NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH

NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH NGHIÊN cứu về THU THẬP và xử lý ẢNH

NGHIÊN CỨU VỀ THU THẬP VÀ XỬ LÝ ẢNH ĐỂ HỖ TRỢ Ô TÔ CHẠY TỰ ĐỘNG “THE RESEARCH OF COLLECTING AND PROCESSING IMAGE TO SUPPORT AUTOMATIC VEHICLE” TS Lê Thanh Phúc[1], KS Văn Ánh Dương[2] duongckd08@gmail.com Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM Tóm tắt Đề tài “Nghiên cứu thu thập xử lý ảnh để hỗ trợ ô tô chạy tự động” tìm hiểu phương pháp nhận dạng vật cản đường xe tham gia giao thông Cụ thể, người nghiên cứu sử dụng công cụ xử lý ảnh labVIEW: Vision Acquisition, Vision Assistant để thu thập xử lý vật cản Mơ hình đường đường nhựa, với giả định sau: - Đường phẳng - Mặt đường sẽ, đồng Đề tài sử dụng webcam để thu thập hình ảnh xe hoạt động Hình ảnh cơng cụ Vision Acquisition thu nhận, sau xử lý để chuyển thành ảnh nhị phân, giảm nhiễu, đưa kết nhờ vào công cụ Vision Assistant Ảnh xử lý kết hợp với khoảng cách đo từ cảm biến SRF05 làm tín hiệu điều khiển hoạt động xe Khoảng cách từ vi điều khiển truyền lên labVIEW giao tiếp thông qua cổng giao tiếp RS232 Kết cuối hồn thành mơ hình xe nhận dạng vật cản đường đi, báo vị trí vật cản, điều khiển xe dừng khoảng cách xe vật cản nguy hiểm Thực nghiệm với xe chạy tốc độ chậm, hình ảnh khoảng cách thu có sai số nhỏ Từ khóa:ơ tơ, xử lý ảnh, điều khiển tự động, labview Abstract The project of “The research of collecting and processing images to support automatic vehicle” is learning about methods to indentify obstacles on the road in traffic Specifically, the researcher uses processing image tools of LabVIEW: Vision Acquisition and Vision Assistant to collect and process obstructions The model is asphalt road, with assumptions as below: - Flat street - Clear and homogeneous road This project uses webcam to collect images whilst operating a vehicle The Vision Acquisition tool acquire images, then the Vision Assistant tool converts them to a binary image and noise reduction Image processing combined with the distance measured from sensor SRF05 use control signals from the operating vehicle Distance from microcontroller is transferred to Lab VIEW via a standard RS232 interface The end result is a completed vehicle model able to identify the obstacles on the road, display obstacle positions, control vehicles stopping when they are at a dangerous distance Experiment with vehicles travelling at slow speeds, images and distances obtained small error relatively Keywords: image processing, LabVIEW, automatic vehicle Giới thiệu: Cơng trình thiết kế, lắp đặt camera, Ứng dụng xử lý ảnh vào thực tiễn giao cảm biến siêu âm SRF05 để thu thập thơng đề tài mẻ Đề tài hình ảnh đo khoảng cách vật cản ứng dụng xử lý ảnh cho xe ô tô có trước xe Vật cản thu nhận nhiều ý nghĩa vì: xử lý, báo vị trí vật cản Hình ảnh - Giúp người lái xe thoải mái nghỉ ngơi để xử lý với khoảng cách hồi phục sức khỏe xe chạy điều khiển hoạt động xe: chạy chậm, đường vắng - Hỗ trợ điều khiển ô tô giúp việc tham gia giao thơng an tồn - Giúp người khám phá nhiều dừng… Thiết kế, lắp đặt camera thuật toán nhận dạng nơi không đến - Đặc biệt ứng dụng dược tâm nhiều lĩnh vực quân Hình Bản vẽ thiết kế Để lấy hình ảnh tính tốn khoảng cách xác, hiển thị lên LCD dễ quan sát ta chọn cách bố trí camera, cảm biến siêu âm hình bên Hình Sơ đồ nguyên lý mạch đo khoảng cách Ngồi việc bố trí thiết bị để tiết kiệm không gian xe, công việc kiểm tra hư hỏng thuận tiện Hình Mơ 3D Hình Lắp đặt mơ hình Đo khoảng cách Cảm biến siêu âm SRF05 có đầu: phát nhận Hoạt động đầu phát phát sóng siêu âm, sóng gặp vật cản đập vào vật cản phản hồi đầu nhận Thời gian tính từ sóng phát nhận cảm biến tính tốn khoảng cách tới vật cản Hình Mạch đo khoảng cách  Thuật toán giao tiếp vi điều khiển máy tính qua chuẩn RS 232 Chuẩn RS 232 chuẩn giao tiếp thông dụng máy tính thiết bị ngoại vi Hầu hết máy tính có vài cổng nối tiếp COM Kết nối RS 232 có khoảng cách lớn Tuy nhiên có nhược điểm thời điểm kết nối Tổng quan hệ thống: máy Tốc độ truyền RS 232 Trong hệ thống nhận dạng xử lý ảnh, chậm so với chuẩn khác việc thiết kế vị trí thiết bị cần thiết để đảm bảo cho hệ thống hoạt động xác - Trong hệ thống bao gồm:  Webcam/ camera: thu tín hiệu hình ảnh từ bên ngồi  Mạch xử lý tín hiệu giao tiếp với máy tính  Thiết bị ngõ như: điều khiển hoạt động xe (motor) - Mơ hình bố trí theo ngun tắc sau: WEBCAM Hình Lưu đồ thuật tốn - Bước 1: khởi tạo: Bước gồm có mở thiết bị, khởi tạo đường truyền tín hiệu - xóa thiết bị Bước 2: Lập cấu trúc hình cho kênh Bước 3: Lập trình cấu hình quét Bước 4: Định dạng liệu thu Bước 5: Thu liệu xử lý Hình Tổng quan hệ thống - Hệ thống hoạt động sau: Webcam/ camera có nhiệm vụ thu thập Có nhiều lệnh đọc liệu hình ảnh Sau hình ảnh từ thuận tiện dùng lệnh DATA: webcam/ camera chuyển vào POINT DATA: REM Dữ liệu thu máy tính Máy tính lúc thực dạng gồm nhiều trường khác việc so sánh xử lý hình ảnh thơng giá trị kênh, thời gian… Để bóc qua phần mềm labVIEW, sau tách lấy liệu ta dùng Data to 3D xuất tín hiệu điều khiển xe card kết ARRAY VI để tách lấy phần liệu nối với máy Ta tóm tắt quy trình cần xử lý sau: THU THẬP ẢNH - Bước 6: Đóng thiết bị, để đóng thiết bị dùng hàm VISA Close XỬ LÝ HÌNH ẢNH XUẤT TÍN HIỆU RA LabVIEW  Nhận dạng xử lý ảnh với labVIEW Hình Quy tắc hoạt động hệ thống Trong q trình xử lý ảnh gồm hai giai đoạn: thu thập ảnh xử lý hình ảnh thu thập  Thuật tốn nhận dạng đo khoảng cách  Kết thu thập hình ảnh Thực nghiệm  Điều kiện thực nghiệm - Tốc độ động cơ: 50 vòng/phút, 60 vòng/phút, 70vòng/phút - Chiều cao vật cản: >3cm - Mặt đường: phẳng, - Độ phân giải camera: 1290x640 - Tốc độ lấy ảnh: 30fps - Khoảng cách lấy ảnh: 150 cm  Kết thực nghiệm Hình 12 Thu nhận hình ảnh vật cản điều khiển xe chạy/dừng Hình Thu thập vật cản bên trái Hình 13 Thu nhận hình ảnh vật cản điều khiển xe chạy/dừng Hình 10 Thu nhận vật cản Hình 14 Thu nhận hình ảnh vật cản điều khiển xe chạy/dừng  Đánh giá Để đánh giá chương trình hoạt động có xác hay khơng ta có nhiều tiêu chí đánh giá Tuy nhiên đề tài xử lý Hình 11 Thu nhận vật cản bên phải ảnh ứng dụng để điều khiển tơ nên chưa có nhiều tiêu chí đánh giá Trong phạm vi luận văn đánh giá dựa vào tiêu chí tốc độ xử lý, độ xác chương trình - Tốc độ thu thập Lần 2: Lần 3: So sánh với số nghiên cứu trước đây, chương trình thu nhận ảnh với độ phân giải 1290x640 số khung ảnh thu thập 30fps tốt Tốc độ truyền liệu từ vi điều khiển lên Lần 4: chương trình nhanh - Độ xác: Sau nhiều lần chạy thực nghiệm, khả nhận dạng vật cản tương đối xác Tuy nhiên chạy camera bị rung gây nhiễu nhận dạng ảnh  Khả lấy khoảng cách từ cảm biến Lần 5: hiển thị lên chương trình tương đối xác Tuy nhiên vật cản nằm bìa camera cảm biến bị nhiễu  Khi vật cản vị trí nhỏ Lần 6: 10cm, chương trình điều khiển xe dừng xác Lần 1: Kết luận Đề tài hoàn thành việc thiết kế, lắp vị trí vật cản điều khiển xe hoạt động đặt camera, cảm biến…Qua thực khoảng cách an toàn việc thu thập, nhận dạng, báo Tài liệu tham khảo [1] “Lập trình LabVIEW”, TS Nguyễn Bá Hải, NXB Đại học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh [2]“Điện động điều khiển động cơ”, PGS.TS Đỗ Văn Dũng, NXB Đại học Quốc Gia TPHCM, 2013 [3]“Digital Image Processing”, Rafael C.Gonzalez-University of Tennessee, Richar E.Woods-MedData Interactive [4] “GOLD: A parallel real-time stereo vision system for generic obstacle and lane detection”, M.Bertozzi and A.Broggi, IEEE Transaction on Image Processing, 1998, pp.199-213 [5]“Realtime Lane Tracking of Curved Local Road”, ZuWhan Kim, in IEEE Intelligent Transporation Systems, Toronto, Canada, 2006, pp.1149-1155 [6] "Lane detection and tracking using BSnake," Y Wang, E.K.Teoh, and D.Shen, Image and Vision Computing, vol 22, no.4, 2004, pp 269-280 TP.HCM, ngày tháng năm 2015 Giảng viên hướng dẫn TS LÊ THANH PHÚC ... tắc hoạt động hệ thống Trong q trình xử lý ảnh gồm hai giai đoạn: thu thập ảnh xử lý hình ảnh thu thập  Thu t tốn nhận dạng đo khoảng cách  Kết thu thập hình ảnh Thực nghiệm  Điều kiện thực nghiệm... Ta tóm tắt quy trình cần xử lý sau: THU THẬP ẢNH - Bước 6: Đóng thiết bị, để đóng thiết bị dùng hàm VISA Close XỬ LÝ HÌNH ẢNH XUẤT TÍN HIỆU RA LabVIEW  Nhận dạng xử lý ảnh với labVIEW Hình Quy... camera, Ứng dụng xử lý ảnh vào thực tiễn giao cảm biến siêu âm SRF05 để thu thập thơng đề tài mẻ Đề tài hình ảnh đo khoảng cách vật cản ứng dụng xử lý ảnh cho xe ô tơ có trước xe Vật cản thu nhận nhiều