Tự động ghi nhón là một vấn đề rất khú khăn, vỡ vậy dựa trờn chẩn đoỏn để giải quyết nú, cú những trƣờng hợp cỏc phƣơng phỏp tốt nhất hiện cú khụng phải luụn luụn tạo ra một giải phỏp chấp nhận đƣợc hoặc đọc đƣợc ngay cả nếu cú. Hơn nữa, cú những trƣờng hợp khụng cú giải phỏp khả thi tồn tại. Cho một bản vẽ và nhón cú kớch thƣớc cố định cụ thể, sau đú nú cú thể là khụng thể gỏn nhón mà khụng vi phạm bất kỳ quy tắc cơ bản của gỏn nhón tốt (vớ dụ, gỏn nhón chồng lờn nhau, mức độ dễ đọc, phõn rừ ràng). Những trƣờng hợp này xuất hiện thƣờng xuyờn trong cỏc ứng dụng thực tế khi bản vẽ là dày đặc, nhón là quỏ khổ, hoặc sự phõn nhón phải đỏp ứng yờu cầu tối thiểu của ngƣời sử dụng (vớ dụ nhƣ cỡ chữ hoặc tựy chọn của việc đặt nhón).
Để giải quyết vấn đề ghi nhón mà giải phỏp tốt nhất chỳng ta cú thể cú hoặc là khụng đầy đủ hoặc khụng chấp nhận đƣợc ngƣời ta phải chỉnh sửa cỏc bản vẽ. Phƣơng phỏp này khụng thể đƣợc ỏp dụng vào bản vẽ đại diện cho bản đồ địa lý hoặc kỹ thuật mà cỏc hỡnh học cơ bản là cố định theo định nghĩa. Tuy nhiờn, cỏch bố trớ của một đồ thị vẽ đƣợc cú thể đƣợc thay đổi kể từ khi nú là kết quả của cỏc thuật toỏn đƣợc sử dụng để vẽ đồ thị.
Núi chung, cú thể cú hai cỏch tiếp cận thuật toỏn trong việc sửa đổi cỏch bố trớ của một bản vẽ đồ thị:
Sửa đổi cỏch bố trớ hiện cú của một bản vẽ đồ thị để nhƣờng chỗ cho cỏc vị trớ nhón.
Tạo một cỏch bố trớ mới của một bản vẽ đồ thị cú tớch hợp bố trớ và quỏ trỡnh ghi nhón.
Cỏc thuật toỏn chỉnh sửa một cỏch bố trớ hiện cú của một đồ thị vẽ để làm cho vị trớ đặt nhón đƣợc hiển thị. Cỏc thuật toỏn thay đổi một bản vẽ trực
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
giao hiện cú bằng cỏch chốn thờm khụng gian để thớch ứng với vị trớ của cỏc nhón cạnh đú sao cho khụng chồng chộo. Đầu tiờn, một phõn nhón cạnh đƣợc tớnh toỏn, nơi sự chồng chộo đƣợc cho phộp, bằng cỏch sử dụng kỹ thuật hiện cú. Sau đú, cỏc bản vẽ đƣợc sửa đổi bằng cỏch ỏp dụng một thuật toỏn thời gian đa thức dựa trờn kỹ thuật lƣu lƣợng tối thiểu để tỡm thờm khụng gian cần thiết để loại bỏ sự chồng chộo nhón, trong khi vẫn giữ sự biểu diễn trực giao của cỏc bản vẽ. Nhón chồng chộo đƣợc giải quyết bằng cỏch ỏp dụng một thuật toỏn dựa trờn cỏc kỹ thuật đƣợc sử dụng để tạo ra cỏc bản vẽ bố trớ lực lƣợng hƣớng. Nú lặp đi lặp lại di chuyển nhón để loại bỏ chồng chộo, trong khi vẫn giữ cỏc vị trớ tƣơng đối giữa chỳng càng gần những ngƣời trong bố trớ ban đầu càng tốt, và cạnh càng thẳng càng tốt.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Chƣơng 3
CÀI ĐẶT CHƢƠNG TRèNH ỨNG DỤNG 3.1. Bài toỏn
Luận văn sẽ tập trung vào vấn đề gỏn nhón cho cỏc đối tƣợng trờn ảnh tĩnh. Cỏc ảnh này phải tƣơng đối phong phỳ, cú hơn hai đối tƣợng trong một ảnh. Để củng cố phần lý thuyết đó đề cập, chƣơng trỡnh đƣợc cài đặt minh họa cho thuật toỏn gỏn nhón đó nờu ở chƣơng II, ỏp dụng cho đối tƣợng cụ thể, là ảnh bức ảnh bản đồ trƣờng Cao đẳng Cụng nghiệp và Xõy dựng. Bài toỏn đƣợc đặt ra nhƣ sau:
- Đầu vào: Một ảnh bản đồ của trƣờng Cao đẳng cụng nghiệp và xõy
dựng, với cỏc cỏc nhón đƣợc đỏnh dấu cho từng khu vực.
- Đầu ra: Vị trớ nhón hiển thị cho từng đối tƣợng sao cho mỗi nhón phải đƣợc đặt ở vị trớ tốt nhất cú thể (trong số tất cả cỏc nhón cú vị trớ chấp nhận đƣợc).
3.2. Chƣơng trỡnh
Để giải quyết bài toỏn gỏn nhón cho bản đồ trƣờng Cao đẳng Cụng nghiệp và Xõy dựng thỡ luận văn đó sử dụng cỏc kỹ thuật GFLP và NLP để thực hiện việc gỏn nhón cho cỏc đối tƣợng trong hỡnh vẽ. Cỏc thớ nghiệm trong luận văn này đƣợc tiến hành trờn mỏy tớnh với cấu hỡnh Core 2 Duo 2.4 GHz, 2Gb RAM, chƣơng trỡnh đƣợc viết trờn ngụn ngữ Visual C# phiờn bản 2010 của hóng Microsoft.
Về cơ bản thuật toỏn gỏn nhón cho một đối tƣợng trong bản đồ bao gồm cỏc bƣớc cơ bản sau:
Bƣớc 1 : Một tập hợp cỏc nhón cho mỗi đối tƣợng trong bức ảnh đƣợc chọn lọc. Một số vị trớ nhón chạm vào đối tƣợng tƣơng ứng của nú đó đƣợc
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
xỏc định. Trong hầu hết cỏc thuật toỏn một tập hữu hạn cỏc vị trớ nhón tiềm năng cú liờn kết với mỗi điểm, điển hỡnh là số lƣợng của tập này là bốn hoặc tỏm nhƣ minh hoạ trong hỡnh 2.2.
Bƣớc 2 : Loại bỏ bớt vị trớ, kớch thƣớc của tập vị trớ nhón khởi tạo cần phải ở mức tƣơng đối nhỏ do nú tỏc động đến hiệu quả của mọi thuật toỏn gỏn nhón. Mỗi nhón đƣợc bao quanh 1 hỡnh chữ nhật, vỡ vậy việc phỏt hiện cỏc nhón giao nhau cú thể hiểu là sự phỏt hiện chồng chộo của cỏc hỡnh chữ nhật. Cỏc vị trớ nhón song song với cỏc trục x, y, cú thuật toỏn thời gian đa thức để phỏt hiện chồng chộo, độ phức tạp O(nlogn + K) (n là số cỏc hỡnh chữ nhật, K là số cỏc vựng giao). Sau đú cỏc nhón bị chồng chộo nhiều sẽ đƣợc loại bỏ hoặc sẽ hiển thị ở vị trớ thớch hợp khỏc trong tập cỏc nhón tiềm năng.
Bƣớc 3: lặp lại bƣớc hai cho tới khi cỏc nhón đƣợc định vị trớ sao cho khụng cú sự chồng chộo nhau. Chọn vị trớ cho nhón bằng cỏch giải quyết biến thể của bài toỏn kết hợp, trong đú nhiều nhất chỉ một vị trớ nhón trong mỗi nhúm đƣợc lựa chọn.
3.3. Kết quả thực nghiệm
Dƣới đõy là hỡnh ảnh chạy thử nghiệm thuật toỏn gỏn nhón
Hỡnh 3.1. Hỡnh ảnh sau khi gỏn nhón cho bản đồ trường Cao đẳng Cụng nghiệp và Xõy dựng ở chế độ phúng to ảnh
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hỡnh 3.2. Hỡnh ảnh sau khi gỏn nhón cho bản đồ trường Cao đẳng Cụng nghiệp và Xõy dựng ở chế độ thu nhỏ ảnh.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
KẾT LUẬN
Xõy dựng hệ thống tự động gỏn nhón cú nhiều ứng dụng trong cỏc lĩnh vực nhƣ: nghiờn cứu, vẽ bản đồ địa lớ, đồ thị, nhận dạng chữ.... Trờn thế giới đó cú nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu, đề xuất thuật toỏn và xõy dựng hệ thống đƣa vào ứng dụng thực tế. Tuy nhiờn, ở Việt Nam đõy là một vấn đề vẫn cũn đang đƣợc nghiờn cứu, và cũn nhiều vấn đề cần quan tõm.
Với mục tiờu nghiờn cứu một số thuật toỏn của bài toỏn gỏn nhón, luận văn đó đạt đƣợc một số cỏc kết quả sau :
Trỡnh bày một số tƣ tƣởng để giải quyết bài toỏn gỏn nhón tổng quỏt, ỏp dụng cho gỏn nhón riờng cho cạnh, riờng cho điểm, cho cả cạnh và điểm, đối tƣợng cú nhiều nhón.
Trỡnh bày một số thuật toỏn dón nhón bờn trong bản đồ hay hỡnh vẽ hỡnh chữ nhật sử dụng đƣờng dẫn, một số giải thuật heuristic để chọn tập cỏc vị trớ tiềm năng, thuật toỏn kết hợp để loại bỏ bớt cỏc vị trớ nhón chồng chộo.
Cài đặt thử nghiệm chƣơng trỡnh cho thuật toỏn gỏn nhón đối tƣợng trong một bức ảnh bản đồ, hỡnh vẽ.
Tự thiết kế một chƣơng trỡnh demo sử dụng một trong cỏc kĩ thuật đó nghiờn cứu để kiểm chứng và thể hiện cỏc kiến thức đó nghiờn cứu, tỡm hiểu.
Kiến nghị và hƣớng nghiờn cứu tiếp theo
Trờn cơ sở lớ thuyết đó tỡm hiểu, nghiờn cứu và quỏ trỡnh chạy thử nhiệm chƣơng trỡnh minh họa cho thuật toỏn gỏn nhón đối tƣợng trong bức ảnh, luận văn đó đạt đƣợc một số kết quả nhất định. Tuy nhiờn để đỏp ứng đƣợc yờu cầu đƣa vào ứng dụng, thuật toỏn gỏn nhón đƣợc trỡnh bày trong luận văn này cũn cần nhiều cải tiến để xử lớ ảnh thực tế. Do đú, tụi cú một số kiến nghị và hƣớng nghiờn cứu tiếp theo nhƣ:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Phỏt triển cỏc thuật gỏn nhón cho điểm, cạnh trong một số trƣờng hợp cụ thể, vớ dụ gỏn nhón cú hỡnh dạng cong (trƣờng hợp gỏn nhón cho một cựng diện tớch). Tỡm hiểu gỏn nhón ngoài biờn của bản đồ hỡnh chữ nhật.
Xử lớ nhiễu ảnh. Ảnh đƣợc scan hay ảnh chụp cú thể bị nhiễu hay xoay ảnh. Tuy nhiờn thuật toỏn chƣa tớnh toỏn tới nhiễu ảnh cũng nhƣ chƣa xỏc định đƣợc hƣớng xoay của ảnh.
Phỏt triển cỏc thuật toỏn gỏn nhón biờn để xõy dựng ứng dụng cho vẽ bản đồ, đồ thị, tớnh toỏn đến cỏc trƣờng hợp nhƣ dỏn đa nhón cho một đối tƣợng, đƣờng dẫn cú thể chạy theo phƣơng chộo.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt:
[1] Phạm Việt Bỡnh, Đỗ Năng Toàn, Giỏo trỡnh xử lý ảnh, Khoa Cụng nghệ thụng tin - Đại học Thỏi Nguyờn, 2007.
[2] Đỗ Năng Toàn, Nghiờn cứu một số phương phỏp biểu diễn hỡnh dạng
và ứng dụng trong nhận dạng ảnh, Luận ỏn tiến sĩ, 2001.
[3] Phạm Việt Bỡnh, Phỏt triển kỹ thuật dũ biờn, phỏt hiện biờn và ứng dụng, Luận ỏn tiến sĩ khoa học, 2006.
Tiếng Anh
[4] J. Christensen, J. Marks, and S. Shieber, 1995. An empirical study of algorithms for Point Feature Label Placement. ACM Trans. on
Graphics, 4(3):203–232.
[5] K. G. Kakoulis and I. G. Tollis, 2006. Algorithms for the Multiple Label Placement Problem. Computational Geometry, 35(3):143–161.
[6] K. G. Kakoulis and I. G. Tollis, 1998. An Algorithm for Labeling Edges of Hierarchical Drawings. In G. Di Battista, editor, Graph
Drawing (Proc. GD’97), volume 1353 of Lecture Notes in Computer Science, pages 169–180. Springer-Verlag.
[7] L. R. Ebinger and A. M. Goulete, 1990. Noninteractive automated names placement for the 1990 decennial census. Cartography and
Geographic Information Systems, 17(1):69–78.
[8] R. E. Tarjan,1983. Data Structures and Network Algorithms, volume 44 of CBMS-NSF Regional Conference Series in Applied Mathematics. Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia, PA.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
[9] S. Doddi, M. V. Marathe, A. Mirzaian, B. M. Moret, and B. Zhu, 1997. Map Labeling and Its Generalizations. In Proc. 8th ACM-
SIAM Sympos. Discrete Algorithms, pages 148–157.
[10] S. Zoraster, 1990. The solution of large 0-1 integer programming problems encountered in automated cartography. Operation
Research, 38(5):752–759.
[11] U. Dogrusoz, K. G. Kakoulis, B. Madden, and I. G. Tollis, 2007.
On Labeling in Graph Visualization. Special Issue on Graph Theory
and Applications, Information Sciences Journal, Vol. 177/12, 2459- 2472, 22.
[12] Tollis, Kakoulis,