Đang tải... (xem toàn văn)
i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Nguyễn Thị Chuyên XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM TRÊN HÌNH ẢNH ĐỊA HÌNH VÀ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên, 201[.]
i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Nguyễn Thị Chuyên XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM TRÊN HÌNH ẢNH ĐỊA HÌNH VÀ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên, 2017 ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Nguyễn Thị Chuyên XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM TRÊN HÌNH ẢNH ĐỊA HÌNH VÀ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN HUÂN Thái Nguyên, 2017 i LỜI CẢM ƠN T ệ TS N yễ V H â –T Đ yề C ệ M â y ế nên k E k ns k y ề n cịn ếu sót ế â y TS Nguyễn Văn Huân ề y E Đ ế C G ệ ệ yề T y T y y kế y â T ộ y y X è ũ ộ ổ ũ k ó ii LỜI CAM ĐOAN T ộ ộ ế ó y ộ k y ề Nộ ệ ệ ệ Nộ không y é ộ ũ Học viên thực Nguyễn Thị Chuyên iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ CÁI VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN vi MỞ ĐẦU C TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ ÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM 1.1 K ề 1.1.1 X ý ý 1.1.2 C ý 1.1.3 Mộ ề 1.2 C C ề kế 10 MỘT SỐ KỸ THUẬT XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM 12 2.1 P C 2.1.1 N y 2.2 Kỹ y 12 ý 2.1.2 M 12 12 S 2.3 T C ý ý 1.3 Tổ 13 â 2.4 Kỹ H 2.5 Kỹ T T 14 17 k 18 MÁY AY KHÔNG NGƯỜI LÁI VÀ QUY TRÌNH XỬ LÝ TÌM KIẾM VÙNG AN TOÀN 22 iv 3.1 K ề ể 3.1.1 L ể 3.1.2 V 3.2 P â UAV 22 k UAV 23 UAV 24 3.3 T 3.3.1 P ể UAV ể y y 3.3.2 N 3.4 Mộ 3.5 Q y 3.5.3 Tìm ởVệ N ể y ý y 29 29 yk 31 kế ý 33 35 3.5.1 T 3.5.2 T ề UAV 22 35 ý 36 C y 42 3.5.4 X 43 3.5.5 L 47 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM 49 4.1 C ặ 4.2 Kế ệ 49 ệ 52 4.2.1 Kế k 52 4.2.2 Kế k 56 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT UAV Unmanned Aerial Vehicles SLZ Safe Landing Zone MALE Medium Altitude Long Endurance MAV Micro Aerial Vihicles VTOL Vertical Take-Off and Landing ULE Ultra Long Endurance DF Dragon Fly UCAV Unmanned Combat Aerial Vehicles vi DANH MỤC HÌNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Hình 1: Quá trình x lý nh H 2: C Hình 1: Biế Hình 2: C H 3: H n x lý nh ổ H ng thẳng 17 õ i ng 20 c c a l c Kalman 21 Hình 1: Global Hawk RQ4 (Northrop Grumman) 25 Hình 2: Predator MQ-1 trang b tên l a ch H f 26 Hình 3: UAV Aerosonde 26 Hình 4: UAV Cam-Copter S-100 27 Hình 5: UAV Cypher 27 Hình 6: UAV Pointer 28 Hình 7: UAV Micro Bat 29 Hình 8: M c tiêu bay M94 30 Hình 9: M c tiêu bay M96-A 30 Hình 10: M c tiêu bay M100 31 Hình 11: M c tiêu bay M100-CT 32 Hình 12: M c tiêu bay M400-CT 32 Hình 13: Quy trình tìm kiếm vùng h cánh an tồn cho UAV 34 Hình 14: Quy trình x lý nh tìm kiếm vùng an tồn 35 Hình 15: Ả u vào 36 Hình 16: V trí kh thi cho tìm kiếm vùng an tồn (a) kết qu v trí t ( ) v i Sobel k ch b n 38 Hình 17: V trí kh thi cho tìm kiếm vùng an tồn (a) kết qu v trí t ( ) v i Sobel k ch b n 38 Hình 18: V trí kh thi cho tìm kiếm vùng an tồn (a) kết qu v trí t ( ) v i Laplace k ch b n 39 Hình 19: V trí kh thi cho tìm kiếm vùng an tồn (a) kết qu v trí t ( ) v i Blur k ch b n 41 vii Hình 20: Kết qu s d ng Canny v ng (50,50) (a) (50,100) (b) l c GaussianBlur 42 Hình 21: Kết qu s d ng Canny v ng (50,50) (a) (50,100) (b) l c Blur 43 Hình 22: Các vùng an toàn th c tế 44 H 23: S tìm v trí an tồn kh thi 44 ∆=0.1 45 Hình 24: Kết qu th nghiệm v Hình 25: Kết qu th c thu t tốn tìm v trí an tồn kh k ch b ( ) ng h p k ch b n v ( ) ng h p ∆=0.3 45 Hình 26: Kết qu th nghiệm v ∆=0.5 46 Hình 27: Kết qu th nghiệm v ∆=0.7 46 Hình 28: Kết qu th nghiệm v ∆ 47 Hình 29: Ảnh Ribs 48 Hình 30: Kết qu th c thu t toán l a ch n vùng an toàn t h p k ch b Hình 1: Ả ( ) ng ng h p k ch b n 48 u vào k ch b n 50 Hình 2: Các v trí an tồn t Hình 3: Hình ng h p k ch b n 50 u vào cho k ch b n 51 Hình 4: V trí an tồn t Hình 5: Ả ( ) ng h p k ch b n 51 u vào k ch b n 52 Hình 6: Ảnh sau tìm biên ng d ng Hough 52 Hình 7: Ả k ổ màu 53 Hình 8: Ảnh cho biết v trí có kh 53 Hình 9: Kết qu tìm kiếm vùng an tồn t 54 Hình 10: Biể kết qu s Hình 11: Biể % so sánh th c v i thu Hình 12: Ả u vào k ch b n 56 ng cho k ch b n 55 ề xu t k ch b n 55 Hình 13: Kết qu dò biên v i ng d ng Hough v i k ch b n 56 Hình 14: Ảnh k ch b k ổ màu 57 viii Hình 15: Ảnh hiển th v trí an tồn 57 Hình 16: Ả c b t tìm v trí an tồn t Hình 17: Biể kết qu s Hình 18: Biể % so sánh th c v i thu 58 ng cho k ch b n 59 ề xu t k ch b n 59 MỞ ĐẦU C ể kỷ ây ề y ý ẽ y k ộ k ệ X kỹ ặ ĩ ệ k y ó ề ũ ộ yể ộ ề ĩ ý ế ềk y: R ộ ẻ y ó â â kỹ k ể ẩy k kể ệ ặ ệ … N A ây V ) k ệ ổ y k ộ ệ ẳ ế ệ ó ề ề ể ể yk ók ế ó ây ệ UAV ể ỗ UAV L ặ ề ó ặ ề ề ệ ệ kế y ể D ó ây ế ” k y ộ ế ệ yề ổ.Ở T y y ế UAV â kế D (UAV-Unmanned ệ ế UAV y UAV â ằ ề Mộ ệ ề ể ề ề ó y ộ “X ể kế ý UAV ó 2 Đ ề y UAV V ề y y ộ ộ y â sau: C 1: T y ổ ề ý kế C 2: Mộ kỹ C 3: T ể kế kế ề y yk y ý C kế 4: Xây ặ ệ S ó Chƣơng TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM 1.1 Khái quát xử lý ảnh Cũ ý X ý ệ é ý ệ ằ ằ ồ ề ộ : T ế ổ : ế â y kỹ ể ý : M T ộ ĩ ệ ó ý ẹ ế ổ X ể yề ặ ộ y ộ N ế ặ ó Q ặ yế Có -M kể ( ) -M ( N trúc) ế ộ ó ó ó Có : ĩ ể â â ệ y ể mơ â y ( ý ế ế ề k ó D ộ ộ T k ể ệ k ề ộ Kỹ ễ ể) kỹ : ) N y k â ặ y y ( ệ ộ ệ y ộ ế ế kể y( ộ ộ k ề .) 1.1.1 Xử lý ảnh C ó N ý ộ X ây ể ý ể ộ ó ó máy ẽ ó ề ộ máy X ý ằ Kế ” ặ ộ kế ộ ý ó ể kế ộ Ả XỬ LÝ ẢNH Ả Kế Hình 1: Quá trình xử lý ảnh 1.1.2 Các giai đoạn xử lý ảnh G ý ằ : Hình 2: Các giai đoạn xử lý ảnh “ -T : Đây ý Ả ẽ sensor, máy quét, … y - Tề k ộ ệ k y ẽ ệ ở ộ ý ó y T ể ẩ ộ ổ ng liên thơng có …M ề ể k ổ ặ ể V ễ ổ ó y ó y Q y â ộ â ể ộ ệ cho ó ộ ề ộ yể ệ ổ y ộ ề ó â ể yế ó ý y â ộ ể ặ ó T y ế Để ễ ặ : Kế mơ ể ể ó yế ệ yể â k k ộ ó ễ xám hay ộ - k … â ể ó ề ộ :P â ằ ộ ệ y ó C ộ ộ ệ -P â y ẽ â ý: Ở ó ế ó ế ễ yế ộ ễ ộ ế ặ ể ể ễ k y â ó S ộ ệ ý ề C ể yể ổ ễ ộ ệ ộ ộ mô ệ yể ổ ổ ó â ệ ệ -N ế ý chúng : Đây N ó ẽ ý ể ộ ệ G ĩ ộ ế C ó ũ ể ộ y ằ k kỳ â ệ ý ộ ý ề ý Mộ ý ổ ó t â ộ ặ ộ ặ ệ ể k thô ế y,… 1.1.3 Một số vấn đề xử lý ảnh 1.1.3.1 Điểm ảnh – Pixel Ả Để ó ế ể ý ằ ế y ( y ổ ệ ộ ộ T ệ ) â k ề ế ệ k y ềk ềk ằ N ộ mà ề ệ ể P kề T ộ y P mà y - Pixel 1.1.3.2 Mức xám – Gray level M kế ể k ó ộ kế ể 16 32 y ỗ P ộ ẽ y 64 ó P ổ ộ ỗ ó C ó ó 256 1.1.3.3 Biên ộ ặ â ệ ể y ế ó ó y ổ k Mộ ộ y ộ ề ể ó T ể ể 1.1.3.4 Láng giềng T ề ý ó Có ề ộ ề ộ k ệ ề :4 ề ể ( y) ộ ó ề k ệ ề ó: (( )) ề *( )( ( y) )( ộ )( )+ (1.1) ề ề é : (( )) (( )( )) *( )( )( )+ (1.2) 1.1.3.5 Vùng liên thông Mộ R ộ ế R ( ) ( R )( kỳ ( ) ) ) ế ( ) ( ể ể ) ( )( ( ể ( ế ó kỳ ) ( ó Mộ ộ ề ể ( ) ộ ) ) ể kề ( ế ( ( ể ể ộ ) ề kề ) ể ) 1.1.3.6 Biểu diễn ảnh Có T ể ể ộ ễ ế y yể ặ ể ó ổ ệ ễ ệ ó Vệ ệ ộ ý ó y ộ Mộ ý k 1.1.3.7 Tăng cƣờng khôi phục ảnh T ề kỹ : ộ k K ằ 1.1.3.8 Biến đổi ảnh T ế ổ F ế C ộ ể ó ế … ổ ể S ổ ý y kỹ : ễ ề ổ Mộ H K k ế ộ ế ổ ế ổ K … 1.1.3.9 Phân tích ảnh L ế ệ ộ mơ y ề ộ C ộ kỹ ây ể ằ 1.1.3.10 Nhận dạng ảnh L ế ệ ặ ó Q ặ yế Có kể ó : ( ( ) ) 1.1.3.11 Nén ảnh D ệ ũ ệ k ể y é ệ ể ễ y ộ ộ D yề ó ế 1.2 Các ứng dụng xử lý ảnh X ý ý ó ề ệ kỷ 60 Hệ ế Mộ R ệ J P ũ ó ộ ế ềk ó é ễ H ề C ó ý ặ y yể N y V ề ó ề ĩ kỹ ók ộ ế é N ộ y y ệ ý ẽ y ế S ) ệ ế ế ý ĩ y ề y ề ( y ý ằ kỹ y yk ệ ý â k ý X ằ X (angiograms) k ộ y X ề ý ó ệ ộ ó ó bi rung ri yế ộ ế 100 ó C ệ yề ó ộ ẳ ây Nế y ộ ệ yề bit/giây ệ ệ ệ ộ ộ máy không ệ ặ y k y ẽ cô ệ ể y ộ ộk y ó ệ ế ệ ó 100 ẽ N ệ Vệ ó y â yề õ N ộ ể ó ế ề y yế H ệ Mộ ệ k ề ộ yề â ế “ ể ” ể K ẽ ó y phát ệ “ y” 10 ộ X N ó ý ó ộ ế ĩ y ế ộ k ó ế ế ý N k N ệ ế N ý N ĩ ý ĩ ộ k ệ K ý â y ó ề ệ ế ý ệ yk ề k ó k k ộ k ể k kỹ 1.3 Tổng quan tốn xác định vùng tìm kiếm L ẽ UAV ó ề ể ặ ók ó ể an toàn cho ệ yế : - Đầu vào: Ả ỗ UAV - Đầu ra: X y ộ UAV ó ể cánh an tồn C ệ k ó ề k ẩ ể kệ Tuy nhiên, UAV ó kệ ó ổ ể ây V y UAV ộ ộ y ỗ ệ ế ể ệ yề UAV ệ k ẩ cho ...ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Nguyễn Thị Chuyên XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM TRÊN HÌNH ẢNH ĐỊA HÌNH VÀ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số:... ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN HUÂN Thái Nguyên, 2017 i LỜI CẢM ƠN T ệ TS N yễ V H â –T... CHỮ CÁI VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN vi MỞ ĐẦU C TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ ÀI TỐN XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM 1.1 K ề 1.1.1