LÍI CM ÌNTæi xin b y tä láng bi¸t ìn PGS.TS... DANH MÖC CC TØ VIT TTTø vi¸t tt Ngh¾a ti¸ng anh Ngh¾a ti¸ng vi»t2D Two Dimensional H¼nh £nh hai chi·u3D Three Dimensional Khæng gian b
Trang 3LÍI CAM OAN
Tæi xin cam oan luªn ¡n: T¡i t¤o v ph¥n t½ch èi t÷ñng 3D düa tr¶n ngú ngh¾a v h¼nh håc l cæng tr¼nh nghi¶n cùu do tæi thüc hi»n t¤i Tr÷íng ¤i håc B¡ch khoa, ¤ihåc N®ng d÷îi sü h÷îng d¨n khoa håc cõa PGS.TS Nguy¹n T§n Khæi v GS.TS.Romain Raffin C¡c sè li»u, nhúng k¸t luªn nghi¶n cùu ÷ñc tr¼nh b y trong luªn ¡n
n y l trung thüc v ch÷a tøng ÷ñc cæng bè ð b§t ký cæng tr¼nh n o cõa c¡c t¡c gi£kh¡c T§t c£ nhúng tham kh£o v k¸ thøa ·u ÷ñc tr½ch d¨n v tham chi¸u ¦y õ
N®ng, ng y 29 th¡ng 06 n«m 2024
Nghi¶n cùu sinh
L¶ Ti¸n M¨u
Trang 4LÍI CM ÌN
Tæi xin b y tä láng bi¸t ìn PGS.TS Nguy¹n T§n Khæi v GS.TS Romain Raffin
¢ tªn t¼nh h÷îng d¨n, truy·n ¤t ki¸n thùc công nh÷ kinh nghi»m nghi¶n cùu v ëngvi¶n tæi trong qu¡ tr¼nh håc tªp, nghi¶n cùu
Tæi ch¥n th nh c£m ìn c¡c Th¦y, Cæ trong khoa Cæng ngh» Thæng tin, Pháng Sau
¤i håc - Tr÷íng ¤i håc B¡ch Khoa, Ban Sau ¤i håc - ¤i håc N®ng ¢ gióp ï
v quan t¥m ch¥n th nh, t¤o i·u ki»n thuªn lñi v hé trñ nhi»t t¼nh trong qu¡ tr¼nhhåc tªp, nghi¶n cùu khoa håc, trao êi chuy¶n mæn v tham gia hëi th£o
Ch¥n th nh c£m ìn c¡c t¡c gi£ cõa nhúng b i gi£ng, t i li»u, b i b¡o v c¡c cæng
bè nghi¶n cùu khoa håc m tæi ¢ tham kh£o, tr½ch d¨n trong b¡o c¡o n y
C£m ìn gia ¼nh, b¤n b± v çng nghi»p ¢ ëng vi¶n v gâp þ º luªn ¡n ÷ñc
ho n ch¿nh
N®ng, ng y 10 th¡ng 04 n«m 2024
Nghi¶n cùu sinh,
L¶ Ti¸n M¨u
Trang 5Möc löc
Trang
Ch÷ìng 1 TI TO V PH N TCH MÆ HNH 3D 8
1.1 Mæ h¼nh èi t÷ñng 3D 8
1.2 T¡i t¤o èi t÷ñng 3D 10
1.2.1 T¡i t¤o mæ h¼nh 3D b¬ng c¡ch qu²t èi t÷ñng .10
1.2.2 T¡i t¤o mæ h¼nh 3D tø tªp £nh 2D 12
1.2.2.1 Thu thªp v ti·n xû lþ dú li»u £nh 2D 12
1.2.2.2 Mæ h¼nh m¡y chöp £nh 14
1.2.2.3 X¡c ành tªp iºm °c tr÷ng b§t bi¸n 17
1.2.2.4 X¡c ành và tr½ camera cõa £nh tø tªp iºm £nh °c tr÷ng b§t bi¸n .18
1.2.2.5 T¡i t¤o mæ h¼nh 3D tø £nh chöp 2D 19
1.3 °c tr÷ng ngú ngh¾a v h¼nh håc tr¶n mæ h¼nh 3D 22
1.3.1 °c tr÷ng h¼nh håc tr¶n mæ h¼nh 3D 22
1.3.2 °c tr÷ng ngú ngh¾a tr¶n mæ h¼nh 3D 23
1.4 K¸t ch÷ìng 24
Ch÷ìng 2 PH N TCH C TR×NG HNH HÅC TRN NH 2D V MÆ HNH 3D 26
2.1 °t v§n · 26
2.2 Ph÷ìng ph¡p nhªn d¤ng v ph¥n t½ch °c tr÷ng tr¶n £nh 27
2.2.1 Mët sè kÿ thuªt ph¥n t½ch °c tr÷ng tr¶n £nh 2D 27
2.2.2 Ph÷ìng ph¡p mæ t£ °c tr÷ng HOG 28
2.2.3 Ph÷ìng ph¡p mæ t£ °c tr÷ng SIFT 31
2.2.4 Mët sè ph÷ìng ph¡p nhªn d¤ng èi t÷ñng b¬ng kÿ thuªt håc s¥u 34
Trang 62.3 Ph÷ìng ph¡p ph¥n t½ch °c tr÷ng mæ h¼nh 3D 43
2.3.1 Chia nhä b· m°t tr¶n tªp iºm 3D 44
2.3.2 T½nh ë cong cõa b· m°t tr¶n èi t÷ñng 3D 46
2.3.3 K¸t qu£ thüc nghi»m ph¥n t½ch ÷íng °c tr÷ng tr¶n £nh 2D v tªp iºm 3D 50
2.4 Ph÷ìng ph¡p ph¥n m£nh tr¶n mæ h¼nh 3D 55
2.4.1 Ph¥n m£nh èi t÷ñng 3D düa tr¶n ë cong h¼nh håc .55
2.4.2 K¸t qu£ thüc nghi»m ph¥n m£nh èi t÷ñng 3D 58
2.5 K¸t ch÷ìng 63
Ch÷ìng 3 PH N TCH V NHN DNG NGÚ NGHA TRN ÈI T×ÑNG 2D/3D 64
3.1 Nhªn d¤ng èi t÷ñng 2D 64
3.2 Nhªn d¤ng èi t÷ñng 3D 65
3.3 Nhªn d¤ng v ph¥n t½ch °c tr÷ng ngú ngh¾a tr¶n èi t÷ñng 3D 67
3.3.1 T÷ìng quan giúa tªp iºm b§t bi¸n 2D v tªp iºm 3D 70
3.3.2 Chó th½ch ngú ngh¾a tr¶n £nh 2D v mæ h¼nh 3D 73
3.4 K¸t qu£ thüc nghi»m g¡n nh¢n khuæn m°t tr¶n mæ h¼nh 3D 75
3.5 K¸t qu£ thüc nghi»m chó th½ch ngú ngh¾a tr¶n mæ h¼nh 3D 78
3.6 K¸t ch÷ìng 91
Danh möc c¡c cæng tr¼nh khoa håc li¶n quan ¸n luªn ¡n 94
Trang 7DANH MÖC CC TØ VIT TT
Tø vi¸t tt Ngh¾a ti¸ng anh Ngh¾a ti¸ng vi»t
2D Two Dimensional H¼nh £nh hai chi·u
3D Three Dimensional Khæng gian ba chi·u
CAD Computer-Aided Design Thi¸t k¸ hé trñ tø m¡y t½nhCNN Convolutional Neural Network M¤ng nìron t½ch chªp
CONV Convolution layer T¦ng t½ch chªp
DoG Difference of Gaussians Ph²p bi¸n êi DoG
FC Fully Connected T¦ng k¸t nèi ¦y õ
GIS Geographic Information System H» thèng thæng tin àa lþ
HOG Histogram of Oriented Gradients Mæ t£ °c tr÷ng HOG
MSE Mean Squared Error Sai sè b¼nh ph÷ìng trung b¼nhSIFT Scale-Invariant Feature Trans-
R-CNN Region-based Convolutional
Neural Network
M¤ng nìron t½ch chªp düa tr¶nvòng
RoI Region of Interest Vòng quan t¥m
TIN Triangulated Irregular Network L÷îi tam gi¡c khæng ·u
Trang 8DANH MÖC CC BNG BIU
1.1 Thæng sè kÿ thuªt mët sè lo¤i m¡y Scan phê bi¸n 11
2.1 Nhúng bi¸n thº kh¡c cõa h m ReLU 37
2.2 Ph¥n t½ch °c tr÷ng £nh c¡c t÷ñng 50
2.3 Ph¥n t½ch °c tr÷ng tø mæ h¼nh c¡c t÷ñng 52
2.4 Thèng k¶ sè iºm 3D ÷ñc tr½ch låc giúa otsu v 2.6 53
2.5 Thèng k¶ sè iºm 3D v sè cöm thu ÷ñc sau khi ph¥n o¤n 60
3.1 Thæng sè m¡y £nh ÷ñc sû döng khi thu thªp dú li»u 82
3.2 Tr½ch låc tªp iºm 3D v chó th½ch tø b£n ç ë s¥u 85
3.3 So s¡nh sè iºm mæ h¼nh 3D thu ÷ñc sau khi t¡i t¤o 86
3.4 So s¡nh gi¡ trà gradient tr¶n £nh v mæ h¼nh 88
3.5 T l» léi khi ¡nh x¤ tø ph¥n o¤n 2D sang tªp iºm 3D cõa c¡c t÷ñng 88
3.6 B£ng dú li»u thèng k¶ sè iºm 3D tr¶n méi ph¥n o¤n 90
Trang 9DANH MÖC CC HNH
H¼nh 1.1: Mët sè m¡y qu²t t¡i t¤o mæ h¼nh 3D thæng döng 10
H¼nh 1.2: Mët sè mæ h¼nh 3D t¡i t¤o b¬ng kÿ thuªt qu²t [1] 11
H¼nh 1.3: C¡ch di chuyºn camera khi chöp £nh 12
H¼nh 1.4: C¡c h¼nh £nh t÷ñng cê Ch«mpa khi chöp vîi nhi·u và tr½ camera kh¡c nhau 13
H¼nh 1.5: Mæ h¼nh camera vîi m°t ph¯ng £nh v m°t ph¯ng èi t÷ñng 14
H¼nh 1.6: Minh håa ph²p chi¸u mët iºm trong khæng gian v o m°t ph¯ng £nh15 H¼nh 1.7: iºm °c tr÷ng t÷ìng çng giúa 2 £nh 17
H¼nh 1.8: Biºu di¹n thæng tin c¡c và tr½ £nh thu ÷ñc trong qu¡ tr¼nh chöp t÷ñng cê Ch«mpa 19
H¼nh 1.9: Ph÷ìng ph¡p phöc hçi thæng tin ë s¥u cõa iºm £nh [2] 20
H¼nh 1.10: Ph¥n t½ch v chó th½ch ngú ngh¾a mæ h¼nh táa nh [3] 24
H¼nh 2.1: Mæ t£ c¡c giai o¤n ph¥n t½ch l÷ñc ç histogram trong HOG [4] 29
H¼nh 2.2: Mæ t£ l÷ñc ç Histogram theo 9 h÷îng 30
H¼nh 2.3: nh minh håa k¸t qu£ sau khi ph¥n t½ch °c tr÷ng HOG 31
H¼nh 2.4: Bë mæ t£ h÷îng cõa iºm °c tr÷ng b§t bi¸n 33
H¼nh 2.5: Mæ t£ mèi quan h» v c¡ch ho¤t ëng cõa håc m¡y v håc s¥u [5] 35 H¼nh 2.6: Mæ t£ ho¤t ëng cõa t¦ng t½ch chªp hai chi·u 36
H¼nh 2.7: Gi£m m¨u Max Pooling 37
H¼nh 2.8: V½ dö ki¸n tróc m¤ng LeNet-5 nhªn d¤ng chú vi¸t tay [6] 38
H¼nh 2.9: Ki¸n tróc cõa m¤ng VGGNet [7] 39
H¼nh 2.10: Ki¸n tróc cõa m¤ng ResNet [8] 40
H¼nh 2.11: Mæ h¼nh minh håa t¤o lîp mîi trong ResNet [9] 40
H¼nh 2.12: Ki¸n tróc m¤ng cõa R-CNN [10] 41
H¼nh 2.13: Mæ h¼nh ph¥n o¤n £nh tr¶n Mask R-CNN 42
H¼nh 2.14: Sì ç mæ t£ c¡c b÷îc ch½nh trong qu¡ tr¼nh ph¥n t½ch °c tr÷ng 44
Trang 10H¼nh 2.15: Mæ h¼nh t¤o c¥y octree 45
H¼nh 2.16: Mæ t£ ph¥n chia mæ h¼nh 3D v o c¥y octree 46
H¼nh 2.17: iºm truy v§n (m u ä) v c¡c iºm l¡ng gi·ng (m u xanh) 47
H¼nh 2.18: Minh håa ph¡p tuy¸n b· m°t cõa tªp iºm 49
H¼nh 2.19: V½ dö ph¥n t½ch °c tr÷ng tr¶n mæ h¼nh fandisk 49
H¼nh 2.20: K¸t qu£ ph¥n t½ch ph¥n bè °c tr÷ng vîi bë låc Sobel 51
H¼nh 2.21: Biºu di¹n thang o ë cong cõa c¡c më h¼nh v gi¡ trà và tr½ tr½ch xu§t54 H¼nh 2.22: nh v mæ h¼nh 3D sau khi t¡i t¤o cõa t÷ñng Shiva 59
H¼nh 2.23: nh v mæ h¼nh 3D sau khi t¡i t¤o cõa t÷ñng Mÿ Sìn 59
H¼nh 2.24: nh v mæ h¼nh 3D sau khi t¡i t¤o cõa phò i¶u nú th¦n 60
H¼nh 2.25: K¸t qu£ ph¥n o¤n mæ h¼nh Phò i¶u vîi c¡c gâc nh¼n 61
H¼nh 2.26: K¸t qu£ ph¥n o¤n mæ h¼nh t÷ñng Ch«m ð Mÿ Sìn vîi c¡c gâc nh¼n 61 H¼nh 2.27: Mæ h¼nh 3D cõa t÷ñng Vishu sau khi ph¥n m£nh 62
H¼nh 2.28: Mæ h¼nh 3D cõa t÷ñng Shiva v cæ g¡i sau khi ph¥n m£nh 62
H¼nh 3.1: · xu§t chó th½ch ngú ngh¾a tr¶n 2D/3D t÷ìng çng 68
H¼nh 3.2: Mæ t£ mæ h¼nh c¥y ¡nh d§u mèc v h÷îng cõa khuæn m°t [11] 69
H¼nh 3.3: C¡c mèc ¡nh d§u khuæn m°t, · xu§t khoanh vòng c¡c bë phªn 70 H¼nh 3.4: C§u tróc cõa tªp tin TIFF v XYZ 71
H¼nh 3.5: Tr½ch låc iºm 3D tø m°t n¤ nhà ph¥n 72
H¼nh 3.6: Gi£m nhi¹u tr¶n £nh m°t n¤ nhà ph¥n 73
H¼nh 3.7: T¤o v l m màn ÷íng vi·n cho £nh nhà ph¥n 75
H¼nh 3.8: nh 2D/3D cõa m°t pho t÷ñng Buddha ÷ñc t¡i t¤o 3D 75
H¼nh 3.9: K¸t qu£ ph²p chi¸u chó th½ch tr¶n h¼nh £nh v mæ h¼nh 76
H¼nh 3.10: ë cong ÷ñc tr½ch låc v ¡nh x¤ sang tªp iºm 2D 77
H¼nh 3.11: ¡nh d§u và tr½ °c tr÷ng tr¶n khuæn m°t (h¼nh tr¡i), g¡n nh¢n cho tøng và tr½ t÷ìng ùng (h¼nh ph£i) 77
H¼nh 3.12: nh x¤ tø m°t n¤ nhà ph¥n sang m°t n¤ 3D v chó th½ch tr¶n mæ h¼nh èi t÷ñng 78
H¼nh 3.13: Têng quan c¡c b÷îc thüc hi»n chó th½ch ngú ngh¾a tr¶n èi t÷ñng 2D/3D t÷ìng çng 79
Trang 11H¼nh 3.14: Sû döng mæ h¼nh ÷ñc hu§n luy»n º nhªn d¤ng 80
H¼nh 3.15: Mæ t£ £nh ph¥n o¤n v ¡nh x¤ tø 2D sang 3D 80
H¼nh 3.16: nh x¤ v chó th½ch ngú ngh¾a cho èi t÷ñng 81
H¼nh 3.17: Hñp nh§t c¡c tªp iºm còng ph¥n o¤n 82
H¼nh 3.19: Bë dú li»u m¨u thû nghi»m [12] 83
H¼nh 3.20: K¸t qu£ tr¶n tªp hu§n luy»n (xanh) v tªp kiºm tra ( ä) trong méi chu ký hu§n luy»n 84
H¼nh 3.21: Mët sè h¼nh £nh k¸t qu£ sau khi ph¥n o¤n 85
H¼nh 3.22: H¼nh £nh mæ h¼nh 3D sau khi t¡i t¤o bði SfM 86
H¼nh 3.23: Mæ h¼nh èi t÷ñng 3D sau khi t¡i t¤o vîi ba gâc nh¼n 87
H¼nh 3.24: Mæ h¼nh èi t÷ñng 3D sau khi g¡n nh¢n 89
H¼nh 3.25: Biºu ç mæ t£ tªp iºm 3D khi ph¥n o¤n 90
Trang 12MÐ U
1 °t v§n ·
T¤i Vi»t Nam, hi»n nay trong c¡c b£o t ng i¶u khc Ch«m tr÷ng b y v l÷u giúnhúng mæ h¼nh, hi»n vªt kh£o cê, câ r§t nhi·u t¡c ph©m i¶u khc cê Ch«mpa ¢ ÷ñcqu£n lþ, c§t giú v tr÷ng b y C¡c nghi¶n cùu v· l¾nh vüc kh£o cê khæng ch¿ nghi¶ncùu t¼m c¡ch t¡i t¤o, sè hâa m cán câ k¸ ho¤ch b£o tçn, g¼n giú v ph¡t huy nhúng
di t½ch công nh÷ c¡c di s£n v«n hâa kh¡c cõa ng÷íi Ch«m H¦u h¸t c¡c hi»n vªt, th¡p
cê ¢ ÷ñc Bë v«n hâa - Thæng tin x¸p h¤ng v b£o v», nhi·u th¡p cê Ch«mpa ÷ñctròng tu, c¡c sð V«n hâa thæng tin c¡c t¿nh Mi·n Trung ¢ v ang câ k¸ ho¤ch b£ov» c§t giú v tr÷ng b y c¡c hi»n vªt v di s£n v«n hâa Ch«m [13]
Tr¶n suèt d£i §t mi·n Trung cõa Vi»t Nam, tø Qu£ng B¼nh ¸n B¼nh Thuªn hi»nnay câ r§t nhi·u d§u t½ch ki¸n tróc cõa ng÷íi Ch«m Ð â v¨n cán l÷u trú nhi·u ngånth¡p cê, t÷ñng i¶u khc nh÷: Th¡p L¥m §p cê ð Qu£ng B¼nh, khu di t½ch Mÿ Sìngçm 71 ngæi th¡p t¤i Qu£ng Nam Th¡p nói æi, th¡p B¼nh L¥m, ð B¼nh ành, th¡pNh¤n Phó Y¶n, th¡p Ppo Nagar t¤i Kh¡nh Ho ; cöm th¡p Háa Lai t¤i Ninh Thuªn,cöm th¡p Po Dìm, th¡p Phó H i t¤i B¼nh Thuªn Ngo i c¡c ngån th¡p tçn t¤i ¸n
ng y nay, cán câ nhúng t÷ñng th¦n, phò i¶u, v¨n cán ÷ñc l÷u trú t¤i c¡c b£o t ngdåc c¡c t¿nh mi·n trung Vi»t Nam °t tr÷ng mët sè àa ch¿ di s£n nêi ti¸ng mi·nTrung Vi»t Nam nh÷ B£o t ng Mÿ thuªt Cung ¼nh Hu¸, B£o t ng i¶u khc Ch«mpa
- N®ng, c¡c t÷ñng cê T¥y nguy¶n, C¡c ki¸n tróc, t÷ñng, cê vªt ang v s³ c¦n
÷ñc nghi¶n cùu phöc düng v b£o tçn
Song song vîi nghi¶n cùu giú g¼n v b£o tçn c¡c hi»n vªt cê cõa n·n v«n hâaCh«mpa â l vi»c ùng döng c¡c cæng ngh» º b£o tçn, phöc düng v qu£ng b¡ nhúnggi¡ trà cõa di s£n v«n hâa vªt thº ang ÷ñc ph¡t triºn phê bi¸n H÷îng nghi¶n cùuùng döng c¡c cæng ngh» cao v o vi»c t¡i t¤o v phöc düng c¡c mæ h¼nh, m¨u vªt l h¸t sùc c¦n thi¸t nh¬m nghi¶n cùu t¡i t¤o, ph¥n t½ch c¡c mæ h¼nh ¢ bà khi¸m khuy¸t.V· l¾nh vüc b£o tçn, phöc düng di s£n v«n hâa vªt thº, ùng döng cæng ngh» 3Dnh¬m phöc düng c¡c di vªt, cê vªt ho°c nhúng cæng tr¼nh ki¸n tróc ngh» thuªt cõa di
Trang 13t½ch ¢ bà xuèng c§p, bà hõy ho¤i bði kh½ hªu v thíi gian, ho°c do sü t¡c ëng cõachi¸n tranh v con ng÷íi H¼nh 1.1 minh håa mët sè h¼nh °c tr÷ng c¡c mæ h¼nh, hi»nvªt cõa c¡c b£o t ng ang ÷ñc tr÷ng b y t¤i B£o t ng Ch«mpa N®ng.
H¼nh 1.1: Tr÷ng b y hi»n vªt t¤i b£o t ng Ch«m
Ngo i ra, c¡c h÷îng nghi¶n cùu v· t¡i t¤o mæ h¼nh, m¨u vªt 3D ¢ v ang ÷ñcnhi·u nh nghi¶n cùu v tê chùc quan t¥m C¡c mæ h¼nh sè hâa 3D sau khi t¡i t¤o
÷ñc ùng döng rëng r¢i trong nhi·u l¾nh vüc kh¡c nhau nh÷ trong y håc, ki¸n tróc,quèc pháng an ninh °c bi»t trong b£o tçn c¡c di t½ch kh£o cê b¬ng c¡ch sè hâa dúli»u c¡c di t½ch, cê vªt º l÷u trú hay tr¼nh di¹n [14],
Mët sè ph÷ìng ph¡p thu thªp dú li»u nh÷: chöp £nh ct lîp, m¡y qu²t Nhúngph÷ìng ph¡p tr¶n thu ÷ñc k¸t qu£ câ ë ch½nh x¡c cao v nhanh châng Tuy nhi¶nc¡c h÷îng ti¸p cªn t¡i t¤o v sè hâa dú li»u tø thi¸t bà th÷ìng m¤i th÷íng câ chi ph½cao do ph£i trang bà ph÷ìng ti»n, m¡y mâc v ph¦n m·m t÷ìng ùng, c¡c ph¦n m·mkhæng câ t½nh mð º ph¥n t½ch v xû lþ èi t÷ñng sau khi xû lþ
M°c dò vªy, k¸t qu£ cõa vi»c nghi¶n cùu t¡i t¤o v phöc düng c¡c mæ h¼nh 3D giópquan s¡t èi t÷ñng nhi·u gâc ë kh¡c nhau, tø têng thº ¸n chi ti¸t v cho ph²p ph¥nt½ch èi t÷ñng theo nhi·u ti¶u ch½ kh¡c nhau Nhi·u ph÷ìng ph¡p, cæng cö º t¡i t¤o
mæ h¼nh, m¨u vªt b¬ng nhi·u c¡ch kh¡c nhau nh÷ sû döng m¡y qu²t, chöp cëng h÷ðng
tø, t¡i t¤o tø mët hay nhi·u £nh 2D Trong nghi¶n cùu [15] ¢ sû döng ph÷ìng ph¡pt¡i t¤o mæ h¼nh 3D tø tªp £nh chöp xoay váng èi t÷ñng, c¡c t¡c gi£ trong [16] v c¡c cëng sü sû döng c¡c £nh chöp X-Ray º t¡i t¤o l¤i c¡c mæ h¼nh 3D trong l¾nh vüc
y t¸ Ngo i ra trong l¾nh vüc t¡i t¤o c¡c mæ h¼nh ki¸n tróc, di t½ch làch sû v«n hâa [17]th¼ k¸t qu£ c¡c nghi¶n cùu c¦n ÷ñc sû döng º tr¼nh di¹n, ph¥n t½ch, ph¥n o¤n haynhªn d¤ng l¤i èi t÷ñng
Trang 14C¡c ph÷ìng ph¡p tr¶n phöc vö trong t¡i t¤o mæ h¼nh èi t÷ñng ba chi·u möc ½ch
º t¡i t¤o v l÷u trú Tuy nhi¶n c¡c nghi¶n cùu ch÷a i s¥u v o vi»c ph¥n t½ch °ctr÷ng hay nhªn d¤ng chóng
Xu§t ph¡t tø nhu c¦u thi¸t y¸u vi»c t¡i t¤o, sè hâa c¡c èi t÷ñng 3D tø c¡c di t½chkh£o cê v ph¥n t½ch, ành danh c¡c bë phªn tr¶n èi t÷ñng 3D ÷ñc t¡i t¤o nh¬ml÷u trú v tr¼nh chi¸u èi t÷ñng phöc vö cæng t¡c qu£n lþ, thüc t¤i £o, v º phöc vötrong vi»c giîi thi»u v qu£ng b¡ ¸n cëng çng quèc t¸
Luªn ¡n n y, nghi¶n cùu · xu§t ph÷ìng ph¡p t¡i t¤o mæ h¼nh èi t÷ñng 3D tøtªp £nh 2D chöp v sû döng mæ h¼nh 3D ¢ ÷ñc t¡i t¤o º ti¸n h nh ph¥n t½ch °ctr÷ng, ành danh c¡c bë phªn cõa èi t÷ñng K¸t qu£ thu ÷ñc l mæ h¼nh 3D t¡i t¤o
v ph¥n t½ch c¡c °c tr÷ng tr¶n mæ h¼nh 3D, çng thíi l cì sð º ph¥n t½ch °c tr÷ngngú ngh¾a tr¶n mæ h¼nh 3D Dú li»u ÷ñc thu thªp v thû nghi»m tø c¡c nguçn t÷ñng
cê t¤i b£o t ng Ch«mpa N®ng v di t½ch Th¡nh àa Mÿ Sìn ð Qu£ng Nam phöc
vö cho kiºm tra ¡nh gi¡ v tr¼nh b y c¡c ph÷ìng ph¡p · xu§t
2 Möc ti¶u v nëi dung nghi¶n cùu
Möc ti¶u cõa luªn ¡n nh¬m nghi¶n cùu t¡i t¤o v ph¥n t½ch mæ h¼nh èi t÷ñng3D tø tªp £nh 2D chöp Nguçn dú li»u l c¡c tªp £nh chöp, mæ h¼nh, m¨u vªt kh£o
cê tø c¡c b£o t ng Ch«mpa tø â ti¸n h nh t¡i t¤o v ph¥n t½ch °c tr÷ng h¼nh håc,
°c tr÷ng ngú ngh¾a cõa c¡c mæ h¼nh Theo möc ti¶u nghi¶n cùu · xu§t, luªn ¡n tªptrung v o c¡c nëi dung ch½nh sau:
T¼m hiºu c¡c ph÷ìng ph¡p thu thªp v t¡i t¤o mæ h¼nh, èi t÷ñng 3D tø tªp £nh2D chöp;
T¼m hiºu c¡c ph÷ìng ph¡p ph¥n t½ch °c tr÷ng tr¶n £nh 2D, mæ h¼nh 3D;
Nghi¶n cùu ph÷ìng ph¡p nhªn d¤ng v ph¥n t½ch °c tr÷ng tr¶n £nh 2D;
· xu§t ph÷ìng ph¡p ph¥n ph¥n r¢ v ph¥n t½ch °c tr÷ng tø tªp iºm 3D düatr¶n cì sð h¼nh håc;
Trang 15 Ph¥n t½ch, ành danh c¡c thuëc t½nh cõa èi t÷ñng 3D tø c¡c thæng tin °c tr÷ngcõa £nh 2D tø â l m cì sð º ph¥n t½ch c¡c th nh ph¦n cõa èi t÷ñng 3D;
· xu§t c¡ch chó th½ch ngú ngh¾a tr¶n èi t÷ñng 3D düa v o c¡c °c tr÷ng b§tbi¸n cõa £nh v mèi li¶n quan giúa tªp iºm 2D/3D t÷ìng çng
3 èi t÷ñng ph¤m vi v ph÷ìng ph¡p nghi¶n cùu
Xu§t ph¡t tø möc ti¶u nghi¶n cùu °t ra nh÷ tr¶n, c¡c èi t÷ñng nghi¶n cùu ch½nhnh÷ sau:
T¡i t¤o mæ h¼nh èi t÷ñng 3D tø dú li»u £nh 2D chöp xoay váng;
Ph¥n t½ch c¡c °c tr÷ng h¼nh håc tr¶n èi t÷ñng 3D ÷ñc t¡i t¤o;
Ph¥n r¢ b· m°t tªp iºm º thüc hi»n ph¥n t½ch °c tr÷ng h¼nh håc cõa tªp iºm;
Sû döng ph÷ìng ph¡p håc m¡y thüc hi»n ph¥n t½ch °c tr÷ng ngú ngh¾a èi t÷ñng3D düa tr¶n mèi li¶n h» 2D/3D t÷ìng çng;
Chó th½ch c¡c th nh ph¦n cõa èi t÷ñng 3D
º gi£i quy¸t c¡c v§n · li¶n quan ¸n t¡i t¤o, ph¥n t½ch °c tr÷ng h¼nh håc luªn
¡n ¢ sû döng c¡c ph÷ìng ph¡p nghi¶n cùu sau:
Trang 16 Ph÷ìng ph¡p nghi¶n cùu lþ thuy¸t: Nghi¶n cùu, t¼m hiºu c¡c ph÷ìng ph¡p xû lþ,ph¥n t½ch °c tr÷ng nhªn d¤ng h¼nh håc trong £nh 2D; T¼m hiºu ph¥n t½ch ngúngh¾a tr¶n èi t÷ñng 2D, 3D.
Ph÷ìng ph¡p ph¥n t½ch: Ph¥n t½ch °c tr÷ng, °c iºm h¼nh håc, ngú ngh¾a tr¶n
cì sð mèi li¶n h» tr¶n c¡c °c tr÷ng 2D/3D t÷ìng çng
Ph÷ìng ph¡p thüc nghi»m: Thu thªp dú li»u thüc t¸ tø c¡c b£o t ng Ch«mpa;t¡i t¤o c¡c mæ h¼nh 3D tø £nh chöp; x¥y düng tªp dú li»u º nhªn d¤ng v ph¥n
o¤n £nh 2D; thüc nghi»m chó th½ch cho mæ h¼nh 3D
4 âng gâp ch½nh cõa luªn ¡n
Thæng qua t¼m hiºu c¡c ph÷ìng ph¡p t¡i t¤o mæ h¼nh, ph¥n o¤n v g¡n nh¢n tr¶n
mæ h¼nh èi t÷ñng 3D, luªn ¡n câ nhúng âng gâp ch½nh nh÷ sau:
Thu thªp tªp dú li»u º t¡i t¤o v sè hâa c¡c hi»n vªt cê t¤i b£o t ng Ch«mpa
· xu§t ph÷ìng ph¡p ph¥n m£nh èi t÷ñng 3D tr¶n cì sð thuªt to¡n ph¥n cöm
v ph¥n t½ch ë cong b· m°t cõa tªp iºm;
· xu§t ph÷ìng ph¡p chó th½ch ngú ngh¾a èi t÷ñng 3D tr¶n cì sð k¸t hñp giúaph¥n o¤n, chó th½ch tr¶n tªp £nh 2D cõa ph÷ìng ph¡p håc s¥u v chó th½ch èit÷ñng 3D düa v o b£n ç ë s¥u cõa tªp £nh trong qu¡ tr¼nh t¡i t¤o mæ h¼nh 3Dcõa tªp £nh t÷ìng çng;
Triºn khai mæ h¼nh hâa 3D èi t÷ñng tr¶n tªp dú li»u thüc t¸ tø c¡c b£o t ngCh«mpa cõa Vi»t Nam;
Trang 175 Bè cöc cõa luªn ¡n
Bè cöc cõa luªn ¡n bao gçm ph¦n mð ¦u, 3 ch÷ìng nh÷ sau:
Ch÷ìng 1: Têng quan v· t¡i t¤o v ph¥n t½ch mæ h¼nh 3D Ch÷ìng n y giîi thi»umët sè ùng döng cõa mæ h¼nh hâa h¼nh håc, ph÷ìng ph¡p t¡i t¤o mæ h¼nh 3D tønhi·u ph÷ìng ph¡p kh¡c nhau nh÷ sû döng m¡y scan, t¡i t¤o mæ h¼nh tø tªp £nhchöp; mët sè ph÷ìng ph¡p ph¥n t½ch °c tr÷ng h¼nh håc, ph÷ìng ph¡p g¡n nh¢ntr¶n mæ h¼nh èi t÷ñng 3D
Ch÷ìng 2: Ph¥n t½ch °c tr÷ng tr¶n £nh v mæ h¼nh 3D Giîi thi»u v ph¥n t½ch
°c tr÷ng h¼nh håc tr¶n £nh v tªp iºm 3D; mët sè ph÷ìng ph¡p ph¥n t½ch °ctr÷ng tr¶n £nh nh÷: Sobel, Prewitt, Robert, SIFT, HOG; mæ t£ v ph¥n t½ch °ctr÷ng tr¶n tªp iºm 3D düa v o °c tr÷ng v· h¼nh håc cõa tªp iºm; Ch÷ìngcông tr¼nh b y k¸t qu£ thüc nghi»m ph¥n t½ch °c tr÷ng tr¶n £nh 2D, ph¥n t½ch
ë cong b· m°t tªp iºm 3D, ph÷ìng ph¡p ph¥n m£nh v ph¥n t½ch tr¶n tªp ¡mm¥y iºm
Ch÷ìng 3: Ph¥n t½ch v nhªn d¤ng ngú ngh¾a tr¶n èi t÷ñng 2D/3D Ch÷ìng n y,tr¼nh b y mët sè ph÷ìng ph¡p nhªn d¤ng v ph¥n o¤n h¼nh £nh düa tr¶n kÿthuªt håc s¥u; ph÷ìng ph¡p ph¥n t½ch c¡c th nh ph¦n cõa èi t÷ñng 3D · xu§tph÷ìng ph¡p chó th½ch ngú ngh¾a tr¶n èi t÷ñng 3D düa v o mèi li¶n h» b§t bi¸ngiúa tªp £nh v mæ h¼nh 3D sau khi t¡i t¤o Cuèi ch÷ìng thû nghi»m nhªn d¤ng
ành danh khuæn m°t tø mæ h¼nh ¢ ÷ñc hu§n luy»n s®n, thû nghi»m vîi mæh¼nh tü hu§n luy»n
K¸t luªn v h÷îng nghi¶n cùu ti¸p theo
C¡c k¸t qu£ nghi¶n cùu cõa luªn ¡n ÷ñc cæng bè trong 6 cæng tr¼nh khoa håc ¢ ÷ñc
«ng trong c¡c t¤p ch½ v hëi th£o khoa håc chuy¶n ng nh trong n÷îc v quèc t¸
Trang 18Ch÷ìng 1 TI TO V PH N TCH MÆ HNH 3D
Ch÷ìng n y, giîi thi»u têng quan v· mët sè ùng döng cõa mæ h¼nh hâa h¼nh håc,mët sè ph÷ìng ph¡p t¡i t¤o mæ h¼nh 3D tø nhi·u ph÷ìng ph¡p kh¡c nhau nh÷ m¡yqu²t, £nh chöp; mët sè ph÷ìng ph¡p ph¥n t½ch °c tr÷ng h¼nh håc, ngú ngh¾a tr¶n mæh¼nh èi t÷ñng 3D Tø â l m cì sð cho · xu§t h÷îng nghi¶n cùu li¶n quan ¸n luªn
¡n
1.1 Mæ h¼nh èi t÷ñng 3D
Mæ h¼nh hâa h¼nh håc trong khæng gian 3D l mët biºu di¹n sè håc c¡c èi t÷ñngtrong th¸ giîi thüc trong khæng gian ba chi·u Thi¸t k¸ v t¡i t¤o b· m°t cõa èi t÷ñngvªt lþ tr¶n m¡y t½nh, cho ph²p ng÷íi dòng quan s¡t èi t÷ñng tø nhi·u gâc nh¼n vîikho£ng c¡ch kh¡c nhau [18] C¡c ùng döng mæ h¼nh hâa h¼nh håc ·u ÷ñc thüc hi»ntr¶n m¡y t½nh, mæ h¼nh 3D âng vai trá quan trång trong kÿ thuªt t¤o m¨u chú v c¡cb£n v³ kÿ thuªt, Trong khi â, c¡c mæ h¼nh 3D ÷ñc sû döng nhi·u trong c¡c l¾nhvüc ç håa m¡y t½nh, thüc t¤i £o, ho¤t h¼nh, trá chìi, Ngo i ra mæ h¼nh hâa công
âng vai trá quan trång trong vi»c mæ t£ b· m°t cõa èi t÷ñng trong nhi·u l¾nh vückh¡c nh÷: kÿ thuªt d¥n sü, cì kh½, ki¸n tróc, h» thèng thæng tin àa lþ, àa ch§t, vªt
lþ, hâa håc, y håc, xû lþ £nh v nhªn d¤ng Biºu di¹n c¡c èi t÷ñng 3D ÷ñc coi l c¡cb÷îc khði ¦u trong h» thèng mæ phäng thüc t¤i £o, gâp ph¦n t¤o n¶n mët h» thèng
mæ phäng ho n ch¿nh
H» thèng thæng tin àa lþ (GIS): Sû döng cæng ngh» v ph¦n m·m dòng ºthu thªp, qu£n lþ, ph¥n t½ch v hiºn thà dú li»u li¶n quan ¸n c¡c và tr½ àa lþ GISk¸t hñp thæng tin àa lþ nh÷ b£n ç, £nh v» tinh, dú li»u àa ch½nh v c£m bi¸n,
º t¤o ra c¡c lîp thæng tin àa lþ kh¡c nhau GIS cho ph²p ng÷íi dòng x¡c ànhmèi quan h» khæng gian, bao gçm àa h¼nh, mæi tr÷íng, cì sð h¤ t¦ng, d¥n c÷ v c¡c y¸u tè kh¡c Cung c§p kh£ n«ng ph¥n t½ch phùc t¤p v t¤o ra biºu ç, ç thà
Trang 19v b£n ç trüc quan º tr¼nh b y thæng tin Ng÷íi dòng câ thº thüc hi»n vi»c ol÷íng, truy v§n, ph¥n t½ch v dü o¡n dú li»u àa lþ trong nhi·u l¾nh vüc kh¡cnhau nh÷ qu£n lþ æ thà, qu£n lþ t i nguy¶n, qu£n lþ mæi tr÷íng, quy ho¤ch æthà, b£o v» mæi tr÷íng v nhi·u l¾nh vüc kh¡c.
L¾nh vüc y t¸: Sû döng c¡c ph¦n m·m y t¸ º mæ h¼nh hâa 3D c¡c bë phªn cìthº con ng÷íi, gióp ph¥n t½ch h¼nh £nh v ÷a ra ph¡n o¡n c¡c b»nh mët c¡chch½nh x¡c hìn Ngo i ra trong vi»c t¡i t¤o mæ h¼nh gióp s£n xu§t, in c¡c mæ h¼nhm¨u vªt 3D phöc vö trong vi»c håc tªp, nghi¶n cùu
Gi£i tr½ ngh» thuªt: C¡c ùng döng mæ h¼nh 3D gióp c¡c nh håa s¾, c¡c nh t¤o m¨u trong vi»c thi¸t k¸ c¡c h¼nh £nh sinh ëng v ch¥n thüc Ngo i ra cáncung c§p nhi·u cæng cö nh÷ khung v³, gi¡ v³, c¡c hi»u ùng 3D, nh¬m gióp qu¡tr¼nh s¡ng t¡c, thi¸t k¸ ch¸ t¤o trð n¶n d¹ d ng v thuªn ti»n Nhi·u ùng döng
mæ h¼nh hâa cán gióp t¤o ra c¡c ch÷ìng tr¼nh trá chìi, gi¡i tr½, hé trñ c¡c nh
l m phim t¤o ra c¡c kÿ x£o i»n £nh
Gi¡o döc o t¤o: C¡c ùng döng ç håa m¡y t½nh º t¤o c¡c biºu ç, ç thà,hay tø c¡c dú li»u v· t i ch½nh, thèng k¶, kinh t¸, to¡n håc, câ nhi·u ùng döng
mæ phäng c§u tróc cõa vªt thº ti¸n tr¼nh c¡c ph£n ùng hâa håc, thi¸t k¸ sì çm¤ng, mæ phäng gâi tin tr¶n m¤ng m¡y t½nh, phöc vö håc l¡i xe, hu§n luy»n phicæng, i·u khiºn giao thæng, ÷ñc sû döng r§t nhi·u trong nghi¶n cùu, hé trñgi£ng d¤y
B£o t ng: C¡c ùng döng 3D cho ph²p sè hâa, mæ phäng t¡i t¤o c¡c hi»n vªttrong b£o t ng nh¬m phöc vö cæng t¡c tr÷ng b y, giîi thi»u, phöc ch¸ hi»n vªt.Ngo i ra, kÿ thuªt thüc t¤i £o cho ph²p x¥y düng c¡c b£o t ng £o t÷ìng t¡c 3Dgióp kh¡ch tham quan câ thº di chuyºn, tham quan, t÷ìng t¡c trong khæng gian3D £o [18]
Trang 201.2 T¡i t¤o èi t÷ñng 3D
Ph÷ìng ph¡p t¡i t¤o mæ h¼nh 3D ngh¾a l biºu di¹n mæ h¼nh, vªt thº tø th¸ giîithüc sang mæ h¼nh m câ thº hiºn thà tr¼nh chi¸u tr¶n m¡y t½nh C¡c b÷îc chung cõaph÷ìng ph¡p â l thu thªp dú li»u tø th¸ giîi thüc sau â t¡i t¤o ho°c mæ h¼nh hâacho c¡c èi t÷ñng n y â l quy tr¼nh câ thº ÷ñc mæ t£ bði ba giai o¤n: Thu thªp
dú li»u, ti·n xû lþ v t¡i t¤o mæ h¼nh
1.2.1 T¡i t¤o mæ h¼nh 3D b¬ng c¡ch qu²t èi t÷ñng
M¡y qu²t 3D l mët cæng cö quan trång trong vi»c t¤o ra nhúng mæ h¼nh 3D sè hâach½nh x¡c v câ ë ph¥n gi£i cao tø c¡c èi t÷ñng trong th¸ giîi thüc Ph÷ìng ph¡p
n y th÷íng thüc hi»n b¬ng c¡ch di chuyºn m¡y qu²t xung quanh èi t÷ñng c¦n qu²t
ð mët kho£ng c¡ch cè ành Khi m¡y qu²t ph¡t ra tia laser v o ¤c thíi gian m tias¡ng ph£n hçi sau khi chi¸u v o b· m°t cõa èi t÷ñng º thu nhªn thæng tin t½n hi»u.K¸t qu£ thu ÷ñc tø qu¡ tr¼nh n y l mët lo¤t c¡c iºm dú li»u ÷ñc ghi nhªn tø c¡c
và tr½ kh¡c nhau tr¶n b· m°t cõa èi t÷ñng Nhúng iºm dú li»u n y ÷ñc têng hñpl¤i, º t¤o th nh mët mæ h¼nh 3D chi ti¸t cõa èi t÷ñng Qu¡ tr¼nh n y cho ph²p t¡it¤o c¡c °c iºm h¼nh håc, c§u tróc v thªm ch½ m u sc cõa èi t÷ñng ban ¦u
(a) M¡y Qu²t Artec
H¼nh 1.1: Mët sè m¡y qu²t t¡i t¤o mæ h¼nh 3D thæng döng
Kÿ thuªt qu²t 3D l mët qu¡ tr¼nh t¡i t¤o h¼nh d¤ng cõa vªt thº trong khæng gian
ba chi·u M¡y qu²t 3D công câ kh£ n«ng chöp b£n ç m u cõa mët vªt thº B¬ng c¡ch
Trang 21hñp nh§t b£n ç m u v o mæ h¼nh 3D V½ dö B£ng 1.1 mæ t£ thæng sè kÿ thuªt mët
sè m¡y qu²t phê bi¸n
B£ng 1.1: Thæng sè kÿ thuªt mët sè lo¤i m¡y Scan phê bi¸n
(a) Mæ h¼nh 3D b¡nh r«ng (b) Mæ h¼nh 3D thi¸t bà m¡y (c) Mæ h¼nh 3D rçng
(a) Mæ h¼nh 3D ng÷íi (b) Mæ h¼nh 3D hoa (c) Mæ h¼nh 3D x÷ìng ng÷íi
H¼nh 1.2: Mët sè mæ h¼nh 3D t¡i t¤o b¬ng kÿ thuªt qu²t [1]
Trang 221.2.2 T¡i t¤o mæ h¼nh 3D tø tªp £nh 2D
Qu¡ tr¼nh n y bao gçm c¡c b÷îc ch½nh: Thu thªp v xû lþ dú li»u tªp £nh 2D; X¡c
ành tªp iºm °c tr÷ng b§t bi¸n tr¶n tªp £nh; x¡c ành và tr½ camera cõa £nh chöp
tø tªp iºm °c tr÷ng b§t bi¸n; t¡i t¤o mæ h¼nh 3D
1.2.2.1 Thu thªp v ti·n xû lþ dú li»u £nh 2D
T¡i t¤o mæ h¼nh 3D tø tªp £nh ÷ñc thüc hi»n b¬ng c¡ch thu nhªn h¼nh £nh b¬ngc¡ch chöp £nh xung quanh c¡c èi t÷ñng thüc, câ thº sû döng c¡c m¡y £nh thængth÷íng º chöp £nh Tuy nhi¶n vi»c y¶u c¦u kÿ thuªt trong qu¡ tr¼nh chöp £nh ângvai trá quan trång trong k¸t qu£ t¡i t¤o º n¥ng cao ë ch½nh x¡c, tøng c°p £nh chöpg¦n nhau ph£i câ chung vòng dú li»u, m¡y £nh c¦n ÷ñc thi¸t lªp c¡c tham sè nh÷ ës¡ng, ti¶u cü, kh©u ë v tèc ë h¤n ch¸ thay êi [20]
H¼nh 1.3: C¡ch di chuyºn camera khi chöp £nh
H¼nh 1.3 mæ t£ và tr½ v h÷îng cõa m¡y £nh, °t v chöp h¼nh èi t÷ñng Nh÷H¼nh 1.4 biºu di¹n mët sè £nh 2D ÷ñc chöp li¶n ti¸p xung quanh c¡c pho t÷ñng t¤iB£o t ng v«n hâa Ch«mpa N®ng H¼nh £nh °c tr÷ng ¢ ÷ñc thu thªp t¤i mët sèb£o t ng, dú li»u ÷ñc sû döng trong vi»c t¡i t¤o v ph¥n t½ch mæ h¼nh 3D
Trang 23H¼nh 1.4: C¡c h¼nh £nh t÷ñng cê Ch«mpa khi chöp vîi nhi·u và tr½ camera kh¡c nhau
T¡i t¤o mæ h¼nh 3D tø tªp £nh 2D l mët quy tr¼nh phùc t¤p, trong â t¡i t¤o 3D
÷ñc düa tr¶n vi»c ph¥n t½ch c¡c °c tr÷ng tø c¡c £nh 2D Trong thüc t¸, h¼nh £nh l k¸t qu£ cõa vi»c chi¸u mët iºm khæng gian 3D xuèng mët m°t ph¯ng 2D Méi iºmtrong khæng gian 3D t÷ìng ùng vîi mët iºm £nh tr¶n m°t ph¯ng 2D thæng qua qu¡tr¼nh chi¸u
Tø mët bùc £nh ìn l´, th¼ vi»c x¡c ành và tr½ cõa iºm 3D t÷ìng ùng tr¶n khænggian khæng thº thüc hi»n ÷ñc, bði v¼ thæng tin v· chi·u s¥u ¢ bà m§t, khi câ ½t nh§t
2 £nh chöp ð c¡c gâc ë kh¡c nhau, th¼ vi»c x¡c ành và tr½ cõa iºm 3D câ thº thüchi»n b¬ng c¡ch xem x²t giao iºm cõa hai tia chi¸u tø c¡c iºm £nh t÷ìng ùng tr¶n
Trang 24hai £nh Giao iºm n y cho bi¸t và tr½ ÷îc t½nh cõa iºm 3D t÷ìng ùng trong khænggian thüc B¬ng c¡ch ¡p döng nguy¶n tc cho nhi·u iºm £nh tø nhi·u gâc chöp kh¡cnhau, tø â câ thº t¡i t¤o l¤i mæ h¼nh 3D cõa èi t÷ñng.
1.2.2.2 Mæ h¼nh m¡y chöp £nh
Mæ h¼nh m¡y £nh lé kim (pinhole camera) l mët m¡y £nh ìn gi£n m khæng câèng k½nh v ch¿ c¦n mët lé kim vîi mët kh©u ë nhä duy nh§t vîi m n chn v mëthëp en M¡y £nh pinhlole mæ t£ mèi quan h» to¡n håc giúa tåa ë cõa mët iºmtrong khæng gian ba chi·u v h¼nh chi¸u cõa iºm l¶n mët m°t ph¯ng Mæ h¼nh m¡y
£nh câ thº sû döng nh÷ mët ph²p chi¸u g¦n óng cõa ¡nh x¤ tø c£nh ba chi·u sang
£nh hai chi·u Trong l¾nh vüc thà gi¡c m¡y t½nh v ç håa m¡y t½nh mæ h¼nh m¡y £nh
÷ñc sû döng º mæ t£ c¡ch m¡y £nh mæ c£nh 3D trong khæng gian 2 chi·u v ng÷ñcl¤i Nh÷ h¼nh 1.5 mæ t£ h¼nh £nh mæ h¼nh camera pinhole vîi hai m°t ph¯ng [21]
H¼nh 1.5: Mæ h¼nh camera vîi m°t ph¯ng £nh v m°t ph¯ng èi t÷ñng
Mæ h¼nh camera pinhole biºu di¹n ph÷ìng ph¡p chi¸u tø mët iºm trong khænggian v o mët m°t ph¯ng
Gåi t¥m cõa h¼nh chi¸u l gèc cõa h» tåa ë Euclide v °t £nh l m°t ph¯ng
Z = f, mët iºm p trong khæng gian p = [X Y Z]T
, (p ∈ R3) ÷ñc ¡nh x¤ th nh mët
iºm x trong m°t ph¯ng £nh thæng qua tia X′
v t¥m chi¸u ct m°t ph¯ng £nh, nh÷h¼nh mæ t£ ph÷ìng ph¡p chi¸u 1.6
Trang 25H¼nh 1.6: Minh håa ph²p chi¸u mët iºm trong khæng gian v o m°t ph¯ng £nh
Trong â: C l t¥m chi¸u (t¥m cõa camera) Tø c¡c c°p tam gi¡c çng d¤ng, mët
iºm p trong khæng gian ÷ñc ¡nh x¤ ¸n x = f X
Z
f Y
Z fT
n¬m trong m°t ph¯ng £nh.Mët ¡nh x¤ tø R3 v o R2 ÷ñc x¡c ành nh÷ cæng thùc (1.1)
£nh ÷ñc gåi l iºm ch½nh B¬ng c¡ch biºu di¹n c¡c iºm trong khæng gian v c¡c
iºm £nh sû döng vectì çng nh§t, ¡nh x¤ trong ph÷ìng tr¼nh (1.1) trð th nh ¡nh x¤tuy¸n t½nh
÷íng ch²o nh÷ diag (f, f, 1) [I 0] l mët ma trªn bao gçm mët ma trªn ìn và 3x3 v cët vectì 0 Ta °t
X =hX Y Z 1iT
l mët vectì çng nh§t trong khæng gian 4 chi·u biºu di¹n mët iºm b§t ký trong
Trang 26£nh li¶n k¸t C¡c thæng sè £nh ÷ñc biºu di¹n bði ma trªn 3x4 ÷ñc gåi l ma trªncamera P3x4 câ thº ÷ñc vi¸t rót gån nh÷ ph÷ìng tr¼nh 1.3:
Trong â: P = diag (f, f, 1) [I 0] l mæ h¼nh camera pinhole cì b£n èi vîi mæh¼nh camera pinhole cì b£n ÷ñc mð rëng th nh mët mæ h¼nh têng qu¡t °c tr÷ngcho mæ h¼nh, v½ dö nh÷: m¡y £nh kÿ thuªt sè, c¡c h¼nh h¼nh £nh ÷ñc t¤o th nh bðitªp c¡c iºm £nh ÷ñc gåi l iºm £nh Vîi °c iºm cõa c¡c m¡y £nh kÿ thuªt sè gèctåa ë trong m°t ph¯ng £nh khæng tròng vîi iºm ch½nh nh÷ gi£ thi¸t trong ph÷ìngtr¼nh (1.1), do â câ mët ¡nh x¤
ë h¼nh £nh b¬ng iºm £nh, s³ bê sung th¶m mët t l» câ thº khæng çng nh§t.Trong â:
Trang 27mx v my: sè iºm £nh tr¶n mët ìn và kho£ng c¡ch trong tåa ë £nh theo h÷îng
x v y
³x = f mx, ³y = f my: ë d i ti¶u cü cõa camera
x, y: tåa ë h÷îng cõa tia chi¸u
[x0y0]T: tåa ë gèc cõa iºm ch½nh vîi x0 = mxpx v y0 = mypy
1.2.2.3 X¡c ành tªp iºm °c tr÷ng b§t bi¸n
Thuªt to¡n SIFT ÷ñc sû döng rëng r¢i trong nhi·u l¾nh vüc kh¡c nhau nh÷ thàgi¡c m¡y t½nh v xû lþ £nh [22] Þ t÷ðng ch½nh cõa thuªt to¡n l tø h¼nh £nh 2D t¼m
ra c¡c iºm £nh (feature point hay keypoint) °c tr÷ng b§t bi¸n v sû döng vectì º
mæ t£ c¡c °c tr÷ng, tø â câ thº ph¥n bi»t, so s¡nh c¡c °c tr÷ng vîi nhau Bë tham
sè mæ t£ cho tøng iºm £nh, ¥y l mët chuéi gçm 128 sè t÷ìng ùng vîi mët vector
128 chi·u H¼nh 1.7 biºu di¹n k¸t qu£ x¡c ành tªp iºm °c tr÷ng b§t bi¸n tr¶n hai
£nh
H¼nh 1.7: iºm °c tr÷ng t÷ìng çng giúa 2 £nh
Trang 28Sau khi thu thªp c¡c tªp iºm °c tr÷ng cõa méi £nh, sû döng ph÷ìng ph¡p èis¡nh méi c°p iºm º x¡c ành c°p iºm t÷ìng çng cho méi c°p £nh (H¼nh 1.7) K¸tqu£ cõa giai o¤n n y thu ÷ñc tªp iºm °c tr÷ng cho méi £nh v c°p £nh ¥y l
cì sð º x¡c ành h÷îng v và tr½ t÷ìng èi cõa £nh ÷ñc chöp v cung c§p thæng tincho giai o¤n t¡i t¤o èi t÷ñng 3D ti¸p theo
1.2.2.4 X¡c ành và tr½ camera cõa £nh tø tªp iºm £nh °c tr÷ng b§t
bi¸n
Trong giai o¤n thüc hi»n t¡i t¤o mæ h¼nh 3D cho c¡c mæ h¼nh tø £nh chöp, c¦nph£i x¡c ành l¤i h÷îng v và tr½ £nh chöp º x¡c ành h÷îng v và tr½ °t cõa cameracõa c¡c £nh tø tªp iºm °c tr÷ng b§t bi¸n v c¡c c°p iºm t÷ìng çng cõa méi c°p
£nh Do tªp c¡c £nh thu ÷ñc tø c¡c và tr½ v h÷îng kh¡c nhau cõa méi gâc chöp, c¡c
iºm °c tr÷ng b§t bi¸n cung c§p c¡c thæng tin húu ½ch trong vi»c x¡c ành và tr½ v h÷îng cõa £nh t÷ìng ùng vîi gâc chöp Þ t÷ðng x¡c ành h÷îng cõa c¡c £nh b¬ngc¡ch chån mët £nh b§t ký l m £nh cì sð (£nh ch½nh) tø â so s¡nh vîi c¡c £nh cánl¤i düa v o tªp iºm °c tr÷ng b§t bi¸n C¡c b÷îc ch½nh cõa ph÷ìng ph¡p x¡c ànhh÷îng cõa £nh nh÷ sau [20]:
1) Thüc hi»n qu¡ tr¼nh » quy gh²p c°p giúa méi £nh v £nh cì sð; H÷îng cõa méi
£nh ÷ñc x¡c ành b¬ng ma trªn çng nh§t, v t¿ l» £nh ÷ñc i·u ch¿nh b¬ngthuªt to¡n RANSAC [23]; Méi b÷îc trong qu¡ tr¼nh gh²p c°p c¦n ÷ñc i·u ch¿nh
º tr¡nh t½ch lôy léi
2) T½nh têng b¼nh ph÷ìng b² nh§t cho t§t c£ c¡c tham sè tr¶n c¡c iºm °c tr÷ngcõa £nh Léi cõa mët iºm ÷ñc o b¬ng sü ch¶nh l»ch giúa tåa ë thüc t¸ cõa
iºm °c tr÷ng v tåa ë ÷ñc chi¸u ng÷ñc cõa nâ l¶n £nh
K¸t qu£ cõa qu¡ tr¼nh n y, cho ph²p rót tr½ch c¡c thæng tin v· h÷îng v và tr½ cõa m¡y
£nh tø c¡c £nh dú li»u H¼nh 1.8 mæ t£ c¡c và tr½ ¢ ÷ñc chöp £nh, ÷ñc t¡i hi»n tr¶n
mæ h¼nh 3D
Trang 29H¼nh 1.8: Biºu di¹n thæng tin c¡c và tr½ £nh thu ÷ñc trong qu¡ tr¼nh chöp t÷ñng cêCh«mpa
£nh
Mët b£n ç ë s¥u ÷ñc ¡nh x¤ sang tªp iºm 3D trong khæng gian Qu¡ tr¼nhchuyºn êi n y ÷ñc düa tr¶n ph²p chi¸u méi iºm £nh v o khæng gian Nh÷ trongnghi¶n cùu [2] mæ t£ ph÷ìng ph¡p phöc hçi thæng tin ë s¥u cõa iºm £nh düa tr¶nc¡c iºm t÷ìng çng v và tr½ h÷îng cõa iºm £nh Möc ti¶u cõa vi»c èi s¡nh l t¼mmët ¡nh x¤: Fpx: Ä ¹ εpx
Trong â:
Ä: khæng gian Euclid;
εpx: ë s¥u theo tia chi¸u ho°c sü ch¶nh l»ch t÷ìng ùng trong khæng gian £nh
Trang 30H¼nh 1.9: Ph÷ìng ph¡p phöc hçi thæng tin ë s¥u cõa iºm £nh [2]
H¼nh 1.9 bi¹u di¹n kho£ng c¡ch Euclide giúa c¡c tia chi¸u tø c¡c c°p iºm t÷ìng
çng, â l cì sð trong vi»c x¡c ành ë s¥u cõa tøng iºm £nh v x¥y düng b£n ç ës¥u cõa mæ h¼nh èi t÷ñng Trong [20], [2] mæ t£ mët cæng thùc phùc t¤p ÷ñc dòngtrong vi»c x¡c ành b£n ç ë s¥u cõa iºm £nh v x¥y düng h m E(Fpx) ¡nh gi¡ gi¡trà phò hñp theo mët sè ti¶u ch½, i·u ki»n thäa m¢n
A(x, y, Fpx(x, y)) h m o l÷íng mùc ë t÷ìng çng cõa c¡c iºm £nh °c tr÷ng,dòng º thi¸t lªp b£n ç h» sè t÷ìng quan
∥∇(Fpx)∥reg ë lîn gi¡ trà bi¸n thi¶n cõa h m Fpx, º mæ h¼nh mong muèn b· m°tmàn th¼ h m Fpx ph£i phò hñp, ·u n y s³ phö thuëc v o c¡c b÷îc nh£y t÷ìng ùng
v ³1, ³2, (³1, ³2 ∈ R) c¡c h» sè o l÷íng ë ch¶nh l»ch cõa hai tia chi¸u º h¤n ch¸khæng gian t¼m ki¸m tèi ÷u cõa mæ h¼nh v gi£m nhi¹u, trong [2] ¡p döng ph÷ìng ph¡pkhîp a ë ph¥n gi£i, trong â b£n ç ë s¥u cõa tªp iºm thæ ÷ñc sû döng º dü
o¡n cho c¡c mæ h¼nh câ ë ph¥n gi£i màn hìn düa tr¶n c¡c tªp iºm °c tr÷ng b§tbi¸n
Tªp c¡c iºm °c tr÷ng cõa £nh ÷ñc tr½ch xu§t, ph¥n t½ch v x¡c ành thæng tin
ë s¥u t¤o th nh b£n ç ë s¥u cho méi £nh Tªp hñp c¡c b£n ç ë s¥u t÷ìng ùngvîi c¡c ë ph¥n gi£i kh¡c nhau ÷ñc ¡nh x¤ sang tªp iºm 3D Méi iºm 3D sau khit¡i t¤o luæn ÷ñc li¶n k¸t vîi mët iºm °c tr÷ng cõa £nh
C¡c b÷îc xû lþ ch½nh trong giai o¤n t¡i t¤o mæ h¼nh ÷ñc mæ t£ trong [20] v
÷ñc mæ t£ cö thº nh÷ sau:
Trang 31B÷îc 1) Chöp £nh tø c¡c và tr½ v h÷îng kh¡c nhau º bao qu¡t (phõ) to n bë èit÷ñng;
B÷îc 2) T½nh c¡c iºm r ng buëc(tie points) v èi s¡nh giúa t§t c£ c¡c iºm °ctr÷ng tr¶n c¡c c°p h¼nh £nh b¬ng thuªt to¡n SIFT;
B÷îc 3) Sû döng c¡c iºm r ng buëc º x¡c ành h÷îng v và tr½ cõa c¡c £nh ÷ñcchöp;
B÷îc 4) X¡c ành c¡c mæ h¼nh 3D theo nhi·u ë ph¥n gi£i kh¡c nhau, o l÷íng gi¡ tràméi iºm £nh trong khæng gian;
B÷îc 5) Tr½ch xu§t b· m°t èi t÷ñng b¬ng c¡ch ti¸p cªn n«ng l÷ñng tèi thiºu tr¶n
to n bë khæng gian v l m màn b· m°t theo mët thù tü º çng nh§t b· m°t èit÷ñng
K¸t qu£ cõa giai o¤n n y l tªp iºm 3D méi iºm 3D ÷ñc t¤o tø tªp iºm b§t bi¸nSIFT v chùa thæng tin ë s¥u cho méi iºm £nh Tø c¡c tªp iºm n y cho ph²p mæt£ h¼nh d¤ng, c§u tróc cõa èi t÷ñng trong khæng gian
Ngo i c¡c ph÷ìng ph¡p t¡i t¤o mæ h¼nh 3D düa v o thi¸t bà qu²t èi t÷ñng, hayt¡i t¤o mæ h¼nh 3D tø tªp £nh 2D chöp cán câ mët sè ph÷ìng ph¡p t¡i t¤o mæ h¼nhphê bi¸n nh÷: Quang trc(Photogrammetry) ph÷ìng ph¡p sû döng tªp h¼nh £nh ºt¤o ra mæ h¼nh 3D èi t÷ñng trong th¸ giîi thüc Ph÷ìng ph¡p düa tr¶n c¡ch x¡c ành
và tr½ v ë cao cõa c¡c iºm tr¶n b· m°t tr¶n £nh sû döng thæng tin tø nhi·u h¼nh
£nh ÷ñc chöp vîi nhi·u h÷îng kh¡c nhau Ph÷ìng ph¡p n y y¶u c¦u sè l÷ñng h¼nh
£nh lîn v phùc t¤p º t¤o ra mæ h¼nh ch½nh x¡c, th÷íng ÷ñc sû döng trong c¡c ùngdöng nh÷ GIS, x¥y düng, b£o tçn c¡c di t½ch, di s£n v«n hâa, Mët sè ph¦n m·mphê bi¸n ÷ñc sû döng nh÷: Agisoft Metashape, RealityCapture v Pix4D ×u iºmcõa ph÷ìng ph¡p n y l t¤o ra mæ h¼nh 3D ch½nh x¡c v chi ti¸t nh÷ng sû döng cæng
cö ph¦n m·m câ s®n, phò hñp vîi vi»c t¤o mæ h¼nh c¡c èi t÷ñng lîn v phùc t¤p, chiph½ cao phö thuëc v o ph¦n m·m
Công nh÷ ph÷ìng ph¡p quang trc ph÷ìng ph¡p t¡i t¤o mæ h¼nh SfM (Structurefrom Motion) c¦n câ mët tªp hñp c¡c h¼nh £nh 2D cõa èi t÷ñng ho°c c£nh C¡c h¼nh
Trang 32£nh ÷ñc thu thªp tø nhi·u gâc ë kh¡c nhau Sau â, thæng tin tø c¡c iºm °c tr÷ngtr¶n c¡c h¼nh £nh ÷ñc sû döng º ÷îc l÷ñng và tr½ cõa m¡y £nh v t¡i t¤o mæ h¼nh3D Ph¦n m·m hé trñ nh÷: OpenMVG, VisualSFM C¡c kÿ thuªt bao gçm ph¡t hi»n
iºm °c tr÷ng, khîp h¼nh £nh, v ph¡t hi»n c§u tróc 3D tø dú li»u h¼nh £nh Ph÷ìngph¡p n y phê bi¸n ÷ñc sû döng trong t¡i t¤o mæ h¼nh, nh÷ng th÷íng ÷ñc xû lþ mëtchi·u [24]
Méi ph÷ìng ph¡p ·u t¡i t¤o mæ h¼nh 3D nh÷ng xû lþ mët chi·u ch÷a i s¥u v oph¥n t½ch chi ti¸t Trong luªn ¡n giîi thi»u v · xu§t ph÷ìng ph¡p vøa thüc hi»n t¡it¤o mæ h¼nh 3D v song song vîi t¡i t¤o l ph¥n o¤n v chó th½ch mæ h¼nh düa v o
°c tr÷ng giúa £nh 2D v mæ h¼nh cõa còng mët èi t÷ñng
èi t÷ñng trong khæng gian ba chi·u Bao gçm c¡c thæng tin v· h¼nh d¤ng, và tr½, k½chth÷îc, h÷îng, kho£ng c¡ch v mèi quan h» khæng gian giúa c¡c èi t÷ñng i·u n yth÷íng ÷ñc thüc hi»n º mæ t£ v hiºu rã hìn v· c§u tróc, h¼nh d¤ng v c¡c y¸u tèh¼nh håc kh¡c li¶n quan ¸n èi t÷ñng â
Mæ h¼nh 3D câ thº ÷ñc hiºn thà d÷îi d¤ng nhi·u gâc nh¼n kh¡c nhau nh÷ h¼nh
£nh 2D thæng qua qu¡ tr¼nh gåi l ph²p chi¸u C¡c mæ h¼nh công câ thº ÷ñc t¤o rab¬ng c¡ch sû döng c¡c thi¸t bà in 3D [25] C¡c mæ h¼nh 3D thº hi»n c¡ch sû döng tªphñp c¡c iºm trong khæng gian 3D, ÷ñc k¸t nèi bði c¡c thüc thº h¼nh håc kh¡c nhaunh÷ h¼nh tam gi¡c, ÷íng th¯ng, b· m°t cong, l tªp hñp dú li»u ( iºm v thæng
Trang 33tin kh¡c) Trong l¾nh vüc xû lþ £nh v ç håa m¡y t½nh, vi»c nhªn d¤ng v sû döngc¡c °c tr÷ng h¼nh håc cõa mæ h¼nh 3D câ thº gióp ph¥n t½ch v hiºu rã hìn v· c§utróc khæng gian cõa c¡c èi t÷ñng trong mæ h¼nh, l m cho qu¡ tr¼nh t¤o h¼nh, hiºn thà
v xû lþ £nh trð n¶n hi»u qu£ v ch½nh x¡c hìn
Mæ h¼nh 3D ÷ñc sû döng rëng r¢i ð måi nìi trong ç håa 3D v CAD, vi»c sûdöng c¡c mæ h¼nh n y câ tr÷îc trong ç håa 3D tr¶n m¡y t½nh c¡ nh¥n Hay nhi·u tráchìi m¡y t½nh ¢ sû döng h¼nh £nh ÷ñc k¸t xu§t s®n cõa c¡c mæ h¼nh 3D nh÷ håati¸t tr÷îc khi m¡y t½nh câ thº k¸t xu§t chóng trong thíi gian thüc Khi â, ng÷íi thi¸tk¸ câ thº nh¼n th§y mæ h¼nh theo nhi·u h÷îng v gâc nh¼n kh¡c nhau, i·u n y câ thºgióp ng÷íi thi¸t k¸ xem li»u èi t÷ñng ÷ñc t¤o ra óng nh÷ y¶u c¦u thi¸t k¸ Thi¸t k¸theo c¡ch n y câ thº gióp nh thi¸t k¸ t¼m ra nhúng thay êi ho°c c£i ti¸n c¦n thi¸tcho s£n ph©m Ngo i ra, c¡c mæ h¼nh 3D công ÷ñc sû döng trong nhi·u l¾nh vüc nh÷trong y t¸ sû döng c¡c mæ h¼nh chi ti¸t cõa c¡c cì quan; câ thº ÷ñc t¤o b¬ng nhi·u l¡t
£nh 2 chi·u tø qu²t MRI ho°c CT L¾nh vüc hâa håc sû döng c¡c mæ h¼nh chi ti¸t caocõa c¡c hñp ch§t hâa håc Hay l¾nh vüc ki¸n tróc sû döng chóng º tr¼nh di¹n c¡c táa
nh v c£nh quan ÷ñc · xu§t thay cho c¡c mæ h¼nh ki¸n tróc vªt lþ truy·n thèng
Nh÷ vªy, °c tr÷ng ngú ngh¾a tr¶n mæ h¼nh 3D li¶n quan ¸n vi»c tr½ch xu§t v x¡c ành nhúng thæng tin quan trång v câ þ ngh¾a tø c¡c tªp iºm 3D cõa mæ h¼nh,
º hiºu rã hìn v· c§u tróc v þ ngh¾a cõa èi t÷ñng ÷ñc biºu di¹n trong khæng gian
Trang 343D V½ dö º tr£ líi c¥u häi c§u tróc, th nh ph¦n c§u t¤o n¶n mët táa nh th¼ mët mæh¼nh h¼nh håc khâ câ thº tr£ líi cö thº, v¼ vªy n¸u bi¸t c¡c °c tr÷ng ngú ngh¾a c§ut¤o n¶n táa nh câ thº tr£ líi trüc ti¸p °c tr÷ng ngú ngh¾a l mët kh¡i ni»m th÷íng
÷ñc thèng nh§t º ph¥n lo¤i, ph¥n nhâm mët èi t÷ñng còng chung mët t½nh ch§t,
°c iºm v o mët nh¢n mang þ ngh¾a [3]
H¼nh 1.10: Ph¥n t½ch v chó th½ch ngú ngh¾a mæ h¼nh táa nh [3]
B i to¡n ph¥n m£nh v ph¥n t½ch °c tr÷ng tr¶n èi t÷ñng 3D âng mët vai tráquan trång trong vi»c t¡i t¤o l¤i hay nhªn d¤ng mæ h¼nh 3D Do t½ch ch§t, °c iºmcõa ¡m m¥y iºm l tªp iºm phi c§u tróc, ríi r¤c Nhªn d¤ng v ph¥n t½ch °c tr÷ngcõa chóng l mët th¡ch thùc lîn cho c¡c nh nghi¶n cùu B i to¡n ph¥n o¤n, chóth½ch ngú ngh¾a cho c¡c ¡m m¥y iºm 3D nh¬m möc ½ch ph¥n lo¤i c¡c iºm, tªp
iºm trong khæng gian th nh c¡c vòng, khu vüc câ t½nh ch§t, °c iºm t÷ìng tü nhau
v g¡n nh¢n ngú ngh¾a [27]
1.4 K¸t ch÷ìng
Trong ch÷ìng n y giîi thi»u v· mæ h¼nh 3D v c¡c ùng döng trong thüc t¸, giîithi»u mët sè ph÷ìng ph¡p t¡i t¤o mæ h¼nh 3D nh÷ ph÷ìng ph¡p chöp, ph÷ìng ph¡pqu²t Trong nëi dung ch÷ìng giîi thi»u chi ti¸t v· ph÷ìng ph¡p thu nhªn v t¡i t¤o
Trang 35mæ h¼nh 3D tø tªp £nh Ngo i ra trong ph¦n n y, luªn ¡n công tr¼nh b y mët sè nëidung v· °c tr÷ng h¼nh håc, ngú ngh¾a tr¶n mæ h¼nh 3D.
Trang 36Ch֓ng 2
PH N TCH C TR×NG HNH HÅC TRN NH
2D V MÆ HNH 3D
Ch÷ìng n y giîi thi»u mët sè ph÷ìng ph¡p mæ t£ v ph¥n t½ch °c tr÷ng tr¶n h¼nh
£nh b¬ng mët sè kÿ thuªt ph¥n t½ch °c tr÷ng tr¶n £nh; ph÷ìng ph¡p HOG, SIFT; tr¼nh
b y mët sè kÿ thuªt håc s¥u trong nhªn d¤ng, ph¥n o¤n h¼nh £nh; ph÷ìng ph¡p ph¥nt½ch °c tr÷ng tr¶n tªp iºm 3D v thû nghi»m v o b i to¡n ph¥n t½ch °c tr÷ng
2.1 °t v§n ·
Hi»n nay l¾nh vüc tr½ tu» nh¥n t¤o, thà gi¡c m¡y t½nh ¢ v ang ph¡t triºn m¤nhm³, bði kh£ n«ng gi£i quy¸t v xû lþ h ng tri»u thæng tin trong thíi gian ngn Trongl¾nh vüc thà gi¡c m¡y t½nh chóng câ thº gióp xû lþ nhanh v óng müc trong thíi gianthüc, ·u m ngay ch½nh con ng÷íi nhi·u lóc g°p khâ kh«n V¼ th¸ chóng ¢ câ r§tnhi·u ùng döng trong cuëc sèng nh÷ ph¥n t½ch, nhªn d¤ng h¼nh £nh
Ph¥n t½ch °c tr÷ng h¼nh £nh ÷ñc sû döng nh÷ mët cæng cö cì b£n º nhªn bi¸t,ph¥n bi»t v ph¥n t½ch c¡c lo¤i h¼nh £nh kh¡c nhau, bao gçm c¡c lo¤i h¼nh £nh nh÷
£nh nhà ph¥n, £nh m u, £nh quang trc, C¡c nghi¶n cùu tr÷îc ¥y ¢ gi£i quy¸t
b i to¡n v· ph¥n t½ch h¼nh £nh chõ y¸u giîi h¤n trong l¾nh vüc khoa håc m¡y t½nh v chóng chõ y¸u xû lþ c¡c h¼nh £nh ìn gi£n cho c¡c ùng döng nh÷ ph¡t hi»n léi, ph¥n
o¤n v ph¥n lo¤i h¼nh £nh B i to¡n ph¥n t½ch h¼nh £nh ng y c ng quan trång v phê bi¸n v¼ câ thº ÷ñc thüc hi»n nhanh châng, thuªn ti»n hìn v hi»u qu£ hìn ºthüc hi»n ÷ñc v§n · â b i to¡n ph¥n t½ch h¼nh £nh chõ y¸u düa v o cæng ngh» thàgi¡c m¡y t½nh Còng vîi sü ph¡t triºn bòng nê trong n·n t£ng h» thèng ph¦n cùng v ph¦n m·m ¢ d¨n ¸n nhúng ti¸n bë ¡ng kº trong ph¥n t½ch v xû lþ c¡c h¼nh £nh
kÿ thuªt sè
Ngo i ra, ph¥n t½ch £nh ¢ ÷ñc ùng döng v o nhi·u l¾nh vüc khoa håc v cængngh» kh¡c nhau V½ dö, ÷ñc sû döng º ¡nh gi¡ ho°c ành l÷ñng c¡c °c iºm b¶n
Trang 37ngo i (tùc l m u sc, k½ch th÷îc, h¼nh d¤ng v k¸t c§u b· m°t) v c§u tróc b¶n trong(ki¸n tróc v / ho°c k¸t nèi cõa c¡c th nh ph¦n nguy¶n li»u) cõa s£n ph©m thüc ph©m[28].
Mët sè nghi¶n cùu nh÷ b i b¡o [29, 30] ¢ ÷a ra mët sè kÿ thuªt ph¡t hi»n °ctr÷ng v so s¡nh, ¡nh gi¡ mët sè ph÷ìng ph¡p nh÷: Sobel, Canny, Prewitt, trong [30]công nhªn x²t k¸t qu£ cõa ph÷ìng ph¡p ph¥n t½ch °c tr÷ng vîi bë låc ¤o h m bªchai tèt hìn ¤o h m bªc mët, k¸t qu£ b i b¡o công cho th§y r¬ng mët sè ph÷ìng ph¡pnh÷: Sobel, Roberts, Canny, Laplacian, Kirsh v Edge Maximum Technique (EMT)hi»u qu£ trong mët sè tr÷íng hñp Trong luªn ¡n công sû döng mët sè kÿ thuªt ºnhªn d¤ng v ph¥n t½ch c¡c ÷íng °c tr÷ng trong £nh nh÷:
1) Bë låc Sobel: Sû döng bë låc 3x3 t½ch chªp vîi £nh (I) º x¡c ành sü thay êitheo hai h÷îng x v y cõa £nh
Trang 38H÷îng cõa gradient: ¹ = atan 2 (Gy, Gx) èi vîi c¡c ph²p to¡n tr¶n º t¼m c¡c
iºm cüc trà, iºm °c tr÷ng º t¼m c¡c vòng bi¶n cõa c¤nh trong £nh sû döng
¤o h m bªc nh§t tr¶n hai chi·u cõa h¼nh £nh
4) To¡n tû LoG (Laplacian of Gaussian): to¡n tû sû döng ¤o h m bªc hai cõa mët
£nh sû döng ph²p t½ch chªp cõa h m Gaussian v to¡n tû Laplacian ·u n y choph²p x¡c ành c¡c iºm cüc trà tr¶n £nh v gióp ph¡t hi»n c¡c ÷íng vi·n, c¤nhtrong £nh H m Gaussian ÷ñc x¡c ành b¬ng cæng thùc 2.4:
Trang 39h¼nh £nh ÷ñc · xu§t bði [4], HOG ¢ t¤o n¶n mët b÷îc ti¸n trong vi»c gi£i quy¸t
b i to¡n nhªn d¤ng èi t÷ñng trong £nh
Ph÷ìng ph¡p ph¥n t½ch v mæ t£ °c tr÷ng HOG l mët trong nhúng ph÷ìng ph¡phi»u qu£ th÷íng ÷ñc sû döng trong l¾nh vüc thà gi¡c m¡y t½nh, håc m¡y º nhªn d¤ng
èi t÷ñng [4] Möc ½ch cõa ph÷ìng ph¡p HOG l trøu t÷ñng hâa èi t÷ñng b¬ng c¡chtr½ch xu§t ra nhúng °c tr÷ng húu ½ch cõa èi t÷ñng v lo¤i bä i nhúng thæng tinkhæng húu ½ch B£n ch§t cõa ph÷ìng ph¡p HOG l t½nh to¡n v sû döng thæng tin v·
sü ph¥n bè düa v o c÷íng ë gradient (intensity gradient) ho°c cõa h÷îng bi¶n (edgedirections) º mæ t£ c¡c èi t÷ñng cöc bë trong £nh
HOG thüc hi»n b¬ng c¡ch chia nhä mët bùc £nh th nh c¡c vòng con, ÷ñc gåi l
æ (cells) Méi æ câ k½ch th÷îc cè ành, th÷íng l 8x8 ho°c 16x16 iºm £nh Vîi méicell, thuªt to¡n s³ t½nh to¡n histogram c¡c h÷îng cõa gradients cho c¡c iºm n¬m trongcell º t«ng c÷íng hi»u n«ng nhªn d¤ng, c¡c histogram cöc bë câ thº ÷ñc chu©n hâav· mët ng÷ïng c÷íng ë trong mët vòng lîn hìn cell, gåi l c¡c khèi (blocks) v sûdöng gi¡ trà ng÷ïng â º chu©n hâa t§t c£ c¡c cell trong khèi Tø c¡c ng÷ïng s³ ÷ñcchu©n hâa th nh vectì °c tr÷ng câ t½nh b§t bi¸n cao hìn
Gièng nh÷ thuªt to¡n SIFT, HOG l mët bë mæ t£ °c tr÷ng ÷ñc sû döng trong
xû lþ h¼nh £nh v thà gi¡c m¡y t½nh nh¬m möc ½ch ph¡t hi»n èi t÷ñng, thuªt to¡n
câ thº nhªn ÷ñc sè l÷ñng °c tr÷ng tø sü thay êi h¼nh d¤ng cõa èi t÷ñng düa tr¶nvi»c chia mi·n cöc bë th nh c¡c khèi v t¤o ra biºu ç ë nghi¶ng º thu ÷ñc vectì
°c tr÷ng tø ph÷ìng ph¡p HOG thæng th÷íng ÷ñc xû lþ qua c¡c b÷îc nh÷ ÷ñc mæt£ h¼nh 2.2
H¼nh 2.1: Mæ t£ c¡c giai o¤n ph¥n t½ch l÷ñc ç histogram trong HOG [4]
Trang 40HOG l mët thuªt to¡n câ thº ph¥n t½ch v thu nhªn ÷ñc sè l÷ñng °c tr÷ng nêibªt düa tr¶n sü thay êi h¼nh d¤ng cõa èi t÷ñng b¬ng c¡ch chia mi·n cöc bë th nhc¡c khèi c¡c b÷îc thuªt to¡n ÷ñc mæ t£ nh÷ sau:
nh ¦u v o ÷ñc chuyºn v· £nh x¡m º gi£m ë phùc t¤p t½nh to¡n v t«ng hi»usu§t
nh ÷ñc chia th nh c¡c æ nhä, th÷íng l c¡c h¼nh vuæng câ k½ch th÷îc 8x8 iºm
£nh T½nh ë lîn gradient v h÷îng cho tøng iºm £nh ÷ñc x¡c ành bði c¡ccæng thùc sau:
fx(x, y) = L(x + 1, y) − L(x − 1, y) (2.8)
fy(x, y) = L(x, y + 1) − L(x, y − 1) (2.9)
X¡c ành biºu ç cõa gradient trong méi æ Gâc cõa gradient ÷ñc ÷îc l÷ñng tø
00 ¸n 1800 V ph¥n chia kho£ng gâc tø 0 ë ¸n 180 ë th nh 9 kho£ng (ho°c
bins) t÷ìng ùng vîi 9 h÷îng kh¡c nhau
H¼nh 2.2: Mæ t£ l÷ñc ç Histogram theo 9 h÷îng