Slide Ứng dụng xử lý ảnh trong điều khiển

Giáp Được Thành 02/14/16 Giáo viên hướng dẫn : Ts Nguyễn Văn Ks Đoàn Thế Thảo Ks Bùi Quang Giáo viên phản biện : Ths Từ Diệp Công XU LY ANH Sinh viên thực : Vương Ngọc Dũng Nội dung báo cáo Tổng quan xử lý ảnh Chức hệ thống xử lý ảnh Ứng dụng xử lý ảnh điều khiển 02/14/16 XU LY ANH Tổng quan xử lý ảnh Đề tài “Ứng dụng xử lý ảnh điều khiển” cố gắng thực kết lý thuyết thông qua việc điều khiển Robot tự hành tránh vật cản di chuyển đến đích 02/14/16 XU LY ANH P Tổng quan xử lý ảnh  Ưu điểm: – Có biên dạng liên tục vật thể – Có thể phân loại vật thể khác dựa hình dáng màu sắc – Có thể phát phân tích chuyển động – Giải toán 3D – Có tính tương tác tốt với người 02/14/16 XU LY ANH Tổng quan xử lý ảnh  Nhược điểm: – Đòi hỏi máy tính tốc độ cao – Quá trình xử lý phức tạp nên dễ phát sinh lỗi 02/14/16 XU LY ANH P Chức hệ thống xử lý ảnh  Một hệ thống xử lý ảnh thực nhiệm vụ sau: – Thu nhận, lưu trữ hiển thò ảnh – Tăng cường chất lượng ảnh – Biến đổi ảnh sang không gian khác – Phân tích ảnh, nhận dạng ảnh – Nén ảnh 02/14/16 XU LY ANH P Ứng dụng xử lý ảnh điều khiển  Hai toán nghiên cứu: – Bài toán tónh: xử lý ảnh từ Camera đặt Robot để đưa đường di chuyển theo tiêu chuẩn ngắn – Bài toán động: xử lý ảnh động từ Camera đưa tiên đoán q đạo di chuyển 02/14/16 XU LY ANH P Bài toán tónh  Bước 1: thu nhận ảnh từ Camera WebCAM D-Link 02/14/16 XU LY ANH Bài toán tónh  Bước 2: tiền xử lý ảnh Chuyển đổi qua mức xám 02/14/16 XU LY ANH Bài toán tónh Điều chỉnh Histogram 02/14/16 XU LY ANH 10 Bài toán tónh Phương pháp Canny 02/14/16 XU LY ANH 14 Bài toán tónh Làm tốt ảnh loại bỏ Robot 02/14/16 XU LY ANH 15 Bài toán tónh  Bước 3: thiết lập đường ngắn nhất: 1.Dùng phương pháp Thinning (ZhangSue) 2.Dùng giải thuật Breadth first Search (BfS) 02/14/16 XU LY ANH 16 Bài toán tónh – Giải thuật (BfS): Đặt xx = 0; Từ điểm khởi đầu tìm tất điểm liên thông điểm Lưu điểm vào Stack1, đánh số điểm xx x++ Lặp lại bước với tất điểm Stack1 lưu điểm vào Stack2 6.Copy Stack2 vào Stack1 lặp lại bước Giải thuật kết thúc Stack2 trống Đặt xx = giá trò điểm đích Tìm điểm liên thông điểm đích có giá trò xx-1 10 Đánh dấu điểm vừa tìm 11 Giảm xx , thay điểm đích điểm vừa tìn lặp lại bước 12 Giải thuật kết thúc xx 02/14/16 XU LY ANH 17 Bài toán tónh  Bước 4: sau có đường di chuyển ảnh, ta tiến hành Vector hóa đường 02/14/16 XU LY ANH 18 Bài toán tónh  Bước 5: làm tốt đường di chuyển 02/14/16 XU LY ANH 19 Bài toán tónh – Giải thuật làm tốt đường di chuyển: • Xuất phát từ vò trí Robot, tìm độ dài lớn đỉnh đỉnh kế cận • Nếu độ dài lớn giá trò Exp (chọn trước) xác nhận đỉnh đỉnh kế cận quay lại bước với vò trí Robot vò trí kế cận • Nếu bé lưu lại đỉnh kế tìm đỉnh Quá trình tìm kết thúc tìm đỉnh có độ dài lớn Exp • Tiến hành xấp xỉ đỉnh vừa lưu sau quay lại bước với tọa độ Robot đỉnh cuối vừa tìm 02/14/16 XU LY ANH 20 Bài toán tónh  Bước 6: xuất kết cho mạch vi xử lý 8051 để điều khiển Robot dùng Camera để hồi tiếp vò trí Robot 02/14/16 Đoạn video minh họa XU LY ANH 21 P Bài toán tónh  Giới thiệu mô hình: – Hộp điều khiển gồm: mạch vi xử lý 8051 giao tiếp nối tiếp với máy tính, mạch driver cho động Step, mạch phát sóng vô tuyến 49MHz – Khung đỡ Camera – Robot tự hành – Sơ đồ mạch 02/14/16 XU LY ANH 22 P Bài toán động  Để giải toán động ta phải thực hai bước lớn sau: – Sử dụng phương pháp trừ ảnh liên tiếp để xác đònh chuyển động – Sử dụng phương pháp bình phương bé để suy phương trình chuyển động 02/14/16 XU LY ANH 23 Bài toán động  Phương pháp Background Subtract 02/14/16 XU LY ANH 24 P Bài toán động  Hệ phương trình dùng để xác đònh phương trình đường thẳng phương pháp bình phương bé nhất: n n  n a x + b x ∑ i = ∑ xi yi  ∑ i  i =1 i =1 i =1  n n n.a + b x = yi ∑ ∑ i  i =1 i =1 02/14/16 XU LY ANH 25 Bài toán động 02/14/16 XU LY ANH 26 P Bài toán động  Dựa vào phương trình đường thẳng xấp xỉ để đưa phương án di chuyển: 02/14/16 XU LY ANH 27 P Bài toán động Đoạn video minh họa 02/14/16 XU LY ANH 28 P [...]... đỉnh cuối cùng vừa tìm được 02/14/16 XU LY ANH 20 Bài toán tónh  Bước 6: xuất kết quả này cho mạch vi xử lý 8051 để điều khiển Robot và dùng Camera để hồi tiếp vò trí hiện tại của Robot 02/14/16 Đoạn video minh họa XU LY ANH 21 P Bài toán tónh  Giới thiệu mô hình: – Hộp điều khiển gồm: mạch vi xử lý 8051 giao tiếp nối tiếp với máy tính, mạch driver cho động cơ Step, mạch phát sóng vô tuyến 49MHz –... toán động ta phải thực hiện hai bước lớn sau: – Sử dụng phương pháp trừ ảnh liên tiếp để xác đònh chuyển động – Sử dụng phương pháp bình phương bé nhất để suy ra phương trình chuyển động 02/14/16 XU LY ANH 23 Bài toán động  Phương pháp Background Subtract 02/14/16 XU LY ANH 24 P Bài toán động  Hệ phương trình dùng để xác đònh phương trình đường thẳng trong phương pháp bình phương bé nhất: n n  n 2... thông 8 của điểm đó 3 Lưu các điểm vào Stack1, đánh số các điểm này bằng xx 4 x++ 5 Lặp lại bước 2 với tất cả các điểm trong Stack1 và lưu các điểm mới này vào Stack2 6.Copy Stack2 vào Stack1 và lặp lại bước 3 7 Giải thuật kết thúc khi Stack2 trống 8 Đặt xx = giá trò tại điểm đích 9 Tìm 1 trong 8 điểm liên thông của điểm đích có giá trò bằng xx-1 10 Đánh dấu điểm vừa tìm được 11 Giảm xx , thay điểm đích... Median 02/14/16 XU LY ANH 11 Bài toán tónh Open (Morphology) 02/14/16 XU LY ANH 12 Bài toán tónh Threshold 02/14/16 XU LY ANH 13 Bài toán tónh Phương pháp Canny 02/14/16 XU LY ANH 14 Bài toán tónh Làm tốt ảnh và loại bỏ Robot 02/14/16 XU LY ANH 15 Bài toán tónh  Bước 3: thiết lập đường đi ngắn nhất: 1.Dùng phương pháp Thinning (ZhangSue) 2.Dùng giải thuật Breadth first Search (BfS) 02/14/16 XU LY ANH 16... điểm vừa tìm được 11 Giảm xx , thay điểm đích bằng điểm vừa tìn được và lặp lại bước 9 12 Giải thuật kết thúc khi xx bằng 0 02/14/16 XU LY ANH 17 Bài toán tónh  Bước 4: sau khi có đường di chuyển trên ảnh, ta tiến hành Vector hóa các đường này 02/14/16 XU LY ANH 18 Bài toán tónh  Bước 5: làm tốt đường di chuyển 02/14/16 XU LY ANH 19 Bài toán tónh – Giải thuật làm tốt đường di chuyển: • 1 Xuất phát ... quan xử lý ảnh Chức hệ thống xử lý ảnh Ứng dụng xử lý ảnh điều khiển 02/14/16 XU LY ANH Tổng quan xử lý ảnh Đề tài Ứng dụng xử lý ảnh điều khiển cố gắng thực kết lý thuyết thông qua việc điều khiển. .. nhận, lưu trữ hiển thò ảnh – Tăng cường chất lượng ảnh – Biến đổi ảnh sang không gian khác – Phân tích ảnh, nhận dạng ảnh – Nén ảnh 02/14/16 XU LY ANH P Ứng dụng xử lý ảnh điều khiển  Hai toán nghiên... ANH Tổng quan xử lý ảnh  Nhược điểm: – Đòi hỏi máy tính tốc độ cao – Quá trình xử lý phức tạp nên dễ phát sinh lỗi 02/14/16 XU LY ANH P Chức hệ thống xử lý ảnh  Một hệ thống xử lý ảnh thực nhiệm