TÁCH vật THỂ RA KHỎI KHUNG nền (có code)

TÁCH vật THỂ RA KHỎI KHUNG nền (có code) ............................................ TÁCH vật THỂ RA KHỎI KHUNG nền (có code) ............................................ TÁCH vật THỂ RA KHỎI KHUNG nền (có code) ............................................ TÁCH vật THỂ RA KHỎI KHUNG nền (có code) ............................................ TÁCH vật THỂ RA KHỎI KHUNG nền (có code) ............................................

ĐỒ ÁN TÁCH VẬT THỂ RA KHỎI KHUNG NỀN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ…………………………………………… DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU………………………………………….1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT……………………………………… CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ẢNH SỐ……………………… 1.1 GIỚI THIỆU………………………………………………………………… .1 1.2 QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG XỬ LÍ ẢNH………………………… …… 1.2.1 Thu nhận ảnh…… ……………………………… ……………………………… 1.2.2 Tiền xử lí……………… ……………………………… 1.2.3 Phân đoạn ảnh………………………………………………………………………….3 1.2.4 Biểu diễn mô tả…………………………………………………………………… 1.2.5 Nhận dạng nội suy…………………………………………………………………4 1.2.6 Cơ sở trí thức……………………………………………………………………… ….4 1.3 VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG ẢNH SỐ……………………………………… 1.3.1 Phân loại ảnh………………………………………………………………….4 1.3.1.1 Ảnh RGB……………………………………………………………………………… 1.3.1.2 Ảnh xám (Gray scale) ……………………………………………………………… 1.3.1.3 Ảnh nhị phân………………………………………………………………………… 1.3.2 Điểm ảnh(pixel) ……………………………………………………………………… 1.3.3 Độ phân giải ảnh…………………………………………………………………… 1.3.4 Mức xám……………………………………………………………………………….8 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MATLAB……………………….9 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG………………………………………………………… 2.1.1 Khái niệm…………………………………………………………………………….9 2.1.2 Tổng quan cấu trúc giao diện………………………………………………9 2.2 CÔNG CỤ DIGITAL IMAGE PROCESSING TOOLBOX………………10 2.2.1 Giới thiệu toolbox matlab……………………………………………….10 2.2.2 Digital Image Processing Toolbox matlab ………………………………10 CHƯƠNG TÁCH VẬT THỂ RA KHỎI KHUNG NỀN…………… 12 3.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG…………………………………………………… 12 3.1.1 Phân đoạn xử lí ảnh (threshold segmentation)…………………………….12 3.1.2 Gắn nhãn đối tượng…………………………………………………………………14 3.1.3 Tách đối tượng khỏi khung nền……………………………………………… 15 3.2 THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH GIAO DIỆN GUI……………………………16 3.2.1 Tổng quan GUI………………………………………………………………… 16 3.2.2 Cách sử dụng GUI…………………………………………………………………17 3.2.3 Thiết kế giao diện GUI cho đề tài……………………………………………….18 CHƯƠNG : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG………………………………….20 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN…………………………………………………22 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………….23 PHỤ LỤC CODE…………………………………………………………………24 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1-1: Q TRÌNH XỬ LÍ ẢNH HÌNH 1-2: MƠ HÌNH MÀU RGB HÌNH 1-3: ẢNH NHỊ PHÂN HÌNH 2-1: GIAO DIỆN MATLAB HÌNH 2-2: GIAO DIỆN IMAGE PROCESSING TOOLBOX HÌNH 3-1 : SƠ ĐỒ KHỐI HÌNH 3-2 : ẢNH ĐẦU VÀO HÌNH 3-3: ẢNH DÙNG OTSU HÌNH 3-4 : KẾT NỐI ĐIỂM ẢNH HÌNH 3-5 : ẢNH SAU KHI GẮN NHÃN HÌNH 3-6 : ẢNH GẮN NHÃN ĐẦY ĐỦ HÌNH 3-7 : ẢNH SAU KHI TÁCH HÌNH 3-8 : GIAO DIỆN ĐỀ TÀI HÌNH 3-9 : FILE M HÌNH 4-1 : ẢNH RGB HÌNH 4-2 : ẢNH XÁM VÀ NHỊ PHÂN HÌNH 4-3 : GẮN NHÃN LÊN VẬT THỂ HÌNH 4-4 : VẬT THỂ ĐƯỢC TÁCH DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GIF Graphics Interchange Format GUI: Graphical User Interface JPEG Joint Photographic Expert Group MATLAB Matrix Laboratory PNG Portable Network Graphics RGB Red Green Blue ĐỒ ÁN Trang 1/25 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XỬ LÍ ẢNH SỐ 1.1 GIỚI THIỆU Ngày với phát triển nhanh cơng nghệ thơng tin Nó đem lại ứng dụng to lớn nhiều lĩnh vực khác Công nghệ thông tin trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn nhiều nƣớc giới Sự tồn phát triển doanh nghiệp, quan, tổ chức nhà nước thiếu trợ giúp máy tính Trong việc quản lý, thu nhận xử lý thông tin với khối lượng ngày lớn, nhiều lúc với phần mềm thủ công không đem lại hiệu mong muốn, tốn nhiều công sức thời gian Xử lý tín hiệu mơn học kỹ thuật điện tử, viễn thông toán học Liên quan đến nghiên cứu xử lý tín hiệu kỹ thuật số analog, giải vấn đề lưu trữ, thành phần lọc, hoạt động khác tín hiệu Các tín hiệu bao gồm truyền dẫn tín hiệu, âm giọng nói, hình ảnh, tín hiệu khác… Trong số phương pháp xử lý tín hiệu kể trên, lĩnh vực giải với loại tín hiệu mà đầu vào hình ảnh đầu hình ảnh, sản phẩm đầu thực q trình xử lý Đó trình xử lý ảnh Xử lý ảnh đối tượng nghiên cứu lĩnh vực thị giác máy, trình biến đổi từ ảnh ban đầu sang ảnh với đặc tính tuân theo ý muốn người sử dụng Xử lý ảnh gồm q trình phân tích, phân lớp đối tượng, làm tăng chất lượng, phân đoạn tách cạnh, gán nhãn cho vùng hay trình biên dịch thơng tin hình ảnh ảnh.Cũng xử lý liệu đồ hoạ, xử lý ảnh số lĩnh vực tin học ứng dụng Xử lý liệu đồ họa đề cập đến ảnh nhân tạo, ảnh đƣợc xem xét cấu trúc liệu tạo chương trình Xử lý ảnh số bao gồm phương pháp kỹ thuật biến đổi, để truyền tải mã hố ảnh tự nhiên Mục đích xử lý ảnh gồm:  Biến đổi ảnh làm tăng chất lượng ảnh Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 2/25  Tự động nhận dạng ảnh, đoán nhận ảnh, đánh giá nội dung ảnh 1.2 Q TRÌNH CƠ BẢN TRONG XỬ LÍ ẢNH HÌNH 1.1 Q TRÌNH XỬ LÍ ẢNH 1.2.1 Thu nhận ảnh Là cơng đoạn mang tính định trình XLA Ảnh đầu vào thu nhận qua thiết bị camera, sensor, máy scanner,… sau tín hiệu số hóa Việc lựa chọn thiết bị thu nhận ảnh phụ thuộc vào đặc tính đối tượng cần xử lý Các thông số quan trọng bước độ phân giải, chất lượng màu ảnh, dung lượng nhớ tốc độ thu nhận ảnh thiết bị 1.2.2 Tiền xử lí Ở bước này, ảnh đƣợc cải thiện độ tương phản, khử nhiễu, khử bóng, khử độ lệch, với mục đích làm cho chất lượng ảnh trở lên tốt nữa, chuẩn bị cho bước xử lý phức tạp sau q trình xử lí ảnh Q trình thường thực lọc 1.2.3 Phân đoạn ảnh Phân đoạn ảnh bước then chốt XLA Giai đoạn phân tích ảnh thành thành phần có tính chất dựa theo biên hay vùng liên thông Tiêu chuẩn để xác định vùng liên thơng màu, mức xám Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 3/25 Mục đích phân đoạn ảnh để có miêu tả tổng hợp nhiều phần tử khác cấu tạo lên ảnh thô Vì lƣợng thơng tin chứa ảnh lớn, đa số ứng dụng cần trích vài đặc trƣng đó, cần có q trìnhđể giảm lƣợng thơng tin khổng lồ Q trình bao gồm phân vùng ảnh trích chọn đặc tính chủ yếu 1.2.4 Biểu diễn mô tả 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 1.2.5 Nhận dạng nội suy 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 1.2.6 Cơ sở trí thức 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 nhiều khâu xử lý phân tích ảnh ngồi việc đơn giản hóa phương pháp tốn 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 1.3 VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG ẢNH SỐ 1.3.1 Phân loại ảnh 1.3.1.1 Ảnh RGB Mơ hình màu RGB sử dụng mơ hình bổ sung ánh sáng đỏ, xanh lục xanh lam tổ hợp với theo nhiều phương thức khác để tạo thành màu khác Từ viết tắt RGB tiếng Anh có nghĩa đỏ (red), xanh lục (green) xanh lam (blue), ba màu gốc mơ hình ánh sáng bổ sung Cũng lưu ý mơ hình màu RGB tự thân khơng định nghĩa "đỏ", "xanh lục" "xanh lam" cách xác, với giá trị Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 10/25 Image Processing Toolbox công cụ cung cấp tập hợp thuật toán chuẩn tham chiếu ứng dụng để xử lý, phân tích hình ảnh phát triển thuật toán Cho phép người dùng thực việc phân đoạn hình ảnh(segmentation), tăng cường hình ảnh(enhancement), giảm tiếng ồn(noise reduction), chuyển đổi hình học, xử lý hình ảnh 3D Image Processing Toolbox cho phép tự động hóa quy trình xử lý hình ảnh thơng thường Các chức ứng dụng cho phép ứng dụng vào việc tương tác hình ảnh video, điều chỉnh độ tương phản,tạo biểu đồ,… HÌNH 2.2 GIAO DIỆN IMAGE PROCESSING TOOLBOX Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 11/25 CHƯƠNG TÁCH VẬT THỂ RA KHỎI KHUNG NỀN 3.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÌNH 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI 3.1.1 Phân đoạn xử lí ảnh (threshold segmentation) Phân đoạn hình ảnh trình chia hình ảnh thành nhiều phần Điều thường sử dụng để xác định đối tượng thông tin liên quan khác hình ảnh kỹ thuật số Có nhiều cách khác để thực phân đoạn hình ảnh, bao gồm: phương pháp Otsu, K mean, lọc kết cấu Ở ta dùng thuật toán Otsu để phân đoạn ảnh Otsu tên nhà nghiên cứu người Nhật nghĩ ý tưởng cho việc tính ngưỡng cách tự động dựa vào giá trị điểm ảnh ảnh đầu vào nhằm thay cho việc sử dụng ngưỡng cố định Phương pháp Otsu gọi nhị phân hóa hình ảnh Đầu tiên sử dụng lược đồ Histogram biểu diễn tần suất xuất mức xám dựa hàm mật độ: Trong đó: n - tổng số pixel ảnh; nq - tổng số pixel có mức độ xám rq; L - tổng số ngưỡng độ xám ảnh; Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 12/25 Giả sử có ngưỡng k chọn cho C tập hợp pixel có ngưỡng từ [0,1,…,k-1] C1 tập hợp pixel có ngưỡng từ [k,k+1,…,L-1] Phương pháp Otsu lựa chọn ngưỡng k cho độ lệch chuẩn lớp lớn Độ lệch chuẩn xác định theo cơng thức: , Trong đó: ; Hàm Graythresh matlab tượng trưng cho giá trị ngưỡng theo phương pháp Otsu Q trình nhị phân hóa phương pháp cho kết ảnh có màu đen vật thể chọn có màu trắng HÌNH 3.2 ẢNH ĐẦU VÀO Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 13/25 HÌNH 3.3 ẢNH DÙNG OTSU 3.1.2 Gắn nhãn đối tượng Là trình nhị phân ảnh xác định số lượng điểm ảnh nằm vùng trắng (bằng 1) để ghi nhãn lên đối tượng vùng chọn Thành phần kết nối ảnh nhị phân tập hợp điểm ảnh tạo thành nhóm kết nối Ví dụ, hình ảnh nhị phân có ba thành phần kết nối: HÌNH 3.4 KẾT NỐI ĐIỂM ẢNH Gắn nhãn thành phần kết nối trình xác định thành phần kết nối hình ảnh gán cho nhãn nhất, sau: Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 14/25 HÌNH 3.5 ẢNH SAU KHI GẮN NHÃN HÌNH 3.6 ẢNH GẮN NHÃN ĐẦY ĐỦ Ma trận gọi ma trận nhãn Pixel chứa giá trị gọi giá trị nền, pixel chứa giá trị số gọi giá trị đối tượng chọn để gắn nhãn Để gắn nhãn lên đối tượng, ta phải tạo cấu trúc mảng s dựa trường centroid tạo biến k chạy từ đến tổng số phần tử s mảng chồng vị trí k lên tâm đối tượng vừa chọn 3.1.3 Tách đối tượng khỏi khung Sau nhận dạng gắn nhãn đối tượng, ta phải tạo đường bao (bounding box) bao quanh đối tượng Đường bao tự nhận biết đối tượng có giá trị điểm ảnh nằm vùng sáng thành phân kết nối ảnh nhị phân( bw) Đối tượng chọn để tách phải nằm khu vực chọn Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 15/25 Ví dụ đoạn mã: Sdata=regionprops(L,'BoundingBox'); %tao khung vuong bao quanh doi tuong for i=1:Total % cho i chạy từ đến tổng số thành phần mảng Img=imcrop(A,Sdata(i).BoundingBox); %tao khung chu nhat de cat anh HIHI=strcat('Object Number:',num2str(i)); %noi chuoi va chuyen doi so ki tu figure,imshow(Img); title(HIHI); end HÌNH 3.7 ẢNH SAU KHI TÁCH 3.2 THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH GIAO DIỆN GUI 3.2.1 Tổng quan GUI GUI viết tắt từ “Graphical User Interface” dịch theo tiếng việt giao diện đồ họa cho người dùng Là ta tiến hành sử dụng chuột để thao tác công cụ người lập trình sẵn tích hợp vào phần mền Matlab Nó cho phép tương tác giao diện chương trình từ nhìn cách khách quan bắt đầu viết code để tương tác giao diện Hầu hết GUI thực lệnh người dùng thông qua tác động lên hệ thống giao diện GUI thực dựa hàm callback Khi người dùng tác động lên giao diện cách khác nhau, hàm callback gọi để thực thi lệnh Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 16/25 3.2.2 Cách sử dụng GUI Tại cửa sổ command window matlab gõ lệnh guide, giao diện guide Chỉ cần nhấp chọn vào Blank Gui bắt đầu viết giao diện Giao diện tạo gọi file.fig Các lệnh GUI:  Push Button: Dùng để nhấn chuột vào nút xử lý cơng việc mà người dùng muốn  Static Text: Dùng để thơng tin cho đối tượng xuất liệu từ chương trình  Callback: Là Function thực thao tác GUI Gỉa sử nhấn chuột vào Button mà bạn kéo vào GUI Function thực câu lệnh bên mà bạn viết Giao diện callback giao diện file.m Hai giao diện tương tác song song với để thực thi chương trình Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 17/25 3.2.3 Thiết kế giao diện GUI cho đề tài HÌNH 3.8 GIAO DIỆN ĐỀ TÀI Thiết lập thuộc tính GUI: Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 18/25 File.m callback: HÌNH 3.9 FILE m CHƯƠNG : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 19/25  Mơ với hệ màu RGB HÌNH 4.1 ẢNH RGB  Chuyển sang ảnh xám nhị phân HÌNH 4.2 ẢNH XÁM VÀ NHỊ PHÂN  Gắn nhãn lên vật thể Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 20/25 HÌNH 4.3 GẮN NHÃN LÊN VẬT THỂ  Vật thể sau tách HÌNH 4.4 VẬT THỂ ĐƯỢC TÁCH CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 21/25 Sau giao đề tài đồ án, em tiến hành xây dựng thiết kế hoàn chỉnh hệ thống đề tài yêu cầu Kết đạt :  Nắm bắt thông tin xử lí ảnh phương pháp nhận diện vật thể, tách vật thể khỏi khung  Vật nhận diện bị hạn chế, số ảnh chưa thể tách Hướng phát triển:  Cần thêm q trình lọc nhiễu cao để nhận diện nhiều loại ảnh  Có thể dùng việc xử lí nhận diện để đánh giá mặt tốt xấu đồ vật Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 22/25 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://www.e-ptit.edu.vn/hoctap/hoclieu/XLA.pdf [2] www.mathwork.com [3] www.Unitechnew.com Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 23/25 PHỤ LỤC CODE clear all clc A= imread('xu.jpg'); imshow(A); % hien thi anh nen %bw=bwareaopen(A,3000); %T=im2bw(I, 0.1); % perform thresholding %subplot(1,3,2), imshow(T); level= graythresh(A);%tu tinh nguong xap xi chuyen sang nhi phan B=im2bw(A,level); %chuyen sang anh nhi phan dua tren nguong 0-1 imshow(B) [labeled,numObjects] = bwlabel(B,4); C = imfill(B, 'holes'); %xoa cac doi tuong den nam vung trang,tao lo imshow(C); % LOC ANH L?Y BIÊN DÙNG B? L?C SOBEL GRADIENT D=B; for i=1:size(D,1)-2 for j=1:size(D,2)-2 %Sobel mask for x-direction: Gx=((2*D(i+2,j+1)+D(i+2,j)+D(i+2,j+2))-(2*D(i,j+1)+D(i,j)+D(i,j+2))); %Sobel mask for y-direction: Gy=((2*D(i+1,j+2)+D(i,j+2)+D(i+2,j+2))-(2*D(i+1,j)+D(i,j)+D(i+2,j))); %The gradient of the image %B(i,j)=abs(Gx)+abs(Gy); B(i,j)=sqrt(Gx.^2+Gy.^2); end end figure,imshow(B); title('Sobel gradient'); L = bwlabel(C); [Label,Total]=bwlabel(C,8);%gan nhan cho cac phan doi tuong figure,imshow(C); title('Labelled Image'); %NHAN DANG HAT GAO VA DANH SO %Rectangle containing the region s = regionprops(L, 'Centroid'); %tao cau truc mang voi truong la centroid hold on for k = 1:numel(s)%k chay tu den tong so phan tu s cua mang Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 24/25 c = s(k).Centroid; %tao tam cua doi tuong text(c(1), c(2), sprintf('%d', k), 'HorizontalAlignment', 'center', 'VerticalAlignment', 'middle'); end hold off %TACH TUNG HAT GAO RIENG RE Sdata=regionprops(L,'BoundingBox'); %tao khung vuong bao quanh doi tuong for i=1:Total Img=imcrop(A,Sdata(i).BoundingBox); %tao khung chu nhat de cat anh HIHI=strcat('Object Number:',num2str(i)); %noi chuoi va chuyen doi so ki tu figure,imshow(Img); title(HIHI); end vbs1 = regionprops(L); m1=length([vbs1.Area]'); tamvbs1 = cat(1,vbs1.Centroid); hold on; plot(tamvbs1(:,1),tamvbs1(:,2),'+r'); Tách vật thể khỏi khung ... Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 20/25 HÌNH 4.3 GẮN NHÃN LÊN VẬT THỂ  Vật thể sau tách HÌNH 4.4 VẬT THỂ ĐƯỢC TÁCH CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 21/25 Sau giao đề tài... PHỎNG Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 19/25  Mơ với hệ màu RGB HÌNH 4.1 ẢNH RGB  Chuyển sang ảnh xám nhị phân HÌNH 4.2 ẢNH XÁM VÀ NHỊ PHÂN  Gắn nhãn lên vật thể Tách vật thể khỏi khung. .. phản,tạo biểu đồ,… HÌNH 2.2 GIAO DIỆN IMAGE PROCESSING TOOLBOX Tách vật thể khỏi khung ĐỒ ÁN Trang 11/25 CHƯƠNG TÁCH VẬT THỂ RA KHỎI KHUNG NỀN 3.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÌNH 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI 3.1.1 Phân đoạn