1 .3Tổng quan về Mobile Robot lau sàn sử dụng xử lý ảnh
2.4 Lý thuyết về ảnh số và xử lý ảnh
2.4.9 Kỹ thuật lọc số-làm trơn nhiễu
Cơ sở lý thuyết của kỹ thuật lọc số là dựa trên tính dư thừa thơng tin khơng gian: các pixel lân cận có thể có cùng hoặc gần cùng một số đặc tính. Hơn nữa, nhiễu có thể coi như sự đột biến của một điểm ảnh so với các điểm lân cận.
Một trong những khó khăn chính trong các phương pháp làm trơn nhiễu là nó làm mờ các đường biên và các chi tiết sắc nét của ảnh (vì chúng tương ứng với thành phần tần số cao của ảnh, khi cho ảnh qua bộ lọc thơng thấp thì khơng chỉ có nhiễu bị loại trừ mà thành phần tần số cao của ảnh cũng bị suy hao).
Lọc trung vị (Median Filter) có ưu điểm là lọc nhiễu nhưng không làm mờ
ảnh [9]. Lọc trung vị là một kĩ thuật lọc phi tuyến (non-linear), nó khá hiệu quả đối với hai loại nhiễu: nhiễu đốm (speckle noise) và nhiễu muối tiêu (salt-pepper noise). Kĩ thuật này là một bước rất phổ biến trong xử lý ảnh.
Ý tưởng chính của thuật tốn lọc trung vị như sau: ta sử dụng một cửa sổ lọc (ma trận 3x3) quét qua lần lượt từng điểm ảnh của ảnh đầu vào input. Tại vị trí mỗi điểm ảnh lấy giá trị của các điểm ảnh tương ứng trong vùng 3x3 của ảnh gốc "lấp" vào ma trận lọc. Sau đó sắp xếp các điểm ảnh trong cửa sổ này theo thứ tự (tăng dần hoặc giảm dần tùy ý).
Cuối cùng, gán điểm ảnh nằm chính giữa (trung vị) của dãy giá trị điểm ảnh đã được sắp xếp ở trên cho giá trị điểm ảnh đang xét (điểm ảnh lân cận) của ảnh đầu ra.
35
Hình 2.20 : Tìm pixel trung vị trong cửa sổ lọc
Sơ lược một cách ngắn gọn các bước của giải thuật:
1. Quét cửa sổ lọc lên các thành phần của ảnh gốc; điền các giá trị được quét vào cửa sổ lọc.
2. Lấy các thành phần trong của sổ lọc để xử lý.
3. Sắp xếp theo thứ tự các thành phần trong cửa sổ lọc. 4. Lưu lại thành phần trung vị, gán cho ảnh output.
Trung vị m của một chuỗi các giá trị là một giá trị sao cho một nửa các giá trị trong chuỗi nhỏ hơn m và một nửa lớn hơn m. Cửa sổ lọc luôn chứa 1 số lẻ các phần tử - pixel.
36
CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ PHẦN CƢ́NG VÀ PHẦN MỀM
3.1 Tởng quan mơ hình phần cƣ́ng
Hình 3.1: Tởng quan mô hình phần cƣ́ng mobile robot tránh vâ ̣t cản
3.1.1 Mobile robot
Robot được thiết kế nhỏ gọn và đơn giản với mục tiêu đặt ra là một mơ hình để ứng dụng thuật tốn xử lý ảnh.
37 Mơ hình robot gồm 3 bánh với hai bánh chủ động nằm sau và một bánh gắn với động cơ RC Servo ở phía trước giúp thuận lợi cho giải thuật điều khiển robot vì quá trình hoạt động của robot đòi hỏi phải điều chỉnh góc lệch rất nhiều.Vật liệu làm khung cho robot là nhựa mica, ưu điểm là được bán phổ biến, rất dễ dàng cho việc thiết kế và gia công.
38
Hình 3.4: Hình chiếu bằng
Hình 3.5: Hình chiếu đứng
3.1.2 Camera
Nhóm sử dụng loại webcam Huyndai HD thay vì camera. Webcam được giao tiếp với máy tính, chụp ảnh và gửi ảnh cho máy tính xử lý, tìm vị trí robot, vị trí vật cản và xác định quỹ đạo đường đi.
39 Đặc điểm:
Tương thích với mọi hệ điều hành như Windows NT, 98, ME, 2000, 2003, XP, VISTA, WIN 7, WIN 8…
Đọ phân giải tối đa 1280*960. Kết nối bằng cồng USB 2.0. Pixels 5MP.
Bộ cảm biến CMOS.
Xoay 360 độ, tích hợp sẵn microphone.
Camera được gá trên gá đỡ ở độ cao trên 4m. Tầm quan sát của Camera là trên 2m2
3.1.3 Máy tính
Máy tính đảm nhận việc thu nhận hình ảnh từ camera, tiến hành chạy chương trình xử lý để phát hiện vị trí Robot và vật cản. Từ thơng tin đó sẽ tiến hành tính tốn, đưa ra quỹ đạo đường đi và xuất tín hiệu tương ứng điều khiển Robot thơng qua sóng Bluetooth.
3.1.4 Module bluetooth
Module bluetooth[8] được sử dụng là module thu phát HC05. Module bluetooth được sử dụng để giao tiếp giữa máy tính và Robot.Module được gắn trên Mobile Robot, sẽ nhận và gửi dữ liệu với máy tính.Tín hiệu nhận được từ module sẽ truyền cho PIC, PIC điều khiển robot chạy theo quỹ đạo.
Hình 3.8 : Sơ đồ chân HC05
Các thơng số, đặc điểm
40
Module có 2 chế độ làm việc (có thể lựa chọn chế độ làm việc bằng cách thay đổi trạng thái chân 34 KEY, tự động kết nối hoạc đáp ứng theo lệnh. Khi làm việc ở chế độ đáp ứng theo lệnh, có thể gửi các lệnh AT để giao tiếp với module.
Module HC05 có thể nhận 1 trong 3 chức năng: Master, Slave, Loopback (có thể lựa chọn các chức năng bằng lệnh AT).
Giao tiếp với module bằng giao tiếp nối tiếp không đồng bộ qua hai đường RX và TX, vì vậy có thể sử dụng PC với chuẩn RS232 hoặc các dòng vi điều khiển để giao tiếp.
Muốn module hoạt động theo chế độ tự động kết nối thì chân KEY phải ở trạng thái Floating ( không kết nối ).
Muốn module hoạt động theo chế độ đáp ứng thep lệnh thì ban đầu chân KEY ở mức 0 sau đó lên mức 1. Lúc này có thể dùng các lệnh AT để giao tiếp.
Hình 3.9 : Module HC05 đã ra chân