Luận văn thạc sĩ xác định vùng tìm kiếm trên hình ảnh địa hình và ứng dụng

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Nguyễn Thị Chuyên XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM TRÊN HÌNH ẢNH ĐỊA HÌNH VÀ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên, 2017 ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Nguyễn Thị Chuyên XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM TRÊN HÌNH ẢNH ĐỊA HÌNH VÀ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN HUÂN Thái Nguyên, 2017 i LỜI CẢM ƠN ệ T TS N yễ V H â –T Đ yề C ệ M y â k ế nên k k y E ns n cịn ề ếu sót ế â y TS Nguyễn Văn Huân ề y ế E C Đ G ệ ệ T y yề kế y y â T T y ộ y y X è ộ ổ ũ k ó ũ ii LỜI CAM ĐOAN ộộ T ộ ế ó y k y ề Nộ ệ ệ ệ y Nộ không é ộ ũ Học viên thực Nguyễn Thị Chuyên iii LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ CÁI VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN MỞ ĐẦU C TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ ÀI TỐN XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM 1.1 K 1.1.1 X 1.1.2 C 1.1.3 Mộ 1.2 C 1.3 Tổ C MỘT SỐ KỸ THUẬT XÁC ĐỊNH VÙNG 2.1 P 2.1.1 N 2.1.2 M C 2.2 Kỹ 2.3 T 2.4 Kỹ 2.5 Kỹ MÁY KIẾM VÙNG AN TOÀN iv 3.1 K 3.1.1 L 3.1.2 V 3.2 P â 3.3 T 3.3.1 P 3.3.2 N 3.4 Mộ 3.5 Q y 3.5.1 T 3.5.2 T ề 3.5.3 Tìm 3.5.4 X 3.5.5 L CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM 4.1 C 4.2 Kế 4.2.1 Kế 4.2.2 Kế KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT UAV Unmanned Aerial Vehicles SLZ Safe Landing Zone MALE Medium Altitude Long Endurance MAV Micro Aerial Vihicles VTOL Vertical Take-Off and Landing ULE Ultra Long Endurance DF Dragon Fly UCAV Unmanned Combat Aerial Vehicles vi Hình H 1: Quá trình x 2: C Hình 1: Biế Hình 2: C H 3: H Hình 1: Global Hawk RQ4 (Northrop Grumman) Hình 2: Predator MQ-1 trang b tên l Hình 3: UAV Aerosonde Hình 4: UAV Cam-Copter S-100 Hình 5: UAV Cypher Hình 6: UAV Pointer Hình 7: UAV Micro Bat Hình 8: M c tiêu bay M94 Hình 9: M c tiêu bay M96-A Hình 10: M c tiêu bay M100 Hình 11: M c tiêu bay M100-CT Hình 12: M c tiêu bay M400-CT Hình 13: Quy trình tìm kiếm vùng h Hình 14: Quy trình x lý nh tìm kiếm vùng an tồn Hình 15: Ả Hình 16: V v i Sobel k ch b n Hình v 17: V i Sobel k ch b n Hình v 18: V i Laplace k ch b n Hình v 19: V i Blur k ch b n vii Hình (b) l 20: Kết qu c GaussianBlur Hình (b) l 21: Kết qu c Blur Hình H 22: Các vùng an tồn th c tế 23: S Hình 24: Kết qu Hình 25: Kết qu k ch b Hình 26: Kết qu Hình 27: Kết qu Hình 28: Kết qu Hình 29: Ảnh Ribs Hình 30: Kết qu h p k ch b Hình 1: Ả Hình 2: Các v trí an tồn t Hình 3: Hình Hình 4: V Hình 5: Ả Hình 6: Ảnh sau tìm biên ng d ng H Hình 7: Ả Hình 8: Ảnh cho biết v Hình 9: Kết qu Hình 10: Biể Hình 11: Biể Hình 12: Ả Hình 13: Kết qu Hình 14: Ảnh k ch b viii Hình 15: Ảnh hiển th v trí an tồn 57 Hình 16: Ả c b t tìm v trí an toàn t 58 Hình 17: Biể kết qu s ng cho k ch b n 59 Hình 18: Biể % so sánh th c v i thu ề xu t k ch b n 59 51 M ể Hình 4: Vị trí an tồn tối ưu trường hợp kịch 52 4.2 Kết đánh giá chƣơng trình thử nghiệm 4.2.1 Kết cho kịch Ả Hình 5: Ảnh đầu vào kịch Ả k H Hình 6: Ảnh sau tìm biên ứng dụng Hough 53 Đổ â Hình 7: Ảnh sau đổ màu C Kế ók Hình 8: Ảnh cho biết vị trí có khả an tồn 54 Kế kế Hình 9: Kết tìm kiếm vù Kế é V kế ây: Bảng 1: Bảng số liệu thể kết với thuật toán đề xuất cho kịch Nộ Tiêu chí Vị trí an tồn Vị trí khơng an tồn Tổng 55 Hình 10: Biểu đồ kết số lượng cho kịch (a) Hình 11: Biểu đồ % so sánh thực với thuật toán đề xuất kịch Kế ể ệ UAV ể 56 ế ệ ổ ề ể Đề 10 y ệ 29% 18 ể 4.2.2 Kết cho kịch Ả Hình 12: Ảnh đầu vào kịch Kế H Hình 13: Kết dị biên với ứng dụng Hough với kịch ó ể 57 Hình 14: Ảnh kịch sau đổ màu T ó ể Hình 15: Ảnh hiển thị vị trí an tồn 58 L Hình 16: Ảnh lược bớt tìm vị trí an Kế n xét Bảng 2: Bảng số liệu thể kết với thuật toán đề xuất cho kịch Nộ S Tiêu chí Vị trí an tồn Vị trí khơng an tồn Tổng 59 Hình 17: Biểu đồ kết số lượng cho kịch (a) Hình 18: Biểu đồ % so sánh thực với thuật toán đề xuất kịch V ễ k 60 ĩ ệ ể UAV ễ kó 61 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ KẾT LUẬN kỹ ộ L y ý ý UAV N T ệ ể -T Q ý ể ây : kế ệ yế k ềặ ề ý y ũ yk y yk ộ -T ể ộ kỹ S ý â -Đ T kỹ ý y C H kế ề ó ộ kể ệ y kỹ ộ ế - Xây ặ ệ Đ kế kế HƢỚNG PHÁT TRIỂN ó ể ỗ T UAV ó kẩ ộ Để â ẩ ộ ó ể kỹ T ế y ệ G G ph ẽ ó ề ể M ể UAV kế T ý ề k ế ế ề O f 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ N kỹ [2] L xuất Khoa học Kỹ thuật H [3] N yễ “Nghiên cứu kỹ thuật tra cứu ảnh, ứng dụng tra cứu loại dược liệu quý vùng rừng núi tỉnh Thái Nguyên”, 201 [4] N yễ [5] N yễ cứu xây dựng thư viện chuyên dụng xử lý ảnh nhận dạng đ yế ộ ệ 251 [6] Hai N.T L and its application in a number plate recognize system” ASE Science and Technology for Development, Vol.25, Issue 2, pp [7] G based shape descriptors” I pp 237 – 252 [8] S k M HV.y R (1993) “Image Processing, Analysis and Machine Vision” C [9] &H L UK NJ 193 – 242 Low A (1991), Introductory computer vision and image processing, McGRAW – HILL Book Company [10] R R f C S “S - f Machine Vision Conference, September 2003, vol 2, p 779–788 ” British 63 [11] D C A [12] T.T.H.T MICA Int Res Cent - Hanoi Univ Sci Technol., 2011 [13] T Patterson, S McClean, P Morrow, G Parr, Towards Autonomous afe Landing Site Identification from Colour Aerial Images, in: 2010 Irish achine Vision and Image Processing Conference, Cambridge Scholars Publishing, Ireland, 2010, pp 291-304 [14] T Patterson, S McClean, G Parr, P Morrow, L Teacy, J Nie, Integration of Terrain Image Sensing with UAV Safety Management Protocols, in: The Second International ICST Conference on Sensor Systems and Software, S-Cube 2010, Springer, Miami, Florida, USA, 2010, pp 36-51 [15] Sharp, C.S., Shakernia, O., Sastry, S.S "A Vision System for Landing an Unmanned Aerial Vehicle" Robotics and Automation, 2001 Proceedings 2001 ICRA IEEE International Conference on , vol.2, no., pp 1720-1727 vol.2, 2001 [16] A.C E.F A.M P.Z S.L “A Vision-Based Guidance System for UAV Navigation and Safe Landing using Natural Landmarks” J fI R Sy vol 57, Numbers 1-4 (2010), 233-257 [17] Bosch, S., Lacroix, S., Caballero, F "Autonomous Detection of Safe Landing Areas for an UAV from Monocular Images" Intelligent Robots and Systems, 2006 IEEE/RSJ International Conference on, pp.5522-5527, 9-15 Oct 2006 [18] Cesetti, A., Frontoni, "Autonomous Safe Landing E., Mancini, A., Zingaretti, P of a Vision Guided Helicopter" Mechatronics and Embedded Systems and Applications (MESA), 2010 IEEE/ASME International Conference on , vol., no., pp.125-130, 15-17 July 2010 [19] M L F z D L E P C & X L “Forced 64 Landing Technologies for Unmanned Aerial Vehicles : Towards Safer Operations.“ I T M L (E ) A V I -Tech, Kirchengasse, Austria, pp 415442 [20] Meingast, M., Geyer, C., Sastry, S "Vision Based Terrain Recovery for Landing Unmanned Aerial Vehicles" Decision and Control, 2004 CDC 43rd IEEE Conference on , vol.2, no., pp 1670-1675 Vol.2, 14-17 Dec 2004 [21] Mahmood, W., Shah, S "Vision Based Hazard Detection and Obstacle Avoidance for Planetary Landing" Nonlinear Dynamics and Synchronization, 2009 INDS '09 2nd International Workshop on , vol., no., pp.175-181, 20-21 July 2009 [22] Shakernia, O., Yi Ma; Koo, T.J., Hespanha, J., Sastry, S.S "Vision Guided Landing of an Unmanned Air Vehicle" Decision and Control, 1999 Proceedings of the 38th IEEE Conference on , vol.4, no., pp.4143-4148 vol.4, 1999 [23] Johnson, A., Montgomery, J., Matthies, L "Vision Guided Landing of an Autonomous Helicopter in Hazardous Terrain" Robotics and Automation, 2005 ICRA 2005 Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on , vol., no., pp 3966-3971, April 2005 [10] Bach Van Pham, Simon Lacroix, Michel Devy "Vision-based absolute navigation for descent and landing" Journal of Field Robotics, Volume 29, Issue 4, pages 627–647, July/August 2012 [24] Dongwoon Jeon, Kiho Cho, Doo-Hyun Kim "Vision- Based Autonomous Landing for Small-Scale Unmanned Rotorcraft" Object/Component/Service-Oriented Real-Time Distributed Computing Workshops (ISORCW), 2011 14th IEEE International Symposium on, vol., no., pp.274 280, 28-31 March 2011 ... CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Nguyễn Thị Chuyên XÁC ĐỊNH VÙNG TÌM KIẾM TRÊN HÌNH ẢNH ĐỊA HÌNH VÀ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY... Hình 1: Ả Hình 2: Các v trí an tồn t Hình 3: Hình Hình 4: V Hình 5: Ả Hình 6: Ảnh sau tìm biên ng d ng H Hình 7: Ả Hình 8: Ảnh cho biết v Hình 9: Kết qu Hình 10: Biể Hình 11: Biể Hình 12: Ả Hình. .. Hình 11: M c tiêu bay M100-CT Hình 12: M c tiêu bay M400-CT Hình 13: Quy trình tìm kiếm vùng h Hình 14: Quy trình x lý nh tìm kiếm vùng an tồn Hình 15: Ả Hình 16: