CHƯƠNG 2 xử lý ẢNH TRÊN LABVIEW

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CHƯƠNG 2: XỬ LÝ ẢNH TRÊN LABVIEW I Xử lý ảnh cá vấn đề xử lý ảnh 1.1 Xử lý ảnh trình phát triển Xử lý ảnh lĩnh vực mang tính khoa học công nghệ Nó ngành khoa học mẽ so với nhiều ngành khoa học khác tốc độ phát triển nhanh, kích thích trung tâm nghiên cứu, ứng dụng, đặc biệt máy tính chuyên dụng riêng cho ngày đa dạng mở rộng Con người thu nhận thông tin qua giác quan, thị giác đóng vai trò quan trọng Những năm trở lại với phát triển phần cứng máy tính, xử lý ảnh đồ họa phát triển cách mạnh mẽ có nhiều ứng dụng sống Xử lý ảnh đồ họa đóng vai trò quan trọng tương lai ngành ô tô Quá trình xử lý ảnh xem trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho kết mong muốn Kết đầu trình xử lý ảnh ảnh “tốt hơn” hay kết luận Ảnh thu nh ận Quá trình xử lý Các giá trị mong muốn Hình 2.1: Cấu trúc xử lý ảnh Các phương pháp xử lý ảnh ứng dụng nâng cao chất lượng ảnh phân tích ảnh Ứng dụng biết đến nâng cao chất lượng ảnh báo truyền qua cáp từ Luân đôn đến New York từ năm 1920 Vấn đề nâng cao chất lượng ảnh có liên quan tới phân bố mức sáng độ phân giải ảnh Việc nâng cao chất lượng ảnh phát triển vào khoảng năm 1955 Điều giải thích sau chiến thứ hai, máy tính phát triển nhanh tạo điều kiện cho trình xử lý ảnh sô thuận lợi Năm 1964, máy tính có khả xử lý nâng cao chất lượng ảnh từ mặt trăng vệ tinh Ranger Mỹ bao gồm: làm đường biên, lưu ảnh Từ năm 1964 đến nay, phương tiện xử lý, nâng cao chất lượng, nhận dạng ảnh phát triển không ngừng Các phương pháp tri thức nhân tạo mạng nơ ron Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM nhân tạo, thuật toán xử lý đại cải tiến, công cụ nén ảnh ngày áp dụng rộng rãi thu nhiều kết khả quan Để dễ tưởng tượng, xét bước cần thiết xử lý ảnh Đầu tiên, ảnh tự nhiên từ giới thu nhận qua thiết bị thu (như Camera, máy chụp ảnh) Trước đây, ảnh thu qua Camera ảnh tương tự (loại Camera ống kiểu CCIR) Gần đây, với phát triển công nghệ, ảnh màu đen trắng lấy từ Camera, sau chuyển trực tiếp thành ảnh số tạo thuận lợi cho xử lý (Máy ảnh số thí dụ gần gũi) Mặt khác, ảnh tiếp nhận từ vệ tinh; quét từ ảnh chụp máy quét ảnh Có thể xem ví dụ minh họa cho trình Hình 2.2: Tiến trình xử lý ảnh Có thể hiểu tiến trình xử lý sau a) Phần thu nhận ảnh (Image Acquisition) Ảnh nhận qua camera màu đen trắng Thường ảnh nhận qua camera ảnh tương tự (loại camera ống chuẩn CCIR với tần số 1/25, ảnh 25 dòng), có loại camera số hoá (như loại CCD – Change Coupled Device) loại photodiot tạo cường độ sáng điểm ảnh Camera thường dùng loại quét dòng: ảnh tạo có dạng hai chiều Chất lượng ảnh thu nhận phụ thuộc vào thiết bị thu, vào môi trường (ánh sáng, phong cảnh) Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM b) Tiền xử lý (Image Processing) Sau thu nhận, ảnh nhiễu độ tương phản thấp nên cần đưa vào tiền xử lý để nâng cao chất lượng Chức tiền xử lý lọc nhiễu, nâng độ tương phản để làm ảnh rõ hơn, nét c) Phân đoạn (Segmentation) hay phân vùng ảnh Phân vùng ảnh tách ảnh đầu vào thành vùng thành phần để biểu diễn phân tích, nhận dạng ảnh Ví dụ: để nhận dạng chữ (hoặc mã vạch) phong bì thư cho mục đích phân loại bưu phẩm, cần chia câu, chữ địa tên người thành từ, chữ, số (hoặc vạch) riêng biệt để nhận dạng Đây phần phức tạp khó khăn xử lý ảnh dễ gây lỗi, làm độ xác ảnh Kết nhận dạng ảnh phụ thuộc nhiều vào công đoạn d) Biểu diễn ảnh (Image Representation) Đầu ảnh sau phân đoạn chứa điểm ảnh vùng ảnh (ảnh phân đoạn) cộng với mã liên kết với vùng lận cận Việc biến đổi số liệu thành dạng thích hợp cần thiết cho xử lý máy tính Việc chọn tính chất để thể ảnh gọi trích chọn đặc trưng (Feature Selection) gắn với việc tách đặc tính ảnh dạng thông tin định lượng làm sở để phân biệt lớp đối tượng với đối tượng khác phạm vi ảnh nhận Ví dụ: nhận dạng ký tự phong bì thư, miêu tả đặc trưng ký tự giúp phân biệt ký tự với ký tự khác e) Nhận dạng nội suy ảnh (Image Recognition and Interpretation) Nhận dạng ảnh trình xác định ảnh Quá trình thường thu cách so sánh với mẫu chuẩn học (hoặc lưu) từ trước Nội suy phán đoán theo ý nghĩa sở nhận dạng Ví dụ: loạt chữ số nét gạch ngang phong bì thư nội suy thành mã điện thoại Có nhiều cách phân loai ảnh khác ảnh Theo lý thuyết nhận dạng, mô hình toán học ảnh phân theo hai loại nhận dạng ảnh bản: - Nhận dạng theo tham số - Nhận dạng theo cấu trúc Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Một số đối tượng nhận dạng phổ biến áp dụng khoa học công nghệ là: nhận dạng ký tự (chữ in, chữ viết tay, chữ ký điện tử), nhận dạng văn (Text), nhận dạng vân tay, nhận dạng mã vạch, nhận dạng mặt người… f) Cơ sở tri thức (Knowledge Base) Như nói trên, ảnh đối tượng phức tạp đường nét, độ sáng tối, dung lượng điểm ảnh, môi trường để thu ảnh phong phú kéo theo nhiễu Trong Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP nhiều khâu xử lý phân tích ảnh việc đơn giản hóa phương pháp toán học đảm bảo tiện lợi cho xử lý, người ta mong muốn bắt chước quy trình tiếp nhận xử lý ảnh theo cách người Trong bước xử lý đó, nhiều khâu xử lý theo phương pháp trí tuệ người Vì vậy, sở tri thức phát huy Trong tài liệu, chương nhận dạng ảnh có nêu vài ví dụ cách sử dụng sở tri thức 1.2 Những vấn đề hệ thống xử lý ảnh a) Điểm ảnh (Picture Element) Gốc ảnh (ảnh tự nhiên) ảnh liên tục không gian độ sáng Để xử lý máy tính (số), ảnh cần phải số hoá Số hoá ảnh biến đổi gần ảnh liên tục thành tập điểm phù hợp với ảnh thật vị trí (không gian) độ sáng (mức xám) Khoảng cách điểm ảnh thiết lập cho mắt người không phân biệt ranh giới chúng Mỗi điểm gọi điểm ảnh (PEL: Picture Element) hay gọi tắt Pixel Trong khuôn khổ ảnh hai chiều, pixel ứng với cặp tọa độ (x, y) Định nghĩa: Điểm ảnh (Pixel) phần tử ảnh số toạ độ (x, y) với độ xám màu định Kích thước khoảng cách điểm ảnh chọn thích hợp cho mắt người cảm nhận liên tục không gian mức xám (hoặc màu) ảnh số gần ảnh thật Mỗi phần tử ma trận gọi phần tử ảnh b) Độ phân giải ảnh Định nghĩa: Độ phân giải (Resolution) ảnh mật độ điểm ảnh ấn định ảnh số hiển thị Theo định nghĩa, khoảng cách điểm ảnh phải chọn cho mắt người thấy liên tục ảnh Việc lựa chọn khoảng cách thích hợp tạo nên mật độ phân bổ, độ phân giải phân bố theo trục x y không gian hai chiều Ví dụ: Độ phân giải ảnh hình CGA (Color Graphic Adaptor) lưới điểm theo chiều ngang hình: 320 điểm chiều dọc * 200 điểm ảnh Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (320*200) Rõ ràng, hình CGA 12” ta nhận thấy mịn hình CGA 17” độ phân giải 320*200 Lý do: mật độ (độ phân giải) diện tích hình rộng độ mịn (liên tục điểm) c) Mức xám ảnh Một điểm ảnh (pixel) có hai đặc trưng vị trí (x, y) điểm ảnh độ xám Dưới xem xét số khái niệm thuật ngữ thường dùng xử lý ảnh - Định nghĩa: Mức xám điểm ảnh cường độ sáng gán giá trị số điểm - Các thang giá trị mức xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256 (Mức 256 mức phổ dụng Lý do: từ kỹ thuật máy tính dùng byte (8 bit) để biểu diễn mức xám: Mức xám dùng byte biểu diễn: - =256 mức, tức từ đến 255) Ảnh đen trắng: ảnh có hai màu đen, trắng (không chứa màu khác) với mức xám điểm ảnh khác - Ảnh nhị phân: ảnh có mức đen trắng phân biệt tức dùng 1bit mô tả 21mức khác Nói cách khác: điểm ảnh ảnh nhị phân - Ảnh màu: khuôn khổ lý thuyết ba màu (Red, Blue, Green) để tạo nên giới màu, người ta thường dùng byte để mô tả mức màu, giá trị màu: = ≈ 16,7 triệu II Labview xử lý ảnh dùng Labview 2.1 Giới thiệu Labview LabVIEW ngôn ngữ lập trình hình ảnh công ty National Instrument (NI) phát triển Nó sử dụng biểu tượng thay cho dòng lệnh để tạo đoạn chương trình Trái ngược với chương trình viết lệnh chữ, LabVIEW sử dụng kiểu lập trình theo luồng liệu (dataflow programming), nơi mà luồng liệu định việc thực thi Trong LabVIEW, người xây dựng chương trình sử dụng xây dựng giao diện người dùng việc kéo công cụ hay thực thể Giao diện người dùng hiểu phần khung mà người sử dụng thao tác Sau người lập trình thêm mã Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP chương trình cách sử dụng hàm viết dạng hình ảnh Và thành phần viết giao diện gọi sơ đồ khối (block diagram) LabVIEW công cụ mạnh mẽ, tích hợp đầy đủ hàm phục vụ chuẩn giao tiếp với hệ thống thông dụng như: VXI, RS-232, USB, GPIB… LabVIEW xây dựng để kết nối với ứng dụng với chuẩn Web hay tảng ActiveX Windows Sử dụng LabVIEW, người lập trình xây dựng, kiểm tra, đo lường, trao đổi liệu, điều khiển… Từ việc mô máy tính cá nhân, người lập trình kiểm tra chất lượng, tốc độ sản phẩm Sau đó, LabVIEW cho phép người sử dụng nhúng chương trình mang tính mô lên hệ thống thực tế thực thi hệ thống nhúng độc lập Các chương trình LabVIEW gọi thiết bị ảo (Virtual InstrumentsVIs) Các thiết bị ảo bao gồm bốn phần chính: sơ đồ khối, khung trước, biểu tượng, ô kết nối Người lập trình xây dựng khung trước khối điều khiển hiển thị Các khối điều khiển nút nhấn, trượt, núm xoay… Các hiển thị biểu đồ, dòng text, LEDs, đồng hồ, nhiệt kế Các khối điều khiển LabVIEW xây dựng với điều khiển gần giống với thực tế có thể, chúng có nhiệm vụ cung cấp liệu cho việc xử lý, hỗ trợ người dùng dễ dàng thay đổi liệu Các hiển thị có nhiệm vụ hiển thị liệu sau xử lý tùy theo mục đích người dùng Sau xây dựng khung trước, người lập trình cần xây dựng thuật toán, thao tác xử lý sơ đồ khối Sơ đồ khối chương trình bao gồm biểu tượng đoạn mã, đầu cuối điều khiển, đầu cuối hiển thị, cấu trúc điều khiển, vòng lặp, số, dây nối Dây nối thành phần quan trọng sơ đồ khối để nối thành phần lại với Các thành phần phải có kiểu liệu ravào Các kết nối thiết bị ảo hỗ trợ việc xây dựng hàm (SubVIs) Chúng gọi chương trình lớn Nhưng để sử dụng khối này, Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP người sử dụng cần xây dựng thêm ô kết nối để định nghĩa kiểu liệu vào cho hàm xây dựng 2.2 Ngôn ngữ lập trình Labview 2.2.1 Môi trường Labview a) Hộp thoại khởi động Khi mở labview xuất hộp thoại khởi động, người dùng chọn ứng dụng cần thiết công việc cần thực Hộp thoại cho người lập trình lựa chọn tùy chọn sau - Create Project : tạo dự án - Open Existing: mở tệp Có hai lựa chọn cần quan tâm thiết yếu bắt đầu làm việc với Labview - File New VI : thiết l ập chương trình Hình 2.3 : Thi ết l ập chương trình Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Help Find Example : tìm ví dụ Hình 2.4: Tìm ví dụ Được xây dựng cách đầy đủ hệ thống ví dụ Find Example giúp người lập trình tìm code có sẵn hướng dẫn cách nhanh chóng góp phần cho người tiếp cận xây dựng thuật toán cách hiệu mang tính thực thi cao Để tìm ví dụ cần phải tìm kiếm từ khóa ứng với yêu cầu chương trình Các ví dụ tìm thấy Kit cài đặt khả dụng chương trình b) Các vòng lặp, điều kiện LabVIEW Vòng lặp, cấu trúc điều kiện thành phần thiếu vấn đề lập trình Trong LabVIEW vòng lặp, điều kiện tái dạng hình ảnh cấu trúc Sử dụng cấu trúc sơ đồ khối giúp lặp lại tiến trình, điều khiển dựa vào điều kiện cho mục đích đặc biệt khác LabVIEW có vòng lặp, cấu trúc Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP bản: vòng lặp While (While Loop), vòng lặp For (For Loop), cấu trúc Case (Case Structure), cấu trúc chuỗi (Sequence Structure), nút cách thức (Formula Node) - Vòng lặp While có ký hiệu bảng hàm Tùy vào cách thức thiết lập mà vòng lặp điều kiện có hai cách chạy sau: Hình 2.5 : Cách thiết lập thứ cho vòng lặp While - Số lần lặp vòng lặp để thực chương trình Trong số ví dụ sử dụng số lần lặp để thực thao tác liên quan đến xử lý số tăng giảm theo yêu cầu toán - Chương trình dừng nút stop nhấn Cách thiết lập thứ Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hinh 2.65: Lưu đồ xử lý số liệu tìm kiếm Truyền thông giao tiếp cần đồng từ thiết bị truyền thiết bị nhận để bít liệu truyền đầy đủ Cần phải thiết lập khung truyền mak từ ta giả mã Các thông cố cài đặt cần có tốc độ truyền, stop bit, số bít truyền, party,… Hình 2.66: Truyền UART - chọn cổng Com truyền liệu - chọn tốc độ truyền, tốc độ truyền phải phù hợp với vi điều khiển ta viết code Theo định nghĩa, tốc độ baud số bit truyền giây Ví dụ tốc độ baud đặt 19200 thời gian dành cho bit truyền 1/19200 ~ 52.083us - Data hay liệu cần truyền thông tin mà cần gởi nhận Data không thiết phải gói bit, với AVR bạn quy định số lượng bit data 5, 6, 7, (tương tự cho hầu hết thiết bị hỗ trợ UART khác) Trong truyền thông nối tiếp UART, bit có ảnh hưởng nhỏ (LSB – Least Significant Bit, bit bên phải) data truyền trước cuối bit có ảnh hưởng lớn (MSB – Most Significant Bit, bit bên trái) - Stop bits bit báo cho thiết bị nhận gói liệu gởi xong Sau nhận stop bits, thiết bị nhận tiến hành kiểm tra khung truyền để đảm bảo tính xác liệu Stop bits bits bắt buộc xuất khung truyền, AVR USART bits (Trong thiết bị Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 45 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP khác Stop bits 2.5 bits) Trong ví dụ hình 1, có stop bits dùng cho khung truyền.Giá trị stop bit giá trị nghỉ (Idle) ngược với giá trị start bit, giá trị stop bit AVR mức cao (5V) - dãy nhị phân truyền Đã tính toán - Parity bit dùng kiểm tra liệu truyền không (một cách tương đối) Có loại parity parity chẵn (even parity) parity lẻ (odd parity) Parity chẵn nghĩa số lượng số liệu bao gồm bit parity số chẵn Ngược lại tổng số lượng số parity lẻ số lẻ Ví dụ, liệu bạn 10111011 nhị phân, có tất số liệu này, parity chẵn dùng, bit parity mang giá trị để đảm bảo tổng số số chẵn (6 số 1) Nếu parity lẻ yêu cầu giá trị parity bit Hình mô tả ví dụ với parity chẵn sử dụng Parity bit bit bắt buộc loại bit khỏi khung truyền (các ví dụ không dùng bit parity) III Giới thiệu Module thời gian thực NI EVS-1464RT III.1 Giới thiệu Hệ thống nhúng NI EVS-1464RT thiết kế hổ trợ cho ứng dụng công nghiệp NI EVS-1464RT thiết kế để thu xử lý hình ảnh thời gian thực từ chuẩn kết nối IEEE 1394, chuẩn kết nối GigE nối với thiết bị camera NI EVS-1464RT giao tiếp tích hợp với thiết bị tự động hóa bao gồm điều khiển lập trình logic (PLC), giao diện người máy (HMI), người máy, cảm biến thiết bị truyền động Với xử lý đa lõi hệ điều hành thời gian thực giúp cho hệ thống có tốc độ cao Hệ thống kết nối với máy tính thông qua cổng kết nối Ethernet, để thực việc nạp chương trình từ máy tính xuống hệ thống, điều khiển phần cứng máy tính Ngoài hệ thống hoạt động độc lập với máy tính xem Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 46 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP máy tính thứ hai Hình 3.1: Hệ th ống nhúng NI EVS-1464RT camera Hình 3.2: Mô hìnhếtknối NI EVS-1464RT với máy tính, camera hình hiển thị Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 47 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.3: Giao diện giao tiếp NI EVS-1464RT Mô tả hệ thống NI EVS-1464RT Số thứ tự Tên cổng Chức 1,2 Cổng kết nối LAN Kết nối NI EVS-1464RT với hệ thống máy tính, thân NI EVS-1464RT máy tính có địa ip tự cấp Cổng dùng để nạp chương trình từ máy tính xuống NI EVS1464RT Thực việc khởi động lại hệ thống cần thiết Nút Reset Audio Input Connector Ngõ vào tín hiệu âm Audio Output Connector Ngõ tín hiệu âm Safe Mode/ IP Resat/ No App/ User Các switch ON/OFF với tùy chọn: Chế độ an toàn, Reset địa IP, No App, User 1… 1/ CF Master/ Slave switch User 1/ User 2/ HDD/ Power Đèn led báo hiệu Compact Flash Slot Khe cắm thẻ Flash Power Supply Connector Ngõ vào nguồn cung cấp 10 Ground Lug Nối đất hệ thống 11 DVI-I Connector Cổng kết nối DVI-I Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 48 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 12 IEEE 1394b Bilingual Connector Khe cắm chuẩn kỹ thuật 1394b 13 ISO/CAM Power Status LEDs Led hiển thị trạng thái thiết bị 14 IEEE 1394b Bilingual Connector Khe cắm chuẩn kỹ thuật 1394b 15 RS-232 Serial Connector (COM1) Cổng nối tiếp RS-232 giao tiếp với máy tính 16 MXI Express x1 Connector Cổng kết nối MXI 17 Digital I/O Connector Dữ liệu số vào 18 USB Connector Cổng USB Đặc điểm hệ thống nhúng NI EVS-1464RT - Là hệ thống thị giác nhúng xử lý ảnh với thời gian thực - Trang bị vi xử lý Intel Core Duo (1.66Ghz) - Ổ đĩa trạng thái rắn 2GB, có ổ đĩa Flash - Bộ nhớ DDR2 1GB - Có hiệu cao, xử lý đa lõi - Có thể kết nối nhiều máy ảnh giúp cho việc kiểm tra đồng thời - Đáng tin cậy, bền Là hệ thống công nghiệp phận chuyển động (không quạt ổ cứng trạng thái rắn) nghiệp Số lượng I/O cao cho tính đồng hóa truyền thông công - NI EVS-1464RT cấu hình với NI VIsion Builder tự động kiểm tra, phần mềm với môi trường tương tác để xây dựng triển khai ứng dụng thị giác mà không cần lập trình Giao diện NI VIsion Builder thể hình 2.44 - NI EVS-1464RT tích hợp với phần mềm thiết kế hệ thống đồ họa NI LabVIEW module phát triển NI VIsion, thư viện toàn diện chức xử lý ảnh Trong đề tài này, nhóm thực sử dụng phần mềm LabVIEW để xây dựng chương trình chạy hệ thống NI EVS-1464RT - Phía sau I/O số FPGA cấu hình sẵn với chức cần thiết để thực số yêu cầu Tuy nhiên, chức máy cấu hình Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 49 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP không hoàn thành yêu cầu đề sử dụng module FPGA LabVIEW để hổ trợ Hình 3.4 : Giao diện NI VIsion Builder III.2 Báo đèn LED switches DIP Phần bao gồm mô tả số LED chuyển mạch DIP hệ thống NI EVS-1464RT III.3 Báo hiệu đèn LED Hệ thống bao gồm đèn led (xem hình 5.3) với tính sau: User 1: Led lập trình LabVIEW Real Time - User 2: Led lập trình LabVIEW Real Time - HDD: màu xanh đọc/ghi HDD tiến trình - POWER: màu xanh có nguồn - CAM: màu xanh có nguồn - ISO: màu cam nguồn bên cung cấp nguồn cho ngõ cách ly kết nối D-SUB 44 pin III.4 Switches DIP Hệ thống bao gồm switches DIP (xem hình 5.3) với tính sau: - RESET: chuyển đổi thiết lập lại Recessed, dễ tiếp cận với viết bi Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 50 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - SAFE MODE: chạy LabVIEW Real Time chế độ an toàn - IP RESET: thiết lập lại địa IP LabVIEW Real Time mặc định - NO APP: ngăn chặn LabVIEW Real Time từ tiến trình ứng dụng người dùng khởi động - USER 1: LabVIEW Real Time truy cập chuyển đổi người dùng - CF MASTER/SLAVE: cho phép khe cắm CF master (không có ổ cứng nội bộ) slave (có ổ cứng nội bộ) III.5 Các cổng kết nối hệ thống Hình 3.5: Các cổng kết nối hệ thống Các cổng kết nối hệ thống bao gồm: cổng IEEE 1394, cổng Serial port (COM), cổng Ethernet, cổngUSB, khe cắm Flash,, Cổng DVI-I, cổng I/O số, cổng cấp nguồn, cổng âm III.5.1 : Cổng Ethernet - Giao diện: Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 51 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.6: Giao diện cổng kết nối chuẩn IEEE 1394b - Chức năng: cổng kết nối Ethernet dùng để nạp chương trình từ máy tính xuống hệ thống Sử dụng cáp Ethernet để kết nối từ cổng mạng máy tính đến cổng Ethernet hệ thống (xem hình 2.42) Kết nối thiết bị Camera với chuẩn cáp GigE VIsion (xem hình 2.49) GigE VIsion giao diện máy ảnh tiêu chuẩn dựa giao thức truyền thông Gigabit Ethernet Các camera GigE VIsion làm việc với tiêu chuẩn mạng Gigabit Ethernet phần cứng Vì chuẩn Gigabit Ethernet cho phép truyền tải lên đến 1000 megabit giây nên GigE VIsion cung cấp tốc độ truyền nhanh so với chuẩn USB, USB 2, IEEE 1394a IEEE 1394b Các mạng GigE VIsion có nhiều hình ảnh từ nhiều camera Tuy nhiên, tất camera mạng chia sẻ băng thông Gigabit Ethernet công nghệ bus chuẩn, camera có cổng Gigabit Ethernet phù hợp với GigE VIsion Để phù hợp với GigE VIsion máy ảnh phải tuân thủ giao thức đề tiêu chẩn GigE VIsion phải có xác nhận hiệp hội ảnh tự động (AIA) Pin Fast Ethernet Gigabit Ethernet TX+ TX_A+ TX_ TX_A- Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 52 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP RX+ RX_B+ NC TX_C+ NC TX_C- RX_ RX_B- NC RX_D+ NC RX_D- Hình 3.7: Chức chân cổng Ethernet III.5.2 Cổn g USB - Giao diện Hình 3.8: Giao diện cổng USB module Pin Signal Name Signal Description VCC Cable Power (+5V) D- USB Data- D+ USB Data+ GND Ground Hình 3.9: Chức chân cổng USB III.5.3 Cổng DVI-I - Giao diện: Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.10: Giao diện cổng xuất liệu hình ảnh - Chức năng: Cổng kết nối để xuất liệu hình ảnh DVI video output Pin Signal Name TMDS Data2- TMDS Data2+ TMDS Data2/4 Shield Reserved Reserved DDC Clock [SCL] DDC Data [SDA] Analog Vertical Sync TMDS Data1- 10 TMDS Data1+ 11 TMDS Data1/3 Shield 12 Reserved 13 Reserved 14 +5 V Power 15 Ground (for +5 V) 16 Hot Plug Detect 17 TMDS Data0- 18 TMDS Data0+ Pin Signal Name Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 54 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 19 TMDS Data0/5 Shield 20 Reserved 21 Reserved 22 TMDS Clock Shield 23 TMDS Clock+ 24 TMDS Clock- C1 Analog Red C2 Analog Green C3 Analog Blue C4 Analog Horizontal Sync C5 Analog GND Return: (analog R, G, B) Hình 3.11: Chức chân cổng DVI-I III.5.4 Cổng cấp nguồn - Giao diện: Hình 3.12: Giao diện cổng cấp nguồn điện - Chức năng: Cổng kết nối nguồn điện cung cấp nguồn cho hệ thống NI EVS1464RT Pin Signal Name Signal Description + Positive - Negative GND Chassis Ground Hình 3.13 : Chức chân cổng cấp nguồn Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP III.6 Ứng dụng hệ thống NI EVS-1464RT Hình 3.14 :Ứng dụng hệ thống NI EVS-1464RT Hệ thống NI EVS-1464RT ứng dụng rộng rãi công nghiệp điển hình như: - Xử lý ảnh - Điều khiển xử lý thiết bị công nghiệp PLC, thông qua cổng xuất nhập - Xây dựng mạng thiết bị, máy tính thông qua cổng kết nối internet - Điều khiển Camera quan sát hệ thống Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 56 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN C KẾT LUẬN KẾT LUẬN Qua trình học tập tìm hiểu để thực đồ án, nhòm gập nhiều khó khăn trở ngạy với giúp đở nhiệt tình ân cần từ thầy hướng dẫn TS Lê Thanh Phúc, nhóm học hỏi đúc kết hoàn thành đồ án “Xử lý hình ảnh điều khiển xe chạy tự động” Thông qua nhóm đúc kết kiếm thức riêng cho như: Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 57 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hình ảnh cấu trúc hình ảnh - LabVIEW xử lý ảnh - Truyền thông không đồng Trong trình thực đồ án nhóm không tránh khỏi ý kiến chủ quan nên đồ án không tránh khỏi sai sót mong thầy cô bạn thông cảm, góp ý để nhóm rút kinh nghiệm hoàn thiện Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 58 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO TRONG NƯỚC [1] TS Phạm Việt Bình, TS Đỗ Năng Toàn, “Xử lý ảnh”, Trường Đại học Thái Nguyên, Thái Nguyên, 2007 [2] PGS.TS Nguyễn Quang Hoan, “Xử lý ảnh”, Học viện công nghệ bưu viễn thông, Hà Nội, 2006 [3] Đỗ Hoàng Tiến, Dương Thanh Phương, “Truyền hình kỹ thuật số”, NXB.Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2004 TÀI LIỆU THAM KHẢO NƯỚC NGOÀI [1] National Instrument, Getting Started with the NI EVS-1464RT [2] Ni.com [3] Youtube.com [4] Google.com Xử lý ảnh điều khiển xe chạy tự động Trang 59 [...]... (VIsion RT) c Thư viện quản lý ảnh Xử lý ảnh và điều khiển xe chạy tự động Trang 17 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2. 12 : Thư viện quản lý ảnh Thư viện quản lý ảnh hỗ trợ lập trình về các xử lý biến đổi cơ bản của một ảnh, tạo vùng nhớ tạm thời cho một ảnh Thư viện này có một số hàm quan trọng mà hầu hết các chương trình xử lý ảnh sử dụng LabVIEW đều phải sử dụng như:... lớn nhất của ảnh về chiều ngang (X Resolution) và chiều dọc (Y Resolution) Hình 2. 16 : Sơ đồ chân hàm IMAQ GetImageSize - IMAQ Copy sẽ hỗ trợ người sử dụng khi muốn xử lý trên ảnh gốc, và sau khi xử lý cần đem so sánh với ảnh lúc ban đầu Khối IMAQ Copy sẽ tạo một ảnh nhân bản, việc xử lý sẽ không ảnh hưởng đến ảnh gốc lúc đầu Hình 2. 17:Sơ đồ chân hàm IMAQ Copy Khi sử dụng khối IMAQ Copy, ảnh nguồn (Image... của ảnh - Để có giá trị của các thành phần R, G, B của từng điểm ảnh tùy thuộc vào tọa độ (X Coordinate và Y Coordinate), người lập trình có thể dùng hàm IMAQ GetColorpixel Hay người lập trình cũng có thể thiết lập lại giá trị của thành phần R, G, B của điểm ảnh với hàm IMAQ SetColorpixel Hình 2. 24: Sơ đồ chân hàm IMAQ GetColorPixel f Thư viện xử lý ảnh Hình 2. 25: Thư viện xử lý ảnh Thư viện xử lý ảnh. .. viện xử lý ảnh Thư viện xử lý ảnh trong LabVIEW cung cấp tương đối đầy đủ cho người lập trình các hàm cơ bản để xử lý ảnh như: các hàm lấy ngưỡng, tìm ngưỡng, biến đổi ngưỡng, các bộ lọc ảnh, các phép biến đổi hình thái, các phép phân tích ảnh, các xử lý ảnh màu, các phép toán ảnh, các biến đổi trên miền tần số… Xử lý ảnh và điều khiển xe chạy tự động Trang 22 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM... chọn phương án đảo ngược ảnh xám để xây dựng một hình ảnh có thể thực thi được Xử lý ảnh và điều khiển xe chạy tự động Trang 30 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2. 44: Kết qu ả xử lý ảnh Để thực hiện được xử lý ảnh này cần phải qua nhiều bước thực nghiệm và tính toán chính xác giá trị màu của từng ảnh, nếu không nhiễ sẽ gây ra rất nhiều khó Xử lý ảnh và điều khiển xe chạy... nối của LabVIEW Hinh 2. 8 : Đoạn chương trình y=x2+x+1 viết theo hai cách Ngoài các cấu trúc đã nêu ở trên bên trong thư viện lập trình của LabVIEW còn có các cấu trúc khác hỗ trợ lập trình dễ dàng hơn trong LabVIEW như: cấu trúc vô hiệu hóa khối (Diagram Disable Structure), cấu trúc vô hiệu hóa điều kiện (Conditional Disable Structure), cấu trúc thời gian (Timed Structure)… 2. 2 .2 Xử lý ảnh trên Labview. .. Scr) là ảnh cần sao chép, ảnh đích (Image Dst) là vùng nhớ tạm thời cung cấp cho ảnh đích Ảnh đích ngõ ra (Image Dst Out) là ảnh đã sao chép Ảnh nguồn và ảnh đích ngõ ra giống nhau nhưng không có liên kết với nhau d Thư viện quản lý tập tin Xử lý ảnh và điều khiển xe chạy tự động Trang 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2. 18: Thư viện quản lý tập tin Thư viện quản lý tập... ảnh (Image Type) cũng như là loại dữ liệu của ảnh (File Data Type) Hình 2. 21: Sơ đồ chân hàm IMAQ GetFileInfo e Thư viện tiện ích màu Hình 2. 22: Thư viện tiện ích màu Thư viện tiện ích màu sẽ hỗ trợ người dùng, trích xuất một không gian của 1 bức ảnh màu, thay thế màu, đặt màu, chuyển các ảnh màu thành chuỗi và ngược lại… Đây là một công cụ xử lý lúc đầu nếu như người lập trình muốn thao tác trên ảnh. .. nhớ tạm thời cho một ảnh Đây là hàm mà tất cả mọi chương trình xử lý ảnh với LabVIEW đều dùng Nó cho phép phân hoạch một vùng nhất định trên bô nhớ để thực hiện xử lý Hình 2. 13: Sơ đồ chân hàm IMAQ Create Hàm này yêu cầu người sử dụng phải đặt tên cho ảnh cần tạo tại đầu vào Image Name Tên này không phải là tên hiển thị của ảnh mà chỉ là tên để phân biệt vùng nhớ tạm thời của các ảnh khác nhau Ngoài... chương trình giảm tải được chất lượng hình, đồng thời làm cho chương trình thực hiện không gian xa hơn do tải thấp hơn Hình 2. 47: Các màu và giá trị trong hàm IMAQ ExtractSingleColorPlane - Labview nhận tín hiệu liên tục từ camera chưa xử lý Hình 2. 48: Labview nhận tín hiệu liên tục từ camera Hình ảnh là vạch đường dùng để nhận dạng trong quá trình xử lý, có thể thấy đâu là hình 32bit, nếu đưa và xử