các quy luật và tập tên các đối tượng là biết trước như trong nhận dạng chữ viết có ( có 26 lớp từ AZ), SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  12. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 11 người ta gọi là nhận dạng có thầy. Trường hợp hai là nhận dạng không có thày ( trường hợp này khó khăn hơn). 1.3 - Mô hình và bản chất của quá trình nhận dạng. 1.3.1 Mô hình. Việc chọn lựa một quá trình nhận dạng có liên quan mật thiết đến kiểu mô tả mà người ta sử dụng để đặc tả đối tượng. Trong nhận dạng, người ta phân chia theo hai họ lớp: Họ mô tả theo tham số. - Họ mô tả theo cấu trúc. - Cách mô tả được lựa chọn sẽ xác định mô hình của đối tượng. Như vậy, chúng sẽ có 2 loại mô hình: mô hình theo tham số và mô hình cấu trúc. Mô hình tham số. a. Mô hình tham số sử dụng một vector để đặc đối tương. Mỗi phần tử củavector mô tả một đặc tính của đối tượng. Vì dụ: như trong các đặc trưng chức năng, người ta sử dụng các hàm cơ sở trực giao để biểu diện. Và như vậy ảnh sẽ được biểu diễn bởi một chuổi các hàm trực giao. Giả sử C là đường bao của ảnh C(i,j) là điểm thứ i trên đường bao, i= 1,2…,n ( đường bao gồm n điểm). Giả sử x0= ∑ y0= ∑ là tọa độ điểm. Như vậy, moment trung tâm bậc p,q của đường bao là : ∑ SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  13. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 12 vector tham số trong trường hợp này chính là các moment µij với i=1,2,….,p và j = 1,2,…,q. Còn trong số các đặc trưng hình học, người ta hay sử dụng chu tuyến, đường bao, diện tích và tỉ lệ T=4πS/p2 với S là diện tích, p là chu tuyến. Việc chọn phương pháp biểu diễn sẽ làm đơn giản cách xây dựng. Tuy nhiên, việc lựa chọn đặc trưng nào là hoàn toàn phụ thuộc vào ứng dụng. Mô hình cấu trúc. b. Cách tiếp cận của mô hình này dựa vào việc mô tả đối tượng nhờ một số khái niệm biểu thị các đối tượng cơ sở trong ngôn ngữ tự nhiên. Để mô tả đối tượng, người ta dùng một số dạng nguyên thủy như đoạn thẳng, cung …. Chẳng hạn một hình chữ nhật được định nghĩa gồm 4 đoạng thẳng vuông góc với nhau từng đôi một. Trong mô hình này người ta sử dụng một bộ kí hiệu kết thúc Vt, một bộ kí hiệu không kết thúc gọi là Vn . Ngoài ra còn dùng một tập các luật sản xuất để mô tả cách xây dựng các đối tượng phù hợp dựa trên các đối tượng đơn giản hơn hoặc đối tượng nguyên thủy. Trong cách tiếp cận này, ta chấp nhận một khẳng định là: cấu trúc là kết quả của việc áp dụng luật sản xuất theo những nguyên tắc xác định bắt đầu từ một dạng gốc bắt đầu. Một cách hình thức, ta có thể coi mô hình này tương đương một văn phạm G=(Vt,Vn,P,S) với : -Vt là bộ kí hiệu kết thúc, -Vn là bộ ký hiệu không kết thúc, -P là luật sản xuất, -S là dạng ( ký hiệu bắt đầu). 1.3.2 Bản chất của quá trình nhận dạng. Quá trình nhận dạng gồm 3 giai đoạn chính: Lựa chọn mô hình biểu diễn đối tượng. - SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  14. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 13 Lựa chọn luật ra quyết định (phương pháp nhận dạng) và suy diễn quá trình học. - Học nhận dạng. - Khi mô hình biểu diễn đối tượng đã được xác định, có thể là định lượng ( mô hình tham số) hay định tính ( mô hình cấu trúc), quá trình nhận dạng chuyển sang giai đoạn học. Học là giai đoạn quan trọng. Thao tác học nhằm cải thiện, điểu chỉnh việc phân hoạch tập đối tượng thành lớp. Việc nhận dạng chính là tìm ra quy luật và các thuật toán để có thể gán đối tượng vào một lớp hay nói một cách khác gán cho đối tượng một tên. Học có thầy ( supervised learning) a. Kỹ thuật phân loại nhờ kiến thức biết trước gọi là học có thầy. Đặc điểm cơ bản của kỹ thuật này là người ta có một thư viện các mẫu chuẩn. Mẫu cần nhận dạng sẽ được đem so sánh với mẫu chuẩn để xem nó thuộc loại nào. Ví dụ như trong một ảnh viễn thám, người ta muốn phân biệt một cách đồng lúa, một cánh rừng hay một vùng đất hoang mà đã có miêu tả về đối tượng đó. Vấn đề chủ yếu là thiết kế một hệ thống để có thể đối sánh đối tượng trong ảnh với mẫu chuẩn và quyết định gán cho chúng vào một lớp. Việc đối sánh nhờ vào các thủ tục ra quyết định dựa trên một công cụ gọi là hàm phân lớp hay hàm ra quyết định. Học không có thầy( non supervised learning) b. Kỹ thuật này phải tự định ra cách lớp khác nhau và xác định các tham số đặc trưng cho từng lớp. Học không có thầy khó khăn hơn. Một mặt, do số lớp không được biết trước, mặt khác những đặc trưng của lớp cũng không biết trước. Kỹ thuật này nhằm tiến hành mọi cách gộp nhóm có thể và chọn lựa cách tốt nhất. Bắt đầu từ tập dữ liệu, nhiều thủ tực xử lý khác nhau nhằm phân lớp và nâng cấp dần để đạt được một phương án phân loại. SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  15. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 14 Nhin chung, một hệ thống nhận dạng có thể tóm tắt sơ đồ sau. Hình 1.3 Sơ đồ tổng quan một hệ nhận dạng. SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  16. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 15 CHƯƠNG 2. Xử lý ảnh và openCV Quá trình xử lý ảnh được xem như là quá trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho ra kết quả mong muốn. kết quả đầu ra của một quá trình xử lý ảnh có thể là một ảnh “tốt hơn” (theo ý muốn) hoặc một kết luận. Hình 2.1 Quá trình xử lý ảnh. Ảnh có thể xem là tập hợp các điểm ảnh và mỗi điểm ảnh được xem là đặc trưng cường độ sáng hay một dấu hiệu nào đó tại một vị trí nào đó của đối tượng trong không gian và có thể xem như hàm n biến . Do đó ảnh trong xử lý ảnh có thể xem như ảnh n chiều. Sơ đồ tổng quát của hệ thống xử lý ảnh: Hình 2.2 Các bước cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh Và ở chương này chung ta sẽ được biết OpenCV hỗ trợ gì cho những bước xử lý ảnh. Tiếp sau em sẽ giới thiệu các bước xử lý và OpenCV hỗ trợ xử lý ảnh như thế nào (cung cấp thư viện gì). SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  17. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 16 Tiền xử lý Các thao tác xử lý trên ảnh để chuẩn bị cho những bước phân tích tiếp theo. Chẳng hạn như các thao tác: chọn ngưỡng để chuyển ảnh đa cấp xám, ảnh màu về dạng nhị phân, giảm nhiễu để loại bỏ những dữ diệu không liên quan, phân đoạn để phân tách cách thành phần trong ảnh và cuối cùng là làm mảnh hay dò biên để đễ dàng xác định các vùng, các đặc trưng thích hợp và đối tượng cần quan tâm. 2.2 - Xử lý nhị phân Mức xám là giá trị có thể có của điểm ảnh. Với những ảnh đa cấp xám các thông tin đã sẵn ở dạng nhị phân chẳng hạn như các chuỗi văn bản hay các đối tượng ảnh, thì phương pháp nhị phân thông thường sẽ được thực hiện trước. Mục đích của phương pháp này sẽ tự động chọn một ngưỡng cần thiết để tách ảnh ra làm hai phần: thông tin ảnh và thông tin nền. Việc chọn ngưỡng tốt (ngưỡng mà có thể tách ảnh thành hai phần: phần ảnh, phần nền một cách chính xác) luôn là một quá trình khó và dễ gây ra lỗi. (a) (b) Hình 2.3 (a) ngưỡng 40,(b) ngưỡng 121 Kết quả này sẽ gặp khó khăn khi độ tương phản giữa nền và các giá trị điểm ảnh là thấp (chẳng hạn như xe màu xám nền mầu trắng), nét của văn bản mỏng hoặc dữ liệu không được chiếu sáng tốt. SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  18. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 17 Để thực hiện việc tách ngưỡng này thì OpenCV cung cấp chức năng threshold. threshold( src_gray, dst, threshold_value, max_BINARY_value,threshold_type );  src_gray: hình ảnh đầu vào.  dst: hình ảnh đầu ra.  threshold_value: giá trị thực hiện tách ngưỡng.  max_BINARY_value: giá trị thực hiện tách ngưỡng nhị phân.  threshold_type: một trong 5 ngưỡng hoạt động 5 ngưỡng hoạt động OpenCV cung cấp: a. Threshold Binary: nếu giá trị các điểm ảnh cao hơn giá trị ngưỡng thì được thiết lập giá trị mới là giá trị cao nhất (255), thấp hơn giá trị các điểm ảnh về mức 0; b. Threshold binaru, inverted: ngược với Threshold Binary c. Truncate: giá trị các điểm ảnh cao hơn giá trị ngượng sẽ bị thay đổi bằng giá trị ngưỡng, thấp hơn giữ nguyên. SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  19. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 18 Threshold to Zero: giá trị các điểm ảnh cao hơn giá trị ngưỡng sẽ được giữ lại d. còn các điểm ảnh có giá trị thấp hơn giá trị ngưỡng sẽ đưa về giá trị 0. e. Threshold to Zero, inverted : Ngược lại với Threshold to Zero. 2.3 - Giảm nhiễu. Nhiễu trong ảnh là do nhiều nguyên nhân bao gồm: sự thoái hóa theo thời gian, quá trình sao chép. Một số kỹ thuật xử lý ảnh sẽ được áp dụng để loại bỏ nhiễu. Sau khi được nhị phân hóa, ảnh sẽ được lọc để giảm nhiễu. Trên thực thế tồn tại nhiều loại nhiễu, tuy nhiên người ta thường xem xét 3 loại chính: nhiễu cộng, nh iễu nhân và nhiễu xung. Chúng xuất hiện những điểm ảnh khác biệt so với vùng xung quanh. Bản chất của nhiễu là thường tương ứng với tần số cao và cơ sở lý thuyết của các bộ lọc là chỉ cho những tín hiệu có tần số nào đó thông qua, do đó để lọc nhiệu người ta thường sử dụng bộ lọc thông thấp hay trung bình. Với nhiễu cộng và nhiễu SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
  20. Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Thông Tin 19 nhân ta dùng các bộ lọc thông thấp, trung bình; với nhiễu xung ta dùng lọc trung vị giả trung bị. Trong lọc trung bình, người ta ưu tiên cho các hướng để bảo vệ biên của ảnh khởi bị mờ khi làm trơn ảnh. Các kiệu mặt nà được sử dụng tùy theo các các trường hợp khác nhau. Các bộ lọc trên là bộ lọc tuyến tính theo nghĩa là điểm ở tâm cửa sổ sẽ được thay bởi tổ hợp các điểm lân cận chập với mặt nạ. Lọc thông thấp thường dùng để làm trơn nhiễu. Các bộ lọc phi tuyến cũng được dùng trong kỹ thuật tăng cường ảnh. Trong kỹ thuật này người ta dùng bộ lọc trung vị, bộ lọc giả trung vị. Với bộ lọc trung vị các điểm ảnh sẽ được thay thế bởi trung vị các điệm ảnh, bộ lọc giả trung vị thì các điểm ảnh được thay thế bỏi trung bình cộng của giá trị “trung vi.”. Sau đây là một số bộ lọc thường dùng. 2.3.1 Bộ lọc hộp thông thường (Normalized Box filter). Đây là bộ lọc đơn giản nhất. Mỗi điểm đầu ra là trung bình của các điểm láng giềng hạt nhân của mình (tất cả các điểm xung quanh đóng góp với trọng lượng bằng nhau. 1 1 ... 1  1 1 1 ... 1  1   1 . . ... 1  K . K width  K Height   . . . ... 1  1 1 ... 1    1 OpenCv cung cấp các chức năng blur để thực hiện giảm nhiễu với bộ lọc này. Blur(src,dst,size(i,i),point(-1,-1))  src: ảnh nguồn  dst: ảnh ra  size(w,h) : xác định kích thước của hạt nhân sẽ được sử dụng ( chiều SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2