Luận văn tốt nghiệp: Phát hiện và định vị sự thay đổi của đối tượng trong dãy ảnh liên tiếp

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO<br /> ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH<br /> TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC TÖÏ NHIEÂN<br /> KHOA TOAÙN - TIN HOÏC<br /> BOÄ MOÂN ÖÙNG DUÏNG TIN HOÏC<br /> <br /> LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP:<br /> <br /> PHAÙT HIEÄN VAØ ÑÒNH VÒ<br /> SÖÏ THAY ÑOÅI CUÛA ÑOÁI TÖÔÏNG<br /> TRONG DAÕY AÛNH LIEÂN TIEÁP<br /> <br /> GVHD : Th.S Phaïm Theá Baûo<br /> SVTH : Huyønh Leâ Taán Taøi - 9911178<br /> Hoà Quang Thaùi<br /> - 9911191<br /> <br /> Thaønh phoá Hoà Chí Minh<br /> 07 - 2003<br /> <br /> Tieåu luaän: Phaùt hieän vaø ñònh vò söï thay ñoåi cuûa ñoái töôïng trong daõy aûnh lieân tieáp<br /> <br /> Trang 2<br /> <br /> lôøi caûm ôn<br /> <br /> Chuùng em xin chaân thaønh caûm ôn Ban giaùm hieäu, caùc thaày coâ giaûng<br /> daïy tröôøng Ñaïi Hoïc Khoa Hoïc Töï Nhieân cuøng caùc thaày coâ trong khoa Toaùn<br /> – Tin hoïc ñaõ taän tình höôùng daãn, truyeàn ñaït kieán thöùc cho chuùng em trong<br /> nhöõng thaùng naêm ôû giaûng ñöôøng Ñaïi Hoïc.<br /> Chuùng em xin chaân thaønh caûm ôn Th.S Phaïm Theá Baûo, laø ngöôøi tröïc<br /> tieáp höôùng daãn, taïo ñieàu kieän vaø giuùp ñôõ chuùng em trong suoát thôøi gian thöïc<br /> hieän luaän vaên.<br /> Chuùng em cuõng xin ghi nhaän söï giuùp ñôõ cuûa Prof. Sethian (University of<br /> Berkeley, America), Ph.D Grinas (University of Crete, Greece), Ph.D Sifakis<br /> (University of Stanford, America) vaø anh Voõ Tröôøng Tieàn (Coâng ty TNHH<br /> Compotech).<br /> <br /> Vaø cuoái cuøng, xin caûm ôn gia ñình vaø beø baïn ñaõ ñoäng vieân vaø giuùp ñôõ<br /> trong suoát con ñöôøng hoïc vaán.<br /> <br /> TP Hoà Chí Minh , thaùng 7 naêm 2003<br /> Nhoùm thöïc hieän<br /> <br /> GVHD: ThS Phaïm Theá Baûo<br /> <br /> SVTH: Huyønh Leâ Taán Taøi, Hoà Quang Thaùi<br /> <br /> Tieåu luaän: Phaùt hieän vaø ñònh vò söï thay ñoåi cuûa ñoái töôïng trong daõy aûnh lieân tieáp<br /> <br /> Trang 3<br /> <br /> MUÏC LUÏC<br /> LÔØI MÔÛ ÑAÀU.................................................................................................................. 3<br /> CHÖÔNG 1 LEVEL SET & FAST MARCHING........................................................ 6<br /> 1.1 Giới thiệu ................................................................................................................... 6<br /> 1.2 Phöông phaùp Level Set ............................................................................................ 7<br /> 1.2.1 Phöông trình Level Set......................................................................................7<br /> 1.2.2 Nghieäm xaáp xæ cuûa phöông trình Level Set.......................................................9<br /> 1.2.3 Kyõ thuaät Narrow Band ....................................................................................10<br /> 1.3 Phöông phaùp Fast Marching ................................................................................. 11<br /> 1.3.1 Phöông trình Eikonal .......................................................................................11<br /> 1.3.2 Nghieäm xaáp xæ cuûa phöông trình Eikonal........................................................12<br /> 1.3.3 Thuaät toaùn Fast Marching Level Set (FMLS) .................................................13<br /> 1.3.4 Chi tieát caùc böôùc trong thuaät toaùn FMLS ........................................................15<br /> 1.4 Thuaät toaùn Multi - Class Fast Marching .............................................................. 18<br /> CHÖÔNG 2 PHAÙT HIEÄN SÖÏ THAY ÑOÅI TRONG DAÕY AÛNH LIEÂN TIEÁP ......... 20<br /> 2.1 Toùm taét phöông phaùp söû duïng FM LS vaø SRG ................................................... 20<br /> 2.2 Phaùt hieän ñoái töôïng chuyeån ñoäng ......................................................................... 21<br /> 2.2.1 Thieát laäp moâ hình thoáng keâ.............................................................................21<br /> 2.2.2 Gaùn nhaõn khôûi taïo ban ñaàu .............................................................................22<br /> 2.2.3 Lan truyeàn nhaõn ..............................................................................................25<br /> 2.3 Ñònh vò ñoái töôïng .................................................................................................... 28<br /> 2.3.1 Khôûi taïo ...........................................................................................................28<br /> 2.3.2 Taïo vuøng chöùa bieân.........................................................................................29<br /> 2.3.3 Loïc bieân ñoái töôïng ..........................................................................................30<br /> CHÖÔNG 3 KEÁT QUAÛ VAØ HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN................................................ 34<br /> 3.1 Thöïc hieän ................................................................................................................. 34<br /> 3.2 Keát quaû thöïc nghieäm.............................................................................................. 35<br /> 3.3 Höôùng phaùt trieån .................................................................................................... 35<br /> TAØI LIEÄU THAM KHAÛO ............................................................................................ 36<br /> PHUÏ LUÏC ...................................................................................................................... 38<br /> Öôùc löôïng tham soá baèng phöông phaùp hôïp lyù cöïc ñaïi .............................................. 38<br /> Giaûi thuaät phaân lôùp baèng phöông phaùp xaùc suaát ...................................................... 40<br /> Heä maøu CieLab............................................................................................................. 43<br /> LÔØI MÔÛ ÑAÀU<br /> <br /> Trong thôøi ñaïi buøng noå thoâng tin nhö hieän nay, maùy tính ngaøy caøng ñöôïc söû<br /> duïng roäng raõi trong caùc lónh vöïc nghieân cöùu khoa hoïc vaø trong ñôøi soáng haøng ngaøy.<br /> <br /> GVHD: ThS Phaïm Theá Baûo<br /> <br /> SVTH: Huyønh Leâ Taán Taøi, Hoà Quang Thaùi<br /> <br /> Tieåu luaän: Phaùt hieän vaø ñònh vò söï thay ñoåi cuûa ñoái töôïng trong daõy aûnh lieân tieáp<br /> <br /> Trang 4<br /> <br /> Caùc öùng duïng töø vieäc nghieân cöùu söû duïng maùy tính mang laïi nhöõng lôïi ích thieát<br /> thöïc voâ cuøng lôùn cho con ngöôøi, trong ñoù phaûi keå ñeán nhöõng öùng duïng trong lónh<br /> vöïc thò giaùc maùy tính, xöû lyù aûnh…. Vaø moät öùng duïng thöôøng gaëp trong lónh vöïc naøy<br /> laø caùc heä thoáng camera theo doõi, quan saùt söû duïng trong an ninh, quoác phoøng,.. maø<br /> maáu choát cuûa caùc heä thoáng naøy laø nhaän bieát söï thay ñoåi cuûa caùc frame aûnh lieân<br /> tieáp.<br /> Ta coù theå hình dung moät heä thoángï theo ñôn giaûn nhö sau: cöù sau moät chu kì<br /> hôïp lyù (khoaûng 2 – 3 giaây), camera seõ cho ta moät aûnh chuïp töø khoâng gian ñang caàn<br /> theo doõi. Vaø muïc tieâu ñaët ra laø heä thoáng phaûi baùo ñoäng khi phaùt hieän söï thay ñoåi<br /> giöõa caùc frame aûnh ñoù. Coâng vieäc naøy neáu thöïc hieän ñöôïc seõ laøm giaûm bôùt khoâng<br /> gian löu tröõ, chæ löu laïi nhöõng aûnh khaùc nhau trong heä thoáng thay vì phaûi löu laïi<br /> toaøn boä aûnh chuïp ñöôïc. Ngoaøi ra, neáu xaùc ñònh ñöôïc chính xaùc caùc ñoái töôïng thay<br /> ñoåi trong caùc frame aûnh lieân tieáp, ta seõ taïo ñöôïc moät tieàn ñeà lôùn cho caùc heä thoáng<br /> môû roäng sau naøy nhö : neùn aûnh video (chuaån MPEG), heä thoáng nhaän daïng ñoái<br /> töôïng ñoäng online, caùc kyõ thuaät phaân tích vaø öôùc löôïng chuyeån ñoäng ...<br /> Coù raát nhieàu phöông phaùp ñeå giaûi quyeát baøi toaùn treân. Ñôn giaûn thì coù kyõ<br /> thuaät tröø aûnh treân töøng pixel, hoaëc treân töøng khoái pixel. Phöùc taïp hôn thì coù caùc kyõ<br /> thuaät söû duïng loïc Kalman, moâ hình Markov aån,... Trong ñeà taøi, chuùng em seõ trình<br /> baøy moät phöông phaùp môùi vaø hieäu quaû hôn nhöõng phöông phaùp treân, chuû yeáu döïa<br /> treân lyù thuyeát Level Set, thuaät toaùn Fast Marching vaø thuaät toaùn Seeded Region<br /> Growing.<br /> Caáu truùc ñeà taøi ñöôïc phaân thaønh caùc chöông nhö sau<br /> -<br /> <br /> Chöông 1: Phöông phaùp Level Set vaø phöông phaùp Fast Marching<br /> <br /> -<br /> <br /> Chöông 2: Phaùt hieän vaø ñònh vò söï thay ñoåi cuûa caùc ñoái töôïng trong daõy<br /> aûnh lieân tieáp döïa treân thuaät toaùn Fast Marching vaø Seeded Region<br /> Growing.<br /> <br /> -<br /> <br /> Chöông 3: Keát quaû vaø höôùng phaùt trieån.<br /> <br /> TP Hoà Chí Minh, thaùng 7 naêm 2003<br /> <br /> GVHD: ThS Phaïm Theá Baûo<br /> <br /> SVTH: Huyønh Leâ Taán Taøi, Hoà Quang Thaùi<br /> <br /> Tieåu luaän: Phaùt hieän vaø ñònh vò söï thay ñoåi cuûa ñoái töôïng trong daõy aûnh lieân tieáp<br /> <br /> Trang 5<br /> <br /> Nhoùm thöïc hieän<br /> <br /> GVHD: ThS Phaïm Theá Baûo<br /> <br /> SVTH: Huyønh Leâ Taán Taøi, Hoà Quang Thaùi<br /> <br />