Một số kỹ thuật gán nhãn đối tượng trong ảnh và ứng dụng( Luận văn thạc sĩ)

Một số kỹ thuật gán nhãn đối tượng trong ảnh và ứng dụng( Luận văn thạc sĩ)Một số kỹ thuật gán nhãn đối tượng trong ảnh và ứng dụng( Luận văn thạc sĩ)Một số kỹ thuật gán nhãn đối tượng trong ảnh và ứng dụng( Luận văn thạc sĩ)Một số kỹ thuật gán nhãn đối tượng trong ảnh và ứng dụng( Luận văn thạc sĩ)Một số kỹ thuật gán nhãn đối tượng trong ảnh và ứng dụng( Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Hà Minh Hải MỘT SỐ KỸ THUẬT GÁN NHÃN ĐỐI TƢỢNG TRONG ẢNH VÀ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SỸ Thái Nguyên – 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Hà Minh Hải MỘT SỐ KỸ THUẬT GÁN NHÃN ĐỐI TƢỢNG TRONG ẢNH VÀ ỨNG DỤNG Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS ĐỖ NĂNG TỒN Thái ngun: 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn nội dung luận văn tự sƣu tầm, tra cứu xếp cho phù hợp với nội dung yêu cầu đề tài Nội dung luận văn chƣa đƣợc công bố hay xuất dƣới hình thức không chép từ công trình nghiên cứu Tất phần mã nguồn chƣơng trình tơi tự thiết kế xây dựng, có sử dụng số thƣ viện chuẩn thuật toán đƣợc tác giả xuất cơng khai miễn phí mạng Internet Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Thái Ngun, ngày 20 tháng 05 năm 2014 Học viên thực Hà Minh Hải Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập nghiên cứu lớp cao học K11C trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Ngun chun ngành khoa học máy tính, tơi nhận đƣợc nhiều bảo ban, quan tâm, định hƣớng, nhiệt tình thầy trƣờng Các thầy cô giáo quản lý sau đại học ln giúp đỡ tạo điều kiện giúp tơi học tập nhƣ nghiên cứu cách tốt suốt thời gian học tập trƣờng Nhân dịp này, xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới tập thể thầy cô trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới Thầy PGS.TS Đỗ Năng Tồn cho tơi nhiều bảo quý báu, tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp ngƣời thân động viên, giúp đỡ trình nghiên cứu thực luận văn Q trình thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, mong tiếp tục nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đồng nghiệp đề tài nghiên cứu tơi để đề tài đƣợc hồn thiện Tơi xin trân trọng cảm ơn! Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN iv MỞ ĐẦU Chƣơng KHÁI QUÁT VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ BÀI TOÁN GÁN NHÃN ĐỐI TƢỢNG 1.1 Khái quát xử lý ảnh 1.1.1 Xử lý ảnh gì? 1.1.2 Các giai đoạn xử lý ảnh 1.1.3 Một số vấn đề xử lý ảnh 1.2 Tổng quan toán gán nhãn 11 1.2.1 Giới thiệu toán 11 1.2.2 Mơ tả tốn gán nhãn cho đối tƣợng 12 Chƣơng MỘT SỐ KỸ THUẬT TÍNH TỐN VÀ HIỂN THỊ NHÃN ĐỐI TƢỢNG 17 2.1 Kỹ thuật GFLP (Graphical Feature Label Placement) 18 2.1.1 Giới thiệu 18 2.1.2 Khái quát thuật toán 19 2.2 Kỹ thuật ELP (Edge Label Placement) 24 2.2.1 Giới thiệu 24 2.2.2 Thuật toán Fast ELP 25 2.3 Kỹ thuật NLP (Node Label Placement) 33 2.4 Kỹ thuật MLP (Multiple Label Placement) 34 2.4.1 Giới thiệu 34 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii 2.4.2 Thuật toán Iterative 39 2.4.3 Thuật toán Flow-based 42 2.5 Kỹ thuật gán nhãn dựa vào hiệu chỉnh đối tƣợng 46 Chƣơng CÀI ĐẶT CHƢƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 48 3.1 Bài toán 48 3.2 Chƣơng trình 48 3.3 Kết thực nghiệm 49 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT GFLP Graphical Feature Label Placement ELP Edge Label Placement NLP Node Label Placement MLP Multiple Label Placement Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv DANH MỤC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Hình 1.1 Quá trình xử lý ảnh Hình 1.2 Quá trình xử lý ảnh Hình 1.3 (a) Gán nhãn nút (b) Gán nhãn cạnh (c) Gán nhãn khu vực 14 Hình 1.4 (a) Gán nhãn (b) Gán nhãn gây hiểu nhầm 15 Hình 2.1 Bản vẽ hƣớng nơi nhãn đƣợc định vị kỹ thuật phù hợp cho kỹ thuật GFLP Các nhãn đƣợc đặt song song với trục ngang Hộp màu xám nút nhãn hộp trắng cạnh nhãn 20 Hình 2.2 Vị trí nhãn cho điểm 21 Hình 2.3 Một đồ thị với vị trí nhãn đƣợc gán cho cạnh vẽ 22 Hình 2.4 Khả gán nhãn hình vẽ 26 Hình 2.5 (a) Một vẽ đơn giản với vị trí nhãn cho cạnh (b) Các đồ thị phù hợp tƣơng ứng 27 Hình 2.7 Kết gán nhãn cạnh cho vẽ trực giao có nhiều cạnh nằm ngang, áp dụng Fast ELP Hình đƣợc lấy [11] 31 Hình 2.8 Bản vẽ hình trịn với nhãn cạnh, nơi nhãn đƣợc phép chồng lên đối tƣợng hình khác, đƣợc sản xuất kỹ thuật ELP 32 Hình 2.9 (a) Phân nhãn thích hợp (b) Đặt nhãn gây hiểu nhầm (c) Xác định ràng buộc khoảng cách chặt chẽ (d) Xác định ràng buộc tự 36 Hình 2.10 (a) Gán nhãn thích hợp (b) Việc gán nhãn chấp nhận đƣợc (c) Việc gán nhãn gây hiểu nhầm 38 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v Hình 2.12 Một vẽ phân cấp với vị trí hai nhãn cạnh dụng thuật toán Iterative 41 Hình 2.13 Đồ thị Flowbased 42 Hình 2.14 Bản vẽ với vị trí hai nhãn cạnh thuật tốn Flow-based 44 Hình 2.15 Một vẽ vòng tròn với ba nhãn cho cạnh nút đƣợc định vị thuật toán Flow-based Các ô màu trắng nhãn cạnh hộp đen nút nhãn 45 Hình 3.1 Hình ảnh sau gán nhãn cho đồ trƣờng Cao đẳng Công nghiệp Xây dựng chể độ phóng to ảnh 49 Hình 3.2 Hình ảnh sau gán nhãn cho đồ trƣờng Cao đẳng Công nghiệp Xây dựng chể độ thu nhỏ ảnh 50 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Cơng nghệ thông tin mang lại cho ngƣời thành tựu to lớn nhiều lĩnh vực đời sống nhƣ xây dựng kiến trúc, đồ (đƣờng đi, dầu mỏ ) Đặc biệt lĩnh vực khoa học, nhiều ngành cần có hỗ trợ cơng nghệ thơng tin nhƣ nghiên cứu địa lí, sinh, hóa học, Một ứng dụng quan trọng, đặc biệt địa lí, việc gán nhãn cho loại đồ, hay thích loại sơ đồ, đồ thị Tự động đặt vị trí nhãn lĩnh vực trực quan hóa thơng tin Nhãn đoạn văn nhằm truyền đạt thông tin, làm rõ ý nghĩa cấu trúc phức tạp đƣợc biểu diễn dạng đồ họa Bài toán tự động gán nhãn đƣợc xác định lĩnh vực nghiên cứu quan trọng ACM Computational Geometry Task Force (Đội tính tốn hình học ACM): “Gán nhãn nguồn nhiều tốn tối ưu hóa hình học Ngay nhãn đặt vào vị trí cố định tương ứng với điểm, toán NP-hard Các đồ cần gán nhãn, cần có giải thuật hiệu quả, giải thuật heuristics để xác định ràng buộc, vị trí có thể.”1 Bài tốn có ứng dụng nhiều lĩnh vực bao gồm vẽ đồ, hệ thống thông tin địa lý vẽ đồ thị Hiện giới có nhiều cơng trình nghiên cứu toán gán nhãn tự động Tuy nhiên Việt Nam, tốn cịn đƣợc đề cập đến cách hạn chế Từ định hƣớng cán hƣớng dẫn, vào phát triển ứng dụng toán này, học viên định lựa chọn đề tài: “Label placement is a source of many geometric optimization problems Even when labels are to be placed in fixed positions relative to point features these are typically NP-hard Since maps need labels, heuristics and efficient algorithms for identifying constraints and possible positions are needed.” – Application Challenges to Computational Geometry, CG Impact Task Force Report, pp 18 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Hà Minh Hải MỘT SỐ KỸ THUẬT GÁN NHÃN ĐỐI TƢỢNG TRONG ẢNH VÀ ỨNG DỤNG Ngành: Cơng nghệ thơng tin Chun ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƢỜI... Gán nhãn nút (b) Gán nhãn cạnh (c) Gán nhãn khu vực 14 Hình 1.4 (a) Gán nhãn (b) Gán nhãn gây hiểu nhầm 15 Hình 2.1 Bản vẽ hƣớng nơi nhãn đƣợc định vị kỹ thuật phù hợp cho kỹ thuật. .. lý ảnh 1.1.3 Một số vấn đề xử lý ảnh 1.2 Tổng quan toán gán nhãn 11 1.2.1 Giới thiệu toán 11 1.2.2 Mơ tả tốn gán nhãn cho đối tƣợng 12 Chƣơng MỘT SỐ KỸ THUẬT