0844 nghiên cứu phương pháp xử lý ảnh trong phát hiện bám một số chủng loại mục tiêu và áp dụng trong điều khiển vũ khí tự động luận văn tốt nghiệp

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO BỘQUỐCPHỊNG VIỆNKHOAHỌCVÀCƠNGNGHỆQNSỰ NguyễnVănHùng NGHIÊNCỨUPHƯƠNGPHÁPXỬLÝẢNH TRONG PHÁT HIỆN, BÁM MỘT SỐ CHỦNG LOẠI MỤC TIÊUVÀÁPDỤNGTRONGĐIỀUKHIỂNVŨKHÍTỰĐỘNG Chunngành:CƠSỞTỐNCHO TINHỌC Mãsố: 6246 01 10 TĨMTẮTLUẬNÁNTIẾNSỸTỐNHỌC HµNéi-2017 Cơngtrìnhđượchồnthànhtại: VIỆNKHOAHỌCVÀCƠNGNGHỆQNSỰ-BỘQUỐCPHỊNG Ngườihướngdẫnkhoahọc: PGS.TSNguyễnVănXuất TSNguyễn Chí Thành Phảnbiện1:PGS.TSKH TrầnHồi Linh Đại họcBáchkhoaHàNội Phảnbiện2:PGS.TSLêThanh Hà Trường Đại học Công nghệ,ĐạihọcQuốcgiaHàNội Phảnbiện3:PGS.TSPhạmTrungDũng HọcviệnKỹthuật quânsự LuậnánsẽđượcbảovệtrướcHộiđồngchấmluậnáncấpViệnhọptạiViện KH&CNQS Vào hồi ngày tháng năm2017 Cóthểtìm hiểu luậnántạithư viện: -Thư viện ViệnKhoa học Côngnghệ quân -Thư viện QuốcgiaViệtNam MỞĐẦU Phân hệ tự động trinh sát phát mục tiêu thành phần then chốttrongcá c h ệ t hốngvũ k h í c n g ng hệ c a o N ó g ó p p h ầ n t ă n g c ờn g đá ng kể hiệuquảhoạ t động củacá chệ t hống vũk hí , gi ả m thiể usự tha m giatrực t iếpc ủ a c o n n g i , đ ặ c b i ệ t t r o n g c c m ô i t r n g k h ắ c n g h i ệ t V i ệ c n g h i ê n cứuvàxâydựngphânhệtrinhsátpháthiệntựđộngmụctiêucóvaitrịquantrọng việc nâng cấp, cải tiến hệ thống vũ khí hệ cũ, sở pháttriểncáchệthốngvũkhíthếhệmới.Luậnán“Nghiêncứuphươngphápxửlý ảnhtrongpháthiện,bámmộtsốchủngloạimụctiêuvàápdụngtrongđiều khiển vũ khí tự động” nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn quân độita  Mụctiêuchínhcủal u ậ n n l n g h i n c ứ u â ự n g h ệ t h ố n g t ự đ ộ n g pháthiệnvàám cácmụctiêu quân ( etăng,ec g i i … ) s d ụ n g c n g nghệxửlýảnhvàcácthuậttốnnhậndạng,phụcvụchoviệcđiềukhiể nvũkhíkhítài,tự độngtiêu diệtmục tiêu  Đối tượng nghiên cứu hệ thống trinh sát phát mục tiêu củacáchệthốngvũkhí.Cáchệthốngvũkhínàcómụctiêucầntiêudiệtlàcácđối tượngqn mặtđấtnhưetăngvàcácloạiecơ giới  Phạm vi nghiên cứu luận án tập trung giải câu hỏi nghiêncứunhư sau: - Các đối tượng mục ti u loại vũ khí gì? Chúng có đặc trưng gìnổiật so vớicác đốitượngnền trongảnh? - Làmthếnàođểpháthiệnvànhậnạngtựđộngmụcti utrongảnhướicác điều kiệntạo ảnh khácnhau? - Làmt h ế n o đ ể m c h í n h c m ụ c t i u đ ợ c p h t h i ệ n , v i t h i g i a n thực?  Ýnghĩa khoa học luậnán: - Đề xuất giải pháp xây dựng hệ thống trinh sát phát mục tiêu chocác hệ thống vũ khí, sử dụng cơng nghệ xử lý ảnh thuật tốn nhận dạngthơngminh - Đề xuất giải pháp mới, phát tự động mục tiêu quân trongchuỗikhungảnh video - Đề xuất giải pháp mới, bám tự động mục tiêu quân chuỗikhungảnhvideo  Ýnghĩathựctiễn: - Kết luận án sở lý thuyết quan trọng để xây dựng hệthốngtrinhsátpháthiệnvàbámcácmụctiêuqnsự:phụcvụchonhucầu cảitiến,nângcấpcáchệthốngvũkhíthếhệcũvàpháttriểncáchệthốngvũkhícơngnghệ cao - Luận án giải pháp phục vụ cho việc thay phân hệ trinh sátphát mục tiêutrongcác hệ thốngvũ khícơngnghệ cao Chương1:TỔNGQUANVỀPHÁT HIỆNVÀBÁMMỤCTIÊUTỪ CHUỖIẢNH Chương nàtrìnhà t ổ n g quanvềphát hiện,bám m ụ c t i ê u t r o n g c h u ỗ i ảnh video, hướng tiếp cận giải toán phát bám mục tiêuquânsự trongchuỗiảnh video 1.1 Phát hiệnmụctiêu từchuỗiảnh 1.1.1 Bàitốnpháthiệnmụctiêu Bài tốn phát mục ti u có đầu vào khung ảnh thu thập từcamera, đầu vùng ảnh chứa mục tiêu nằm khung ảnh đầuvào Trong hệ thống tự động dò bám theo mục tiêu, phát mục tiêu bàitoán cần phải giải Nó đượcem làư c đ ầ u t i ê n c ủ a t i ế n trình bámtheo mục tiêu Xây dựng mơ hình tốn biểu diễn mục tiêu qua đặc trưng ảnh Tập ảnh học Ảnh đầu vào Trích chọn đặc trưng ảnh Mục tiêu ảnh Trích chọn đặc trưng ảnh Xác định mục tiêu Hình1.1.Sơ đồkhốicác bướcthựchiện trongphát mụctiêu Tr n sởnghiên cứu phương pháp phát hiệnmục tiêuđ ã đ ợ c c ô n g bố.Đ ể c đ ị n hm ụ c t i ê u tr ongc c ả n h đ ầ u v o, m ỗ i p hư n g phá p n đ ề u gồmhaipha thực hiệnnhưtrongHình 1.1: Pha 1:Xác định mơ hình tốn học biểu diễn mục tiêu Pha nàđược thựchiện tập ảnh mẫu (tập ảnh học) để xây dựng mơ hình tốn biểu diễn đốitượngbằngcácđặctrư ng ảnh.Pha 2:Tì m mụctiê utrongản h đầuvào.P hanàythựchiệnviệcdịtìmcácvùngảnhmụctiêutrêncácảnhđầuvàobằngcáchsử dụngmơ hình tốnbiểu diễnđốitượngđượcá c đ ị n h t r o n g Pha1 Phầnưới đâchúng tơi trình bày chi tiết loại đặc trưng ảnh, cácphươngpháppháthiện mục tiêu vớicác mơ hìnhtốnkhác 1.1.2 Cácđặctrưngảnh Phầnn t r ì n h c c k i ể u đ ặ c t r ng ả n ht h n g đ ợ c s ụ n g đ ể i ể u iễnđốitượngtrongphát hiệnmục ti utự động Có baloại đặctrưngchính: 1.1.2.1 Đặctrưngmàusắc: Đặc trưng màu đặc trưng quan trọng để mơ tả đặc tínhbề ngồi mục tiêu Đặc trưng màu điểm ảnhPlà vectorf= (f1, f2, … ,fn),trong đófilà giá trị thành phần màuiở vị tríPtrong mộtkhơnggianmà unhất đị nh hoặctrongnhiềukhơng gianmà ukhác nha u Đối vớim ộ t v ù n g ả n h R ,đ ặ c t r n g m u đ ợ c s d ụ n g p h ổ b i ế n đ ể b i ể u d i ễ n R trongphát hiệnmụctiêu làlượcđồmàu(ColorHistogram) 1.1.2.2 Đặctrưngkết cấu Đặc trưng kết cấu (Texture) biểu thị mối quan hệ nhóm điểm ảnhlânc ậ n n h a u( m ộ t đ i ể m ảnhv i c c điểm ảnhl â n c ậ n n ó ) , nóp h ả n nh c ấ u trúccụcbộcủađốitượng.Cácđặctrưngkếtcấuđượcsửdụngphổbiếntrongphát mục tiêu gồm:i) đặc trưng gradient; ii) đặc trưng mẫu nhị phân cụcbộ LBP (Local Binary Pattern); iii) đặc trưng Haar-like; iv) đặc trưng phổ tầnsố 1.1.2.3 Đặctrưnghìnhdạng Hìnhạng đặc trưng quan trọng mục ti u đặc trưngđượcsửụ n g phổi ế n trongcácứngụ n g pháthiệ nvàá m m ụ c tiutro ngcác ảnh vi eo đầu vào Dựa vào cách tính tốn, đặc trưng hìnhạng phânlàmhailoạichính:i)đặctrưnghìnhdạngdựavàođườngbaođượctríchchọn ựa vào điểm ảnh nằm tr n đườngao đốit ợ n g ; i i ) đ ặ c t r n g h ì n h dạng dựa vào vùng đường baođược trích chọnựa vào thông tin cảcác điểmảnh nằmtr n đườnga o v n trongđườnga o mụctiu 1.1.3 Cácgiảipháp pháthiệnmụctiêu Một số tác giả phân loại giải pháp phát mục tiêu dựa vào đặc trưngảnh[ ] , [ ] , t r o n g k hi n h i ề u t c g i ả k h c l i p h â n l o i d ự a v o m h ì n h tốnhọcbiểu diễnmụctiêu[87],[107],[108].Trongluậnánnày,chúngtơidựa đặc trưng ảnh mơ hình tốn để phân loại giải phápthànhbốnloạinhưsau: 1.1.3.1 Phát hiệnmụctiêudựavàophân vùngảnh Các giải pháp thuộc nhóm xác định vùng ảnh mục tiêu ảnhđầu vào kỹ thuật phân vùng ảnh Các kỹ thuật phân vùng ảnh khaithácthơngtin(màusắcvàkếtcấu)ởcấpđộđiểmảnhđểphântáchảnhđầu vàothànhcáccácvùngảnhchứacác điểmảnhcócácđặc tínhgiốngnhau Đánh giá:Nhìn chung, giải pháp dựa vào phân vùng ảnh có độ chínhxác phát mục tiêu cao có q trình học tham số cho mơ hình biểudiễnmục ti uđơn giản.Tuynhiên,nó có số nhược điểmchính nhưsau: - Tốc độ tính tốn chậm, q trình phân vùng ảnh phải xem xét tất cảcác khả năngcủa mỗiđiểmảnh - Hiệu việc phát mục tiêu phụ thuộc lớn vào kỹ thuật phânvùngảnh 1.1.3.2 Pháthiệnmục tiêudựa vàochuyểnđộng Giải toán phát mục tiêu cách tìm vùng ảnhchuyểnđ ộ n g [ ] , [106].Cóhaicáchtiếpcậnchínhđểxácđịnhvùngảnh chuyển động: 1)Dựa vào tốc độ hướng dịch chuyển mục tiêu (OpticalFlow); 2)Dựavào mô hìnhnềnthamchiếu (Background Model) Đánhgiá: -Các thuật tốn có ưu điểm chúng thích nghi với thay đổi đốitượng nềntrong cảnh,nhưng độchính xác thấpkhi mụctiêub ị t h a y đ ổ i b i cácđiều kiệnchiếusángkhácnhauhoặccótốcđộvàhướngdịchchuyểnthayđổiđộtngột - Các thuật tốn dựa vào mơh ì n h n ề n c ó t ố c đ ộ t í n h t o n c a o v r ấ t h i ệ u trường hợp mà cảnh bị thay đổi Tuy nhiên, thuật tốnnày có độ xác phát mục tiêu thấp mà đối tượng cảnhthayđổi nhiều 1.1.3.3 Pháthiệnmụctiêudựa vàocác bộphânlớp Các giải pháp phát mục tiêu theo nhóm sử dụng phân lớphọc có giám sát để xác định vùng ảnh mục tiêu từ điểm ảnh ảnhđầu vào [125], [126], [127], [128], [129], [130] Các phân lớp học có giámsát sử dụng rộng rãi phát mục tiêu gồm có: i)Mạng nơ ron(Neural Networks); ii)Máy hỗ trợ vector(Support Vectors MachineSVM); iii)Kếthợpđabộphânlớpyếu(AdaBoost) Đánh giá:Giảip h p t r ê n d ễ t h ự c h i ệ n v c ó h i ệ u q u ả c a o đ ố i v i c c trường hợp mà mục ti u có đặc trưng ảnh khác biệt rõ ràng so với đốitượngnền Các nhược điểmchínhlà: - Nó u cầu tập liệu mẫu mục ti u đối tượng dùngchohuấn luyện phảiđủlớn.Đâylà điều khó thực - Độ xác phát mục tiêu thấp khác biệt đặctrưng ảnh biểu diễn mục ti u đặc trưng ảnh biểu diễn đối tượng nềnlà nhỏ 1.1.3.4 Pháthiệnmục tiêudựa vàosokhớpmẫu Trong giải pháp thuộc nhóm [131], [132], [133], [134], thuật tốnxácđịnh mục ti u đượcthực vớihaiướcchính: - Bước1 :Xâydựngcácbộđặctảmụctiêuhoặccácthànhphầncủamụctiu nhưcácộ đ ặ c t r n g ảnh mẫu từ tập dữliệu học - Bước2 :Ảnhđầu vàođượcquétbằngmộtc a sổtrượt, vùngảnhtrong c ửasổtrượtđượcbiểudiễnbởicácđặctrưngảnhvàsosánhvớicácbộmẫuđặc trưng mục tiêu phép đo Nếu giá trị phép đo lớn vùng ảnhđólà mục ti u, ngược lạinó đốitượngnền Đánh giá:Các giải pháp sử dụng phổ biến chúng có độchính xác cao Hiệu giải pháp phụ thuộc chủ yếu vào đặctrưng mẫu biểu diễn mục ti u Nhược điểm lớn giải pháp làchúng có tốc độ tính tốn chậm, đặc biệt trường hợp kích thước sốlượngcủacác đặc tả mục tiêulớn 1.2 Bám mụctiêutừchuỗi ảnh 1.2.1 Bàitoánbámmục tiêu Bám mục tiêu mộtài toán xác định qũy đạo chuyển động hoặcnhiều mụctiêu theo thờigian,đượcthựchiện việcxác định cácv ị t r í mụctiêutrongmỗikhungảnh[52].Cácđặcđiểmchínhcủabàitốnbámmụctiêu là:- Đầu vào: chuỗi ảnh theo thời gian; thông tin mục tiêu; thôngtin đối tượng Đầu ra: vị trí mục tiêu thuộc quỹ đạo chuyển độngtrongảnhđầu vào 1.2.2 Cácgiảiphápbám mụctiêu Dựa vào đặc trưng sử dụng để biểu diễn mục tiêu mơ hình biểu diễn quỹđạo chuyển động mục tiêu [52], giải pháp bám mục ti u phânthànhba dạngchính sau: 1.2.2.1 Bámmục tiêutheođiểm Các giải phápám theo điểm biểu diễn mục tiêu cần tìm ảnh mộtđiểm(điểmtâmcủamụctiêu)hoặcmộttậpđiểm(sửdụngcácđiểmđặcbiệttr nđư ờng bao m ục t i ê u) Có n hi ề u t h u ậ t t o n ámtheođi ể m khácn h a u v lớpt huậttốnnàyđượcchiathành2nhóm:cácthuậttốntấtđịnh(Deterministic Algorithms) vàcác thuật tốn thống kê xác suất(StatisticalAlgorithms) Đánh giá:Ưu điểm thuật toán bám theo điểm có tốc độ tính tốnnhanh,phùhợpvớicácứngdụngmàtốcđộvàquỹđạodịchchuyểncủamụctiutha yđổichậmtheothờigian.Tuynhiên,cácthuậttốnnàycóđộchínhxác khơng cao mục ti u thay đổi liên tục tốc độ quỹ đạo dịch chuyển.Mặt khác việc sử dụng thông tin số điểm ảnh để xác định mục tiêu dễbịnhạycảmvớinhiễu 1.2.2.2 Cácgiảiphápbámtheođặc trưng bềmặt Các giải pháp thuộc lớp xấp xỉ vùng ảnh mục ti u vùng ảnhhìnhc hữ n h ậ t h o ặ c h ì n h e l l i p v s d ụ n g đ ặ c t r n gề n g o i ( đ ặ c t r n g màu sắc vàkết cấu) để biểu diễn mục tiêu Hầu hết giải pháp bám truyềnthống sử dụng thông tin mức xám để biểu diễn mục tiêu sử dụng kỹthuật đối sánh tương quan chéo để xác định mục tiêu Thay sử dụng cácgiá trị mức xám, giải pháp bám mục tiêu gần kết hợp nhiều đặctrưngề m ặ t khác Đánhgiá:Cácgiảiphápbámdựavàođặctrưngềmặtgiảiquyếtbàitoán ám nhưài toán phát mục tiêu dựa vào đặc tính chuyển động, mànóthíchnghiđượcvớisựthayvềđổitốcđộvàhướngdịchchuyểncủamụcti u.Tuynhin,độchínhxácvàtốcđộtínhtốncủacácgiảiphápnàyphụthuộc lớn vào việc lựa chọn đặc trưng ảnh biểu diễn mục tiêu Nếu sửdụng đặc trưng màu mức xám độ xác bám mục tiêu thấp khicác điều kiện ánh sáng thay đổi cảnh Nếu sử dụng đặc trưng q phứctạp,thìthờigiantínhtốnsẽ chậm 1.2.2.3 Cácgiảiphápbámtheo hìnhdạng Lớpgiảipháp nàycó thể đượcchia thành hainhómchính - Nhómthứnhất s dụngm ột đặc tả hì nh ng đểbi ể u di ễn mục ti ê u n hưcácmẫutrongcáckhungảnhđầutiêndựatrêncácmục tiêuđ ợ c p h t sau áp dụng kỹ thuật so khớp mẫu để bám mục tiêu khungảnhtiếptheo - Nhóm thứ haibiểu diễn dịch chuyển khơng gian đườngbao mục tiêu khung ảnh liên tiếp mơ hình khơng giantrạngthái Đánh giá: Các giải pháp bám mục tiêu dựa vào đặc trưng hình dạng có độchính xác cao Tuy nhi n, phương pháp có độ phức tạp cao tốc độtínhtốn chậm 1.3 Đặcđiểmcủabàitốn pháthiện vàbámmụctiêuqnsự Việc phát bám mục tiêu quân so với đối tượng mục tiêudân sựcó nhữngđặc điểmnổibậtnhư sau: - Thứ nhất, mục tiêu quân thường ngụy trang để màu sắc tươngđốigiốngvớicácđốitượngnềnnhưcácvùngcỏvàcây,dovậyrấtkhóphântáchcác mục tiêu quân từ cácđốitượngnền trongảnh - Thứ hai, việc phát bám mục tiêu quân thường phải thựchiệnởmộtkhoảngcáchxahàngtrămmétđếnhàngcâysố,chonêncácản hthuthậpthườngchứa nhiềuđốitượngnền,nhiễutrongảnh - Thứ ba, hệ thống phát bám mục tiêu quân phải có tốc độ tínhtốnthờigianthực có độ xáccao Các đặc điểm tr n y u cầu cần phải giải toánphát bámmục tiêutrongluậnán 1.4 Hướngtiếp cậncủaluậnán 1.4.1 Sơđồ khốicủa hệthống pháthiệnvà bámcácmụctiêuquânsự Hệ thống phát bám mục tiêu quân thiết kế bao gồm bathànhphầnchính nhưtrongsơđồ khốinhưsau: Vị trí mục tiêu ảnh Chuỗi ảnh video Phát mục tiêu Bám mục tiêu Hình 1.5 Sơ đồ khốicủahệthốngpháthiện vàbámmục tiêu quân 1- Khốit h u n h ậ n ả n h :k h ố i n y l c c c a m e r a c h u y ê n d ụ n g c ó k h ả n ă n g chụpđượccáccảnhởxa vớichấtlượngảnhtốt 2- Khốipháthiệnmục tiêu:từchuỗiảnhvideođượcthuthậptừkhối thun hậnảnh,khốinàycónhiệmvụnhậndiệnsựxuấthiệncủacácmụctiêuquân (người, xe tăng xe giới quân sự) cảnh Đầu khối làđầu vào choư c khởitạoa n đ ầ u củakhốibámmục tiêu 3- Khối bám đối tượng:khi đầu khốiphát mục tiêuchỉ rằngcó xuất mục quân cảnh Trong chuỗi ảnh video tiếptheo,h ệ t h ố n g s ẽ c h u y ể n s a n g m m ụ c t i ê u v k h ố i p h t h i ệ n m ụ c t i ê u s ẽ dừnghoạtđộng 1.4.2 Đinhhướng nhiệmvụcủaluận án Do vậy, giải pháp phát bám mục tiêu ảnh đề xuấttrong luận án phải giải khó khăn mục 1.3 Các nhiệmvụchính luận ánđượcxác định là: Nhiệm vụ 1:Nghiên cứu xây dựng giải pháp phát mục tiêuquân có hiệu quảvà tốc độ tính tốn nhanh từ chuỗiả n h v i d e o đ ợ c t h u thậptừ xa Nhiệm vụ 2:Từ vùng ảnh mục tiêu xác định chuỗi ảnh đầutiên, nghiên cứu xây dựng giải pháp bám mục tiêu quân có tốc độtínhtốn độ xác cao trongcác chuỗiảnhvideo 1.4.3 Hướng giảiquyếtbàitoánpháthiệnvà bámmụctiêu quânsự Như trìnhày mục 1.1 1.2sẽ khơng đáp ứng yêu cầu củabài toán phát bám mục tiêu quân Trên sở nghiên cứu, phân tíchcác ưu điểm giải pháp có đặc trưng mục tiêu quân sự, chúng tôixác định hướng giải toán phát bám mục tiêu quân sựtrongchuỗiảnh video đầuvào sau: - Thứ nhấtlà thu hẹp khơng gian tìm kiếm mục tiêu ảnh đầu vào sửdụngcác đặc trưngảnh vàcác đặc tínhchuyển độngcủa mục tiêu - Thứ hailà lựa chọn đặc trưng ảnh phản ánh đặc tính riêng biệtcủa mục tiêu so với đối tượng Trong luận án này, sử dụngkết hợp loại đặc trưng ảnh khác để biểu diễn mục tiêu gồm: 1)Đặctrưng màu, 2)Đặc trưng hướng cạnhvà 3)Đặc trưng đặc tả hình dạng Sự kếthợpcácloạiđặctrưngnàysẽphảnánhđượccảcácđặcđiểmcụcbộvàtồncụccủa mục tiêu - Thứ balà lựa chọn mơh ì n h t o n b i ể u d i ễ n c c đ ặ c t r n g ả n h c ó t ố c đ ộ tính tốn nhanh độ xác cao Các mơ hình tốn biểu diễn đặc trưng ảnhđượctậptrungnghiêncứulàcácmơhìnhxácsuất,cácphépđotốnhọc trongso khớp mẫu mơ hình phân lớp sử dụng thuật toán nhậndạng - Thứ tưlà thu thập tập liệu đủ lớn chứa cảnh môi trường khácnhau, điều kiện tạo ảnh khác để: 1) Xây dựng tập mẫu dữliệu mục tiêu phục vụ cho việc học; 2) Đánh giá, phân tích hiệu cácthuật tốn pháthiệnvà bámmục tiêu Kếtluận Chương 1: Chươngnàyđãtrìnhbàytổngquanvềcácgiảipháppháthiệnvàbámmụctiêutừ video -Chươngnàycũngđãmơtảhướngtiếpcậncủaluậnánđểgiảiquyếtcácnhiệmvụ nghiên cứu Chương 2:PHÁT HIỆN MỤC TIÊU TRONG ẢNH VIDEO SỬ DỤNG CÁCĐẶCTRƯNGCHUYỂN ĐỘNG, MÀUSẮCVÀHÌNHDẠNG 2.1 Đặtvấnđề phát hiệnmụctiêu Chương trình bày giải pháp để phát mục tiêu quân sựtừ chuỗi ảnh video Giải pháp đề xuất để phát mục tiêu ảnh đầuvàobằnghaibước chính: - Bước 1: Trích chọn vùng ảnh có khả chứa điểm ảnh mụctiêu,c c v ù n g ả n h n y đư ợ c g ọ i l c c v ù n g q u a n t â m , k í h i ệ u l R O I C c ROIđược xácđịnhdựatrên đặctrưngchuyển động - Bước 2: Xác định mục tiêu ROI Để tìm mục tiêu ROI,chúng tơi sử dụng kết hợp đặc trưng màu đặc trưng hình dạng để biểu diễncác vùng ảnh mơ hình tốn học Mơ hình tốn học đo giống nhaugiữa đặc trưng ảnh vùng ảnh so sánh với đặc trưng mẫu củamục tiêu đượcxác địnhtrongtập học Giải pháp đề xuất đánh giá tập liệu lớn loại mụctiêu quân khác xe tăng loại xe giới Ngoài ra, giải phápđề xuất được đánh giá thông qua kết thực nghiệm so sánhvới cácgiảipháp pháthiệnmục tiêu khác 2.2 Giảiphápđềxuất pháthiện mụctiêuquânsự Giảiphápđềxuấtpháthiệncácmụctiêuquânsựbaogồm02bướcchính: Tríchchọn ROIvàXác địnhmục tiêunhư trongsơđồkhốiHình2.1 Chuỗi ảnh đầu vào Trích chọn ROI Xác định mục tiêu Vùng ảnh mục tiêu Hình2.1 Sơ đồkhốicủa giải pháppháthiệnmụctiêuquân 2.2.1 TríchchọnROI Trích chọn ROI thực việc tìm vùng ảnh chuyển độngcủa mục tiêu Gọi Fivà Fjlà hai khung ảnh chuỗi ảnh video thu nhậnđược từ camera, số i j thỏa mãn j > i Sự khác D(x,y) vịtríđiểmảnh (x,y) haikhungảnh đượctínhnhưsau: 𝐷(𝑥,𝑦)= √(𝑤𝑟𝑑𝑟(𝑥,𝑦)+ 𝑤 g𝑑g(𝑥,𝑦)+𝑤𝑏𝑑𝑏(𝑥,𝑦)) (2.1) Để đánh giá phương pháp đề xuất, chúng tôiđ ã t h u t h ậ p t ậ p d ữ l i ệ u video cho 03 loại mục tiêu quân khác nhau: xe tăng, xe tải xe u-ốt Cụthể,tậpdữliệuchoxetăngcó102filevideo,tậpdữliệuchoxetảiqnsựcó 128 file video, tập liệu cho xe u-ốt có 101 file video Mỗi file video tươngứng với cảnh thực tế, chứa khoảng 3000 khung ảnh Mỗi loại mục tiêu,chúng lấy 2/3 tổng số ảnh làm tập học (training) 1/3 tổng số ảnh dùng đểđánh giá kết Với ảnh liệu, xác định mục tiêu bằngphương pháp thủ công (bằng tay) để tạo nên tập liệu mục tiêu, tậpnày gọi làground_truth,làm sở đánh giá thuật toán phát mụctiêu 2.3.2 Phươngphápđánhgiá hiệu quảpháthiệnmục tiêu Để đánh giá hiệu việc phát mục tiêu ảnh, chúng tôiso sánh vùng ảnh đối tượng phát máy với vùng ảnh mục tiêuđược xác định tay tập liệuGround_truth.Chúng sử dụng 03phépđorecall,precisionvàF-measuređể đánh giáhiệu củacácthuậttốn 2.3.3 Kết quảthựcnghiệm 2.3.3.1 Phântích hiệuquả việcsửdụngtríchchọn ROI Giải pháp đề xuất phát triển dựa cơng việc trước chúngtơitrong[P7].Giảipháptrong[7]giốngnhưgiải phápđềxuấtnhưngkh ơngsửdụngbướctrích chọn ROI.Để đánh giá tính hiệu việc trích chọnROI, luận án cài đặt giải pháp [P7] chạy 03 tập liệu Kếtquảđược mô tả trongBảng2.1, 2.2 2.3 Bảng2.1.Kếtquảpháthiệnmụctiêu tậpdữliệuu-ốtqn STT Cácgiảipháp Khơngt r í c h chọnROI [P7] Giảiphápđềxuất Recall (%) Precision (%) F_measure (%) T.gian(giây) 78,2 92,5 84,7 1,25 90,3 97,6 93,8 0,38 Bảng2.2.Kếtquảpháthiệnmụctiêu tậpdữliệu xetảiquân STT Cácgiảipháp Khơngtrích chọnROI[P7] Giảiphápđềxuất Recall (%) 73,1 89,3 Precision (%) 75,8 96,6 F_measure (%) 73,9 92,8 T.gian(giây) 1,28 0,41 Bảng2.3.Kếtquảpháthiệnmụctiêu tậpdữliệuxetăng STT Cácgiảipháp Khơngtrích chọnROI[P7] Giảiphápđềxuất Recall (%) 83,1 92,2 Precision (%) 90,2 95,9 F_measure (%) 86,5 94,0 T.gian(giây) 1,26 0,39 2.3.3.2 Sosánh vớicácgiảiphápkhác Giải pháp đề xuất so sánh với 04 giải pháp tiêu biểu sử dụng phổbiến cho phát mục tiêu chuỗi khung ảnh video: 1) Giải pháp trừ nềncơ (BBS) [101]; 2) Giải pháp pháp mục tiêu dựa mơ hình Gaussđơn (SGM)[102]; 3) Giải pháp phát mục tiêu dựa mơ hình Gauss hỗnhợp (MGM)[103];4)Giảipháppháthiệnmụctiêudựatrênmơhìnhnềnthíchnghi(LOTS) [104] Kết thực 03 tập liệu tóm tắt trongcácBảng2.4, 2.5 2.6 Bảng2.4.Kếtquảpháthiệnmụctiêu tậpdữliệu u-oátquân STT Cácgiảipháp BBS[101] SGM[102] MGM[103] LOTS[104] Giảiphápđềxuất Recall (%) Precision (%) F_measure (%) 68,1 78,1 86,6 88,7 90,3 75,6 82,8 88,5 90,8 97,6 71,7 80,4 87,5 89,7 93,8 T.gian( g i â y ) 0,15 0,19 0,27 0,25 0,38 Bảng2.5.Kếtquảpháthiệnmụctiêu tậpdữliệu xetảiquân STT Cácgiảipháp BBS[101] SGM[102] MGM[103] LOTS[104] Giảiphápđềxuất Recall (%) Precision (%) F_measure (%) 58,1 64,1 76,6 78,7 89,3 65,6 79,8 74,5 85,8 96,6 61,6 71,1 75,5 82,1 92,8 T.gian( g i â y ) 0,17 0,20 0,26 0,28 0,41 F_measure (%) 64,6 74,3 77,0 84,6 94,0 T.giantrung bình(giây) 0,18 0,21 0,28 0,26 0,39 Bảng2.6.Kếtquảpháthiệnmụctiêutậpdữliệu xe tăng STT Cácgiảipháp BBS[101] SGM[102] MGM[103] LOTS[104] Giảiphápđềxuất Recall (%) 61,1 68,1 74,6 81,7 92,2 Precision (%) 68,6 81,8 79,5 87,8 95,9 Kết luận Chương 2:Trong chương 2, chúng tơi đề xuất giải phápmới có hiệu cao cho phát mục tiêu quân khung ảnhvideo.Các đónggóp khoahọc cụthểlà: Đềxuất việcxácđịnhmụctiêudựatrêncácvùngROI Đềxuấtmơhìnhtốnxácđịnhmụctiêutừcácvùngđồngmàu(supperpixel)vớisự kếthợpđặctrưng màu sắc vàđặctrưnghình dạng ĐềxuấtThuậttốntốiưu tìmmục tiêutừcác vùngđồngmàu Chương3:BÁMMỤCTIÊUSỬDỤNGCÁC ĐẶCTRƯNGMẪUHỌC TRỰCTUYẾN 3.1 Đặtvấnđề bám mụctiêu Bài toán bám mục tiêu quân giải việc sử dụngthuật toán phát mục tiêu chương Dựa vào vị trí mục tiêu khung ảnhthứt-1và tốc độ dịch chuyển cực đại mục tiêu, xác định đượcvùng ảnh W chứa mục tiêu khung ảnh thứt Sau áp dụng Thuật tốn 1trong chương để xác định mục tiêu từ vùng ảnh đồng màu W Tuynhiên, giải pháp có tốc độ tính tốn khơng đủ nhanh để xác định vị trí mụctiêutrongmọikhungảnh thu Chương trình bày giải pháp bám mục tiêu Giải pháp đề xuấtkhai thác ưu điểm giải pháp bám mục tiêu theo hình dạng cácgiải pháp bám mục tiêu dựa đặc trưng bề Cụ thể, giải pháp đềxuất sử dụng đặc trưng hình dạng đặc trưng màu sắc để biểu