nghiên cứu phương pháp truy vấn ảnh theo đặc trưng hình dạng(báo cáo slide)

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP TRUY VẤN ẢNH THEO ĐẶC TRƢNG HÌNH DẠNG GVHD: PGS TS Đỗ Năng Tồn SVTH: Nguyễn Hồng Phúc MỤC TIÊU LUẬN VĂN Hiểu rõ lý thuyết xử lý ảnh thuật toán để giải toán truy vấn ảnh theo đặc trưng hình dạng Xây dựng tốn truy vấn ảnh biển báo giao thông đường ứng dụng nhỏ để giải tốn NỘI DUNG TRÌNH BÀY I Đặt vấn đề II Một số vấn đề truy vấn ảnh dựa vào hình dạng III Bài tốn chƣơng trình thử nghiệm IV Kết luận ĐẶT VẤN ĐỀ Hình ảnh (sau gọi ảnh) đóng vai trị quan trọng, ảnh len lõi vào tất lĩnh vực người sống tại, mang lại giá trị thiết thực, giúp làm phong phú trình phục vụ nhu cầu định người  Công nghệ Internet phát minh WWW đời cho phép khả lưu trữ hình ảnh rộng rãi tra cứu thơng tin mơi trường mạng có hình ảnh=>lĩnh vực nghiên cứu liên quan đến ảnh thu thập, xử lý, tìm kiếm, truy vấn hình ảnh ngày quan tâm  ĐẶT VẤN ĐỀ  Với mục đích nghiên cứu áp dụng thuật toán để tạo phương pháp truy vấn ảnh theo đặc trưng hình dạng => Giải toán trước mắt truy vấn biển báo giao thông đường => CSDL ảnh sử dụng phục vụ nghiên cứu xem xét đến phạm vi ảnh tĩnh biển báo giao thông đường MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG TRUY VẤN ẢNH DỰA VÀO HÌNH DẠNG Các phương pháp trích chọn đặc điểm hình dạng thường chia thành hai loại là: - Trích chọn theo đường biên (xấp xỉ đa giác, mơ hình phần tử hữu hạn, mơ tả hình dạng theo Fourier) - Trích chọn theo vùng ảnh (mơ hình thống kê) MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG TRUY VẤN ẢNH DỰA VÀO HÌNH DẠNG Cách biểu diễn hình dạng đối tượng ảnh chia thành hai kiểu: - Theo đường viền bao quanh (biên): sử dụng đường biên bên ngồi hình dạng, điều thực cách mô tả vùng quan tâm đặc tính bên ngồi tức điểm ảnh dọc theo đường viền bao quanh đối tượng ảnh - Theo vùng: sử dụng vùng ảnh cách mô tả vùng quan tâm đặc tính bên tức điểm ảnh bên vùng MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG TRUY VẤN ẢNH DỰA VÀO HÌNH DẠNG Một điểm ảnh gọi biên có thay đổi đột ngột mức xám Tập hợp điểm biên tạo thành biên ảnh - Phƣơng pháp phát biên trực tiếp: Phương pháp làm biên dựa vào biến thiên độ xám ảnh Kỹ thuật chủ yếu dùng để phát biên kỹ thuật đạo hàm - Phƣơng pháp phát biên gián tiếp: ta phân ảnh thành vùng ranh giới vùng là biên MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG TRUY VẤN ẢNH DỰA VÀO HÌNH DẠNG Phƣơng pháp phát biên trực tiếp: Kỹ thuật phát biên Gradient: MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG TRUY VẤN ẢNH DỰA VÀO HÌNH DẠNG Phƣơng pháp phát biên trực tiếp: Kỹ thuật phát biên Gradient: - Mặt nạ Prewitt; - Mặt nạ Sobel; - Kỹ thuật La bàn; 10 Bài toán truy vấn biển báo giao thông đƣờng Việt Nam Nhiệm vụ toán xây dựng hệ thống tra cứu ảnh biển báo giao thơng có số chức sau: - Khi người sử dụng cung cấp ảnh mẫu biển báo giao thơng cần tra cứu Hệ thống có nhiệm vụ tìm kiếm sở liệu ảnh có sẵn cho danh sách ảnh tương tự ảnh mẫu theo thứ tự ảnh coi giống với ảnh mẫu xếp phía - Người sử dụng thiết lập khoảng cách ngưỡng cho đặc điểm: chương trình trả lại kết mà khoảng cách ảnh kết ảnh mẫu không vượt ngưỡng - Hoặc người sử dụng qui định số lượng ảnh kết trả lại 45 Bài tốn truy vấn biển báo giao thơng đƣờng Việt Nam Để đơn giản, xét toán hạn chế sau: - Chỉ xét ảnh có đối tượng ảnh nhất, Các đối tượng ảnh có hình dạng khơng q phức tạp có đường biên tương đối đơn giản - Ảnh có định dạng phổ biến JPG, BMP, GIF, PCX, qua khâu tiền xử lý để loại bỏ nhiễu 46 Các bƣớc thực giải toán - Ảnh mẫu đọc vào cấu trúc DIB hàm DisplayImage - Sử dụng thuật tốn dị biên gián tiếp thuật tốn xác định biên đơn giản để phân vùng ảnh - Thực co/giãn (resample) để chuẩn hố kích thước (cả hai kích thước luỹ thừa 2) trước chép sang ma trận số phức làm đầu vào hàm biến đổi Fourier nhanh FFT - Hàm FFT trả lại ma trận số phức Việc tạo véctơ đặc trưng ảnh thực ma trận số phức Véctơ đặc trưng vector có 256 chiều 47 Các bƣớc thực giải toán - Đọc ảnh sở liệu, thực bước giống với ảnh mẫu để vector đặc trưng ảnh vừa đọc - So sánh vector đặc trưng ảnh mẫu ảnh đọc từ CSDL cách tính khoảng cách Euclide vector đặc trưng hàm GetShape Distance - Thêm ảnh vừa đọc vào danh sách ảnh tìm thấy, ảnh có sai khác so với ảnh mẫu nhỏ xếp lên 48 Chƣơng trình thử nghiệm - query traffic signs Chương trình phát triển tảng Microsoft NET phân tách thành module riêng rẽ sau: - Module đọc ảnh - Module dò biên đối tượng ảnh - Module chuẩn hố kích thước – Resample - Module biến đổi FFT; - Module tạo vector đặc trưng hình dạng cho ảnh; - Module so sáng khoảng cách Euclide; 49 Chƣơng trình thử nghiệm - query traffic signs Module đọc ảnh: Ảnh đọc vào cấu trúc DIB hiển thị thủ tục DisplayImage, đầu vào tên đường dẫn đến file cần đọc, đọc ảnh thành công thủ tục DisplayImage hiển thị ảnh lên khung ảnh định Việc thao tác với cấu trúc DIB thực thông qua cấu trúc DIBSection định nghĩa thư viện GDI32 Windows 50 Chƣơng trình thử nghiệm - query traffic signs Module dò biên đối tượng ảnh: Dò biên đối tượng ảnh sử dụng thuật tốn dị biên gián tiếp cách xác định biên gián tiếp đơn giản Module chuẩn hố kích thước- Resample: Dị biên đối tượng ảnh sử dụng thuật tốn dị biên gián tiếp cách xác định biên gián tiếp đơn giản Trong chương trình sử dụng phương pháp đơn giản Nearest Neighbor Kích thước mảng liệu đầu 256×256 phần tử 51 Chƣơng trình thử nghiệm - query traffic signs Module biến đổi FFT: Đầu vào ma trận số phức chiều sinh từ ma trận điểm ảnh đọc cách gán phần ảo tất số phức 0, phần thực gán giá trị điểm ảnh Đầu ma trận số phức hai chiều biểu diễn khai triển Fourier ma trận đầu vào 52 Chƣơng trình thử nghiệm - query traffic signs Module tạo vector đặc trưng hình dạng cho ảnh: Véctơ đặc trưng ảnh vector 256 chiều Đầu vào: Ma trận vng kích thước 256x256 số phức (sinh hàm biến đổi FFT chiều twoD_FFT()) biểu diễn ảnh miền tần số Đầu ra: vector chữ ký 256 chiều mảng 256 số double signature ảnh 53 Chƣơng trình thử nghiệm - query traffic signs Module so sánh khoảng cách Euclide: Khoảng cách ảnh Query_Image ảnh Found_Image định nghĩa khoảng cách Euclide hai chữ ký query_Signature[] found_Signature[] theo công thức diff  255 ( found _ Signature[i]  query _ Signature[i])  i 0 54 Demo chƣơng trình 55 KẾT LUẬN Luận văn trình bày vài kỹ thuật tảng hệ thống tra cứu ảnh theo nội dung bao gồm mô tả nội dung trực quan, đánh giá độ tương tự, sơ đồ đánh số, giao tiếp với người sử dụng đánh giá hiệu hệ thống, nhấn mạnh vào kỹ thuật mô tả đặc điểm trực quan Các đặc điểm trực quan tổng quát sử dụng nhiều hệ tra cứu ảnh theo nội dung hình dạng thơng tin khơng gian Hình dạng biểu diễn thống qua bất biến moment, hàm xoay, mô tả Fourier, độ trịn, độ lệch tâm, hướng trục 56 KẾT LUẬN Những vấn đề giải quyết: - Giới thiệu xử lý ảnh phương pháp tra cứu ảnh - Giới thiệu đặc trưng hình dạng hướng tiếp cận truy vấn ảnh theo đặc trưng hình dạng - Áp dụng phương pháp tra cứu ảnh theo đặc trưng hình dạng vào tốn tìm kiếm biển báo giao thơng theo đặc điểm hình dạng 57 KẾT LUẬN Những vấn đề tồn tại: - Chưa có chức truy vấn ảnh cách kết hợp nhiều đặc điểm - Chưa cài đặt kỹ thuật đánh số hiệu đề cập phần luận - Chưa cài đặt kỹ thuật tăng hiệu hệ thống cách giảm số chiều véctơ đặc trưng 58 Xin chân thành Cảm ơn Quý Thầy Cô bạn quan tâm theo dõi ! 59 ... đích nghiên cứu áp dụng thuật tốn để tạo phương pháp truy vấn ảnh theo đặc trưng hình dạng => Giải tốn trước mắt truy vấn biển báo giao thông đường => CSDL ảnh sử dụng phục vụ nghiên cứu xem xét... hình ảnh rộng rãi tra cứu thơng tin mơi trường mạng có hình ảnh= >lĩnh vực nghiên cứu liên quan đến ảnh thu thập, xử lý, tìm kiếm, truy vấn hình ảnh ngày quan tâm  ĐẶT VẤN ĐỀ  Với mục đích nghiên. .. đặc trưng tương tự tìm kiếm 38 MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG TRUY VẤN ẢNH DỰA VÀO HÌNH DẠNG Tƣơng tác với ngƣời sử dụng: Đặc tả truy vấn: - Truy vấn nhóm ảnh mẫu cho phép người sử dụng lựa chọn nhiều ảnh