Báo cáo khoa học một số phương pháp hiệu chỉnh góc nghiêng của ảnh và ứng dụng

10 387 0
Báo cáo khoa học  một số phương pháp hiệu chỉnh góc nghiêng của ảnh và ứng dụng

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 132 gu n ng inh1, gô u c , nh1, u nh n u n 1, n Đức n1, gu n nh ng1 Đ i h c L c ồng iện ông nghệ hông tin, iện h h c ông nghệ iệt i bá n iêu tả chi tiết ề cách tiếp cận áp dụng biến đổi ugh để giải qu ết b i t án góc nghiêng ảnh ăn Dự t ên sở t ích ch n đ i tượng đặc t ưng t ên ảnh, gồ b ph : 1) ích ch n đ i tượng đặc t ưng (l ký tự) t ên ảnh ăn bản; 2) Áp dụng biến đổi ugh lên điể đ i diện ch ỗi đ i tượng đặc t ưng; 3) Xác định góc nghiêng củ ảnh dự đường thẳng ugh t x ảnh ách tiếp cận n giải qu ết b i t án góc nghiêng củ ảnh ăn ảnh có ký tự, h nh ẽ ký tự xen lẫn nh u, ảnh u, n đền tồn t i nhiều góc nghiêng t ên ảnh kh a: góc nghiêng, biến đổi ugh, điể đặc t ưng Đặt vấn đề iện n , thị giác tính đ ng l n đề qu n tâ củ nhiều nghiên cứu iệc sử dụng tính để xử lý nhận d ng ảnh giúp cải thiện t c độ t ng t nh nhập liệu í dụ: nhận d ng chữ in, nhận d ng ẫu phiếu đánh giá h bảng điể sinh iên… n đề l quét tính, chúng t thu nhận t i liệu ng u n nhiều lý d khách qu n khiến ch t ng t i liệu bị nghiêng ngả, nh , … l giả hiệu củ khâu nhận d ng s u n ột giải pháp nghĩ đến ng l xâ dựng hệ th ng hiệu chỉnh góc nghiêng ăn đ i ới ảnh u ảnh t ắng đen thu n tuý ình ột ảnh bảng điể bị nghiêng góc iệu chỉnh góc nghiêng ăn l ột b i t án kinh điển t ng xử lý ảnh ăn Giải qu ết b i t án phát góc nghiêng l nhiệ ụ tiên qu ết củ b t k ột hệ th ng xử lý ảnh ăn n lẽ đó, ới phát t iển củ xử lý ảnh nói chung xử lý ảnh ăn nói iêng, b i t án góc nghiêng ăn qu n tâ ng c ng nhiều nhiều góc độ khác nh u ó t nhiều hướng tiếp cận ch b i t án góc nghiêng ăn từ t ước tới n như: Phương pháp phân tích h nh chiếu (P jecti n P file), Phương pháp dự t ng tâ ( ente f G it ), Phương pháp dự biến đổi ugh ( ugh nsf )… ác thuật t án phát góc nghiêng thường Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 133 xâ dựng ch hệ th ng phân tích ảnh ăn khác nh u nên giải qu ết ch l i ảnh ăn cụ thể i bá n t nh b sở lý thu ết nhận xét, đánh giá ột s phương pháp để lự ch n phương pháp t i ưu giải qu ết b i t án góc nghiêng ảnh ăn kết thực nghiệ củ phương pháp lự ch n ác phương pháp phá góc nghiêng ảnh văn 2.1 hương pháp phân ích hình chiếu ( rojec ion rofile) Ý tưởng củ phương pháp phân tích h nh chiếu l tính hist g ch t t góc lệch ist g củ ột góc l s điể ảnh đen (h ặc s điể đ i diện t ng ột s thuật t án - fiducial p int) t ng ảnh s ch điể nằ t ên đường thẳng có ột hướng tương ứng ới góc Xâ dựng h chi phí ch giá t ị hist g giá t ị h chi phí cực đ i Góc nghiêng củ ăn tương ứng ới góc có ác tác giả: Aki git , d, l be g, k n , n i gd n , uk i Saiwai, Lam Zandy, Shutao Li, Jun Sun [3], Messelodi Modena, Pavidis Zhou, Potsl [5], Spitz đề xu t thuật t án phát góc nghiêng Hình Hình chiếu d c ngang ác thuật t án pháp phát góc nghiêng dự h nh chiếu thường b gồ bước sau: + Dùng h út g n F để chu ển ảnh đ u th nh tập b (x,y,w) t ng (x,y) l t độ củ ột điể ảnh đ i diện ch ột đ i tượng, w l t ng s củ điể Ở đâ , điể đ i diện hiểu the nghĩ l điể biểu di n ký tự t ng đ i tượng củ ảnh ng s w thường phụ thuộc thuật t án + ột h P dùng chiếu điể t ột ảng đế A[] the góc chiếu khác nh u Ứng ới ỗi góc Φ có ột ảng AΦ[] dùng lưu s điể đ i diện ảng AΦ[] l ảng ột chiều, ph n tử AΦ[r] ch biết s điể đ i diện nằ t ên đường thẳng t ới t ục OX góc Φ kh ảng cách từ g c t độ tới đường thẳng l r + hi tính ảng AΦ[],t áp dụng h t i ưu hó Ω ch giá t ị củ ảng n the ột tiêu chuẩn n (có thể l tổng b nh phương giá t ị t ng ảng AΦ[] h ặc l s giá t ị t ng ảng, ) Góc lệch củ ăn l góc tương ứng có giá t ị h t i ưu hó cực đ i Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 134 Sự khác nh u giữ thuật t án the phương pháp n F h t i ưu hó Ω l iệc xâ dựng h út g n * Phát góc lệch ăn cách chiếu góc l ột phương pháp đơn giản d hiểu, tu nhiên thuật t án n h n chế ề độ xác ới góc lệch lớn i d ch ằng để thuật t án có độ xác c th góc lệch ăn phải giới h n t ng kh ảng ±15o ếu ăn có nhiều nhi u đ i tượng phi ăn bảng biểu, h nh ảnh th độ xác củ thuật t án giả đáng kể G n đâ , người t kết hợp phương pháp h nh chiếu phương pháp đ i tượng nhằ giải qu ết n đề giới h n góc lệch, phụ thuộc nhiều kh ảng cách giữ dòng ăn xử lý ới ảnh có nhiều dòng ăn kích thước bé cỡ 512 * 512 pixels ới t ng ảnh t i liệu có nhiều đ i tượng ký tự phi ký tự xen lẫn nh u th phương pháp t nh b gặp khó khăn S u đâ t nh b ột cách tiếp cận khác để giải qu ết b i t án góc nghiêng dự iệc xác định t ng tâ kh i ăn 2.2 hương pháp phân ích dựa vào trọng tâm (Center of Gravity) Ý tưởng củ phương pháp l xâ dựng ột đ giác từ điể cực biên củ ăn ột đường thẳng xâ dựng từ t độ t ng tâ củ đ giác đến g c t độ góc lệch củ đường thẳng n s ới t ục h nh l góc nghiêng củ ăn he hướng tiếp cận n , iệc xác định đường sở l bước qu n t ng nh t củ t nh giải pháp ới t ng thuật t án l áp dụng lên t t từ nội tiếp t ng đ giác ng tâ củ đ giác ới góc t độ t th nh ột đường thẳng lệch ột góc n ới t ục ng ng Góc xác định l góc nghiêng củ từ, đ n ăn ảnh ăn Hình Đ giác đỉnh tr ng tâ nh 3, thức [7]: Cx = ột đ giác có đỉnh t th t ng tâ xác định củ đ giác xác định công ∑ (1) Cy = ∑ Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 135 hư ậ tù the đ giác xác định điể x nh t the hướng t áp dụng thuật t án nh chữ nhật th ch đ giác t ng h nh ô tả l ột cách để xâ dựng đường sở giúp xác định góc nghiêng ăn Hình Hình chữ nhật ngo i tiếp ảnh ăn huật t án gồ +Đ u +Đ u bước: : ảnh ăn bị nghiêng gi ng h nh : ảnh hiệu chỉnh góc nghiêng + ước 1: Xác định điể điể x nh t + ước 2: t ng tâ x nh t t ng t t b n hướng cách sử dụng b n điể t ước đ i diện góc đ giác thức (1) t ung tâ nh ch th xác định bước 1, b n điể đ giác ( OG) tính cách sử dụng công + ước 3: Để có đường sở, tiến h nh kẻ đường thẳng n i t ng tâ ch th đường t th đến g c t + ước 4: góc củ đường sở s ới t ục ng ng để phát góc nghiêng iệc phát góc nghiêng t ên ảnh ăn + ước 5: X ảnh ới góc nghiêng t ăn ng ngắn, d nh n h nh ảnh quét the chiều ngược chiều ki độ nh nh ch th đồng hồ để ảnh Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 136 Phương pháp có hiệu phát hiệu chỉnh góc nghiêng củ ảnh ăn sc n từ t p chí, sách giá kh , bá chí t i liệu iết t , ới độ phân giải khác nh u, phông chữ khác nh u ới tỷ lệ xác c Phương pháp đơn giản độ phức t p th p dẫn đến thời gi n thực t nh xử lý nh nh, không bị ảnh hưởng nhi u phù hợp ới ăn có phông chữ khác nh u ăn có độ phân giải khác 2.3 hương pháp dựa vào biến đổi Hough (Hough Transform) điểm xa nh t theo hướng ảnh Hình Hình Tr ng tâ xác định dựa điểm xa nh t ột hướng tiếp cận khác cho toán phát góc nghiêng ăn l phương pháp dùng biến đổi ugh l xác định ột s điể đen dùng biến đổi ugh tác động lên điể iến đổi Hình Đường sở n i từ tr ng tâ đến g c t độ x Hình Xác định góc nghiêng ảnh ăn ugh [6] ánh ột đường thẳng t ng ặt phẳng th nh cặp (r, ) không gian ugh ới r l kh ảng cách từ g c t s ới t ục tung Sử dụng th y=( ) D ới hư ậ ( s n độ tới đường thẳng  l góc nghiêng củ đường thẳng th phương t nh đường thẳng iết l : ) (2) ỗi đường thẳng xác định t ng không gi n ỗi điể b t k t ên ặt phẳng ảnh ới t ục t ugh có du nh t ột cặp (r, ) độ (giả sử l (x0, y0)) th đường qu có d ng: r () = x0*cos + y0*sin ới r xác định  Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 Hình Đường thẳng Hough trục t 137 độ Góc nghiêng củ ăn l góc có tổng s điể nằ t ên đường thẳng lệch góc lớn nh t S điể đen áp dụng biến đổi ugh l t t điể đen h ặc điể thỏ ãn ột s ng buộc n h ặc l đá củ đ i tượng ảnh Hình 10 Biểu di n đường thẳng Hough qu điểm hững thuật t án củ tác giả: inds, Ji ng, Di nel Le, Sugw , k n , nhó S ih i G ind ju, nhó Yu J in, nhó A in, Fische [4], P kis n Risck có liên qu n đến cách tiếp cận nêu t ên hưng có phương pháp củ S ih i G ind ju l áp dụng biến đổi ugh ch t t điể đen củ ảnh iệc áp dụng l i t ột điể n dẫn đến chi phí tính t án t lớn ảnh hưởng đến độ xác củ thuật t án Để giả thời gi n tăng xác, inds áp dụng biến đổi ugh ch ột s điể phân tích ch d i the chiều d c ục đích củ nén ch d i the chiều d c t ng thuật t án l để l điể đá củ dòng ăn bản, l i bỏ điể đen khác kể chúng thuộc ột ký tự áp dụng biến đổi ugh lên điể đen u nhiên, chi phí tính t án củ thuật t án n ẫn lớn iệc áp dụng biến đổi ugh ch t t điể đen đá dẫn đến kết s i t ng t ường hợp ảnh đ u có nhiều đ i tượng phi ký tự nhi u, bảng biểu h h nh ảnh * ên sở thuật t án nghiên cứu để giải qu ết b i t án góc nghiêng cách áp dụng biến đổi ugh không xu t phát từ t c độ xử lý chủ ếu góc lệch t tương đ i xác s ới phương pháp khác xử lý t ên t ng ảnh ăn ột thử nghiệ tiến h nh t ên t ng ảnh ăn nhiều u bị nghiêng ột góc 10 ới đ i tượng ký tự phi ký tự xen lẫn nh u ết ch th , iệc áp dụng biến đổi ugh ch kết xác định góc lệnh t t phương pháp phát góc nghiêng khác tu thời gi n xử lý l t i ưu nh t ẫn ch p nhận ảng s u đâ s sánh góc lệch t thời gi n xử lý giữ phương pháp tiêu biểu giải qu ết b i t án góc nghiêng ảnh ăn Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 138 Bảng So sánh hiệu giữ phương pháp phát góc nghiêng hương pháp Góc lệch thực tế Góc lệch ì Thời gian (s) Profile Projection 10 9.19 0.889 Center of Gravity 10 9.5 1.146 Nearest Neighbour Clustering [2] 10 10.6 1.173 Morphology [1] 10 1.12 Hough Transform 10 10.12 1.098 S u đâ , t nh b t ên nghiên cứu n p d ng biến đổi phương pháp áp dụng biến đổi ough phá g c nghi ng ảnh văn ề thuật t án phát góc nghiêng ăn dự ếu s u: ước 1: Du ệt ảnh the thứ tự từ t ên xu ng ới ỗi điể ugh phát góc nghiêng dự ùng (x, ), t tiến h nh kiể ếu xét qu th cập nhật l i biến đổi từ t qu phải, ới ugh gồ ỗi điể bước chủ ảnh t : ảng tích luỹ lự ch n điể ùng tiếp the ếu chư xét th xâ dựng h nh chữ nhật ng i tiếp dự thuật t án xác định chu tu ến Áp dụng biến đổi ugh lên t ung điể c nh đá củ h nh chữ nhật ng i tiếp ập nhật l i ảng tích luỹ ước 2: Dự kết củ phép biến đổi ước 3: Áp dụng thuật t án x ugh ước lượng góc nghiêng ch ảnh ăn ảnh lên t ng ăn ới góc nghiêng t bước ếu áp dụng biến đổi ugh ch t t đ i tượng củ ảnh th thuật t án không xác h ặc l t n nhiều thời gi n thực h ặc h i ậ chúng t không áp dụng biến đổi ugh ch t t đ i tượng s u t chu tu ến củ chúng l i đ i tượng có kích thước lớn, h ặc l t bé s ới ký tự thường Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 139 Sơ đồ tổng quát: Image source Tìm điể Dò biên Lưu đặc t ưng Áp dụng biến đổi Hough ảng tích lũ Đúng Xác định góc nghiêng dựa vào mảng tích lũ Sai Kiể t điể đặc t ưng Xoay ảnh Xác định đường thẳng Hough Image result Hình 11 Sơ đồ tổng quát Kết thực nghiệm húng c i đặt thử nghiệ thuật t án t ên ột s ảnh ăn (cả ảnh u ảnh đen t ắng thu n tú ) bị nghiêng bước đ u ch kết t t ới góc nghiêng xác định l t ng kh ảng ±200 hư ậ ới phương pháp n th iệc xác định góc nghiêng áp dụng t ên ảnh ăn có ký tự phi ký tự ứng dụng hỗ t ợ nhận d ng ẫu bảng điể t ắc nghiệ tăng tính thẩ ỹ ch t ng t i liệu điện tử hương t nh thực nghiệ t ên nhiều ảnh nh u ết đ t t khả qu n u ới đ i tượng ký tự phi ký tự xen lẫn ơn 300 ảnh quét từ t p chí kh h c, t i liệu, giá t nh, hồ sơ thuộc nhiều thể l i ngôn ngữ khác nh u ên c nh đó, có khả xử lý t ên nhiều định d ng ảnh khác nh u Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 140 Bảng Kết thực nghiệm s ảnh ăn LOẠI TÀI LI U ĐỊNH DẠNG Bảng điểm Sách, t p chí, Giáo trình Hồ sơ, ăn Sách ngo i ăn BMP, TIF JPG, BMP, TIF JPG JPG, BMP Hình 12 Ảnh ăn bị nghiêng góc g i chương t nh thực nghiệ TỔNG S NH 150 XỬ LÝ Đ ỢC 150 100% 100 96 96% 40 50 39 48 97.5% 96% Tỉ lệ Hình 13 Ảnh ăn s u điều chỉnh góc nghiêng có khả phát nhiều góc nghiêng t ên t ng ảnh ăn Giải qu ết ch t ường hợp ăn bị nghiêng nhiều góc d th tác quét củ người sử dụng l d thân t ng ăn tồn t i nhiều góc nghiêng c n hiệu chỉnh l i Hình 14 Trang ảnh ăn tồn t i nhiều góc nghiêng phát Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 141 Kết luận ột t ng ảnh ăn kết luận l bị nghiêng chủ ếu dự đ i tượng chủ đ l ký tự t ên ảnh đường thẳng n i điể giữ c nh đá củ chúng t th nh ột góc lệch n s ới t ục t độ Xu t phát từ nhận định dự t ên sở nghiên cứu thuật t án Projection Profile, Center of Gravity, ugh, ch n ứng dụng biến đổi ugh iệc phát hiệu chỉnh góc nghiêng ăn để iệc xử lý ảnh ăn đ t hiệu t t nh t Giải qu ết b i t án góc nghiêng ảnh ăn dự t ên biến đổi ugh bước đ u ch kết t khả qu n hỗ t ợ t t ch khâu tiền xử lý ảnh t ước nhận d ng Đâ l điều kiện tiên qu ết củ i hệ th ng xử lý ảnh Phương pháp áp dung biến đổi ugh ch phép phát nhiều góc nghiêng t ên ảnh xá ảnh u dừng l i iệc phát chư xử lý x ảnh ới nhiều góc khác nh u t ên t ng ảnh ăn ghiên cứu tiếp the , tập t ung iệc phân ùng t ng ảnh ăn tương ứng ới góc nghiêng t để xử lý iêng biệt ch ùng nghiên cứu cải tiến ột s thuật t án khử nhi u nâng c ch t lượng ảnh Tài liệu tham khảo A.K Das, B.Chada A fast algorithm for skew detection of document images using morphological Proc of International Journal on Document Analysis and Recognition, vol.4, 2001 X Jaing, H Bunke, D Widmer-Kljajo Skew detection of document image by focused nearest-neighbourclustering Proc Of the 5th International Conference on Document Analysis and Recognition, Bangalore 1999 Shutao Li, Qinghua Shen and Jun Sun Recognition Letters, Volume 28, Issue 5, April 2007 A Amin and S Fischer, A Document Skew Detection Method Using the Hough Transform, Pattern Analysis & Applications, 2000 W P stl, “Detecti n f line blique st uctu es nd skew sc n in digitized d cu ents” D cu ent An l sis nd Recognition, 1986 S Srihari and V Gonvindaraju Analysis of texual images using hough transform, 1989 Atallah Mahmoud Al-Shatnawi and Khairuddin Omar Skew Detection and Correction Technique for Arabic Document Images Based on Centre of Gravity Journal of Computer Science 5, 2009 ... phương pháp để lự ch n phương pháp t i ưu giải qu ết b i t án góc nghiêng ảnh ăn kết thực nghiệ củ phương pháp lự ch n ác phương pháp phá góc nghiêng ảnh văn 2.1 hương pháp phân ích hình chiếu... giải qu ết b i t án góc nghiêng ảnh ăn Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin, Đồng Nai, 211 138 Bảng So sánh hiệu giữ phương pháp phát góc nghiêng hương pháp Góc lệch thực tế Góc lệch ì Thời... ên ột s ảnh ăn (cả ảnh u ảnh đen t ắng thu n tú ) bị nghiêng bước đ u ch kết t t ới góc nghiêng xác định l t ng kh ảng ±200 hư ậ ới phương pháp n th iệc xác định góc nghiêng áp dụng t ên ảnh ăn

Ngày đăng: 19/12/2015, 21:39

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan