XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHẬN BIẾT NGÔN NGỮ DẤU HIỆU SỬ DỤNG CẢM BIẾN VI CƠ ĐIỆN TỬ

XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHẬN BIẾT NGÔN NGỮ DẤU HIỆU SỬ DỤNG CẢM BIẾN VI CƠ ĐIỆN TỬ

Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Đinh Duy Chương XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHẬN BIẾT NGÔN NGỮ DẤU HIỆU SỬ DỤNG CẢM BIẾN VI CƠ ĐIỆN TỬ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện tử - Viễn thông HÀ NỘI – 2005 Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Đinh Duy Chương XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHẬN BIẾT NGÔN NGỮ DẤU HIỆU SỬ DỤNG CẢM BIẾN VI CƠ ĐIỆN TỬ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện tử - Viễn thông Cán hướng dẫn: TS Nguyễn Thăng Long HÀ NỘI – 2005 Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp Lời cảm ơn! Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới GS TSKH Nguyễn Phú Thùy, người dìu dắt, hướng dẫn em suốt thời gian làm khố luận Sau em xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS Nguyễn Thăng Long với kinh nghiệm lịng nhiệt tình trực tiếp dạy bảo, kịp thời động viên em lúc khó khăn Qua đây, em xin cảm ơn anh bạn môn “Vi điện tử vi hệ thống” tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành khố luận Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội tháng 06 năm 2005 Đinh Duy Chương Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp Tóm tắt nội dung khố luận Trong đề tài trước tiên tìm hiểu đề tài, ngơn ngữ dấu hiệu Tiếp theo tìm hiểu phương pháp nhận biết ngôn ngữ dấu hiệu, biết ưu nhược điểm phương pháp, từ lựa chọn phương pháp nhận biết dùng đề tài Trong đề tài em chọn phương pháp sử dụng cảm biến phương pháp có ưu điểm phù hợp với Việt Nam Phương pháp tìm hiểu thiết bị sử dụng đề tài Các thiết bị là: sensor gia tốc, vi điều khiển BasicStamp cách thức kết nối vi điều khiển với sensor máy tính PC Khi tìm hiểu thiết bị sensor vấn đề đặt phải chuẩn hố chúng, tiếp xây dựng phần cứng cho hệ thống nhận biết dấu hiệu Và yếu tố quan trọng viết phần mềm cho vi điều khiển máy tính để nhận biết dấu hiệu Cụ thể đề tài em tìm hiểu nguyên tắc hoạt động sensor ADXL202, vi điều khiển BasicStamp số ngôn ngữ để nhận biết dấu hiệu Phần thực hành chuẩn hoá sensor, bước đầu xây dựng hệ nhận biết đơn giản Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN 1.1 Ngôn ngữ dấu hiệu 1.1.1 Ngôn ngữ dấu hiệu ? 1.1.2 Một số chuẩn giới Việt Nam 1.1.3 Mục tiêu khoá luận 1.2 Các phương pháp nhận biết ngôn ngữ dấu hiệu 10 1.2.1 Nhận biết ngơn ngữ phân tích hình ảnh 10 1.2.2 Nhận biết cảm biến .15 1.2.3 Nguyên tắc vận hành việc sử dụng cảm biến 16 1.2.4 So sánh hai phương pháp .25 Chương TÌM HIỂU VỀ CẢM BIẾN VÀ VI ĐIỀU KHIỂN 26 2.1 Tìm hiểu cảm biến gia tốc 26 2.1.1 Nguyên lý làm việc cảm biến 26 2.1.2 Sensor gia tốc ADXL202 26 2.1.3 Phương pháp chuẩn .31 2.2 Tìm hiểu vi điều khiển BasicStamp 32 2.2.1 Nguyên lý vận hành .32 2.2.2 Phần cứng 32 2.2.3 Ngôn ngữ BasicStamp 34 Chương XÂY DỰNG THIẾT BỊ GĂNG TAY CẢM NHẬN GIA TỐC 35 3.1 Thiết kế phần cứng 35 3.2 Chuẩn hoá sensor 36 3.3 Xây dựng phần mềm .40 3.3.1 Viết chương trình cho vi điều khiển BasicStamp 40 3.3.2 Chương trình máy tính 40 Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp Mở đầu Hiện giới Việt Nam người ta giao tiếp với nhiều phương tiện, đặc biệt như: qua mạng Internet, mạng điện thoại Những phương tiện áp dụng cách trở mặt địa lý Cịn bình thường gần người ta giạo tiếp với ngôn ngữ nói thơng thường Việc giao tiếp người bình thường khơng có vấn đề Nhưng người khiếm thính lại chuyện khác Người khiếm thính họ nói chuyện với chủ yếu cử chỉ, hành động Đặc biệt người bình thường muốn hiểu họ nói khơng phải chuyện dễ dàng Quan trọng việc học tập người khiếm thính gặp nhiều khó khăn Do đề tài em muốn xây dựng thiết bị nhận biết ngôn ngữ dấu hiệu để giúp cho việc giao tiếp học tập người khiếm thính dễ dàng Giúp cho họ hồ nhập vào sống người bình thường Hà Nội tháng 06 năm 2005 Đinh Duy Chương Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp Chương TỔNG QUAN 1.1 Ngôn ngữ dấu hiệu 1.1.1 Ngôn ngữ dấu hiệu ? Hiểu cách đơn giản ngơn ngữ dấu hiệu cử chỉ, hành động người, động tác tay phận thể người Chính từ cử hành động mà người ta hiểu giao tiếp với Khi nghiên cứu ngôn ngữ dấu hiệu ta đặt câu hỏi phải nghiên cứu ngôn ngữ dấu hiệu Câu trả lời để giao tiếp với người khiếm thính ngồi có số ứng dụng đặc biệt khác Với người khiếm thính thường gắn liền với bệnh câm Do giao tiếp họ hạn chế Trong hoàn cảnh họ tìm cách để nói chuyện với nhau, cách đơn giản họ dùng hình thức viết chữ để nói chuyện với Mặc dù việc thường thời gian đơi cịn bất tiện Để giải vấn đề họ đưa ngôn ngữ gọi ngôn ngữ dấu hiệu tức họ không giao tiếp với người bình thường mà dùng cử hành động để nói cho người khác hiểu Trên thực tế việc học người khiếm thính khó khăn Như ngày Việt Nam việc phổ cập giáo dục cho người khiếm thính quan tâm, cịn hạn chế Vì với việc phổ cập mức tiểu học phải kéo dài năm Nên đối việc phổ cập mức cao khó khăn Đối với người trước bị khiếm thính lại khơng biết chữ địi hỏi việc đào tạo lại khó khăn Ngôn ngữ dấu hiệu sử dụng phạm vi hẹp nên người bình thường hiểu ngôn ngữ Điều tạo nên rào cản lớn giao tiếp người khiếm thính người bình thường Người khiếm thính người câm khó có hội hồ nhập vào cộng đồng người bình thường Trên giới, có nhiều nghiên cứu nhằm xây dựng thiết bị trợ giúp giao tiếp người khiếm thính người bình thường Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp Trong đó, Việt Nam, chưa có nghiên cứu dành cho người khiếm thính Xuất phát điểm từ đề tài em muốn tìm hiểu bước đầu xây dựng hệ thống nhận biết dấu hiệu để giao tiếp với người khiếm thính Và từ giao tiếp người khiếm thính người bình thường cải thiện Ngồi ra, thiết bị dùng mục đích học tập cho người khiếm thính 1.1.2 Một số chuẩn giới Việt Nam Để thống giao thiếp, ngôn ngữ dấu hiệu có chuẩn định Trên giới phổ biến ngôn ngữ ASL (American Sign Languague) Mỹ Với chuẩn chữ bảng chữ số tự nhiên mã hoá đơn giản Trong đó, từ mã hoá phức tạp nhiều Mỗi từ (khái niệm) miêu tả đặc tính ký hiệu: hình dạng bàn tay, vị trí bàn tay so với thể người, hướng bàn tay, chuyển động bàn tay ngón tay, biểu nét mặt thể Hình 1a: Dấu hiệu chữ bảng chữ Hình 1b: Dấu hiệu chữ số tự nhiên Với quốc gia khác lại có đặc trưng ngơn ngữ khác Vì vậy, quốc gia thường có chuẩn riêng cho Chuẩn ngôn ngữ dấu hiệu Việt Nam giống chuẩn Mỹ nhiên có số khác biệt Đó thêm vào dấu có thêm số chữ khác mà bảng khơng có chữ Ơ, Ơ, Ư, Ê, Â Do ta phải tổ hợp thêm số cử khác để phân Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp biệt chữ số Và số chữ số ta khác với chữ số bảng Hình 2: Bảng chữ chữ số tiếng Việt 1.1.3 Mục tiêu khoá luận Một thiết bị nhận biết chuyển đổi ngôn ngữ dấu hiệu sang ngôn ngữ thơng thường xây dựng theo hai phương pháp: Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp o Phương pháp nhận biết từ: Phương pháp có ưu điểm tốc độ chuyển đổi nhanh, tiện cho người sử dụng Tuy nhiên, việc xây dựng hệ thống phức tạp ví dụ như: • Cần nhiều tham số đầu vào • Thuật tốn xử lý phức tạp • Địi hỏi phải có từ điển • Khi có từ phải huấn luyện cho hệ thống trước o Phương pháp đánh vần: Người sử dụng đánh vần theo bảng chữ Phương pháp có nhược điểm tốc độ chuyển đổi chậm nhiều phương pháp dùng từ Tuy nhiên, có số ưu điểm sau: • Tham số đầu vào khơng nhiều • Có thể dùng thuật tốn tương đối đơn giản • Có thể tạo từ tuỳ ý mà không cần từ điển Từ phân tích trên, ta thấy phương pháp đánh vần có khả dễ dàng tích hợp với vi xử lý để tạo nên thiết bị nhỏ gọn, tiện dụng cho người sử dụng Phương pháp tiền đề cho việc xây dựng thiết bị sử dụng phương pháp nhận biết từ Vì vậy, khố luận này, em tập trung vào việc tìm hiểu xây dựng hệ thống nhận biết ngôn ngữ dấu hiệu sử dụng phương pháp đánh vần 1.2 Các phương pháp nhận biết ngôn ngữ dấu hiệu Để xây dựng hệ thống nhận biết ngôn ngữ dấu hiệu, trước hết, em xin trình bày phương pháp nhận biết nghiên cứu giới 1.2.1 Nhận biết ngôn ngữ phân tích hình ảnh 1.2.1.1 Giới thiệu phương pháp phân tích hình ảnh Nhận biết ngơn ngữ dấu hiệu qua video (camera) từ xa yêu cầu trực quan Để đưa mã hình ảnh thành ngơn ngữ dấu hiệu, cần thiết phải tìm vùng có thơng tin hình ảnh Camera dõi di chuyển người khiếm thính lọc chuỗi hình ảnh ngơn ngữ dấu hiệu phù hợp 10 Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp PHỤ LỤC A: ĐỌC GIÁ TRỊ GÓC TỪ VI ĐIỀU KHIỂN '**************** '* Khai bao bien* '**************** acc VAR Word a VAR Word(8) N VAR Byte T VAR Byte C VAR Byte DV VAR Byte DT VAR Word DC VAR Byte time VAR Byte '********************* '* Chuong trinh chinh* '********************* MAIN: GOSUB Send_ACC_to_ROBOT GOSUB everage FOR time = TO a(time)=0 NEXT DEBUG 33 GOTO MAIN 49 Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp '********************* '* Chuong trinh * '********************* 'DEM SO XUNG TREN CAC KENH LOI VAO Send_ACC_to_ROBOT: FOR time=1 TO 10 PULSIN 1,1,acc 'ACCX1 Kenh x1 a(0) = a(0) + acc PULSIN 3,1,acc 'ACCX2 Kenh x2 a(1) = a(1) + acc PULSIN 5,1,acc 'accx3 Kenh x3 a(2) = a(2) + acc PULSIN 7,1,acc 'ACCX4 Kenh x4 a(3) = a(3) + acc PULSIN 9,1,acc 'ACCX5 Kenh x5 a(4) = a(4) + acc PULSIN 11,1,acc 'ACCX5 Kenh x6 a(5) = a(5) +acc NEXT RETURN 50 Đinh Duy Chương Khóa luận tốt nghiệp 'TINH TRUNG BINH VA DUA RA KET QUA DUOI DANG HAM EVERANGE: FOR time = TO SELECT time CASE 'TIN HIEU TREN KENH X1 IF a(0)/10 >= 3290 THEN acc=270 ELSEIF a(0)/10= 3075 THEN acc=270 ELSEIF a(1)= 2880 THEN acc=270 ELSEIF a(2)/10= 3621 THEN acc=270 ELSEIF a(3)/10= 3203 THEN acc=270 ELSEIF a(4)/10= 3203 THEN acc=270 ELSEIF a(5)/10