Qua khảo sát thực tế và một số các phương pháp hình thái học kinh điển và cải tiến, thuật toán đếm đối tượng có ảnh dính nhau dùng hình thái học có định hướng OM-Oriented Morphology đã được đưa ra như sau:
Thuật toán hình thái học có định hướng:
Đầu vào: Ảnh các đối tượng chạm nhau
Đầu ra: Số đối tượng đếm được sau khi đã tách 1) Bắt đầu.
2) Thu ảnh, tăng cường chất lượng ảnh.
3) Chuyến sang ảnh nhị phân. Tính diện tích trung bình cơ bản của ảnh một đối tượng cần đếm Scb trên ảnh nhị phân này.
4) Xóa các đối tượng có diện tích nhỏ S < Scb là diện tích cơ bản của một đối tượng (ví dụ diện tích cơ bản của một hồng cầu trong ảnh cụ thể đang xét là 50 pixel).
5) Đếm N1 đối tượng có S Scb của 1 đối tượng.
6) Xóa N1 đối tượng có S Scb của 1 đối tượng
7) Lặp với từng nhóm đối tượng còn lại trong ảnh có S 2 Scb: {
7.1. Tìm biên các nhóm có có S 2 Scb.
7.2. Xác định theo hướng Y-Y, Y-X, X-X, X-Y vị trí các điểm thắt so với gốc tọa độ ảnh.
7.3. Thực hiện hình thái học có hướng tại các điểm đã đánh dấu.
7.4. Đếm N2 đối tượng có S Scb của 1 đối tượng.
đếm ở 7.4).
7.6. Xác định số đối tượng còn lại có S 2 Scb. Lấy diện tích của các đối tượng còn lại này chia cho Scb của 1 đối tượng để có số đếm N3. }
8. Trả về tổng số đối tượng N=N1+N2+N3. Trong đó:
N1 là số đối tượng có S Scb sau bước 5.
N2 là số đối tượng có S Scb sau bước 7.4.
N3 là số đối tượng trong nhóm có S 2 Scb sau bước 7.6 8. Kết thúc:
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trong chương 2 các vấn đề đếm đối tượng đã tách rời và một số phương pháp tách đối tượng đã được khảo sát như dùng hình thái học kinh điển, dùng Biến đổi khoảng cách kết hợp biến đổi watershed Phương pháp hình thái học có định hướng đã được đưa ra để ứng dụng tách các đối tượng có ảnh dính nhau.
ỨNG DỤNG XỬ Lí ẢNH ĐẾM CÂY THẫP QUA ẢNH ĐẦU Bể 3.1 Cơ sở chọn thuật toán và nhu cầu thực tế
Nhu cầu đếm các đối tượng có rất nhiều trong thực tiễn. Đếm thủ công bằng mắt là một phương pháp tự nhiên, đã có lâu đời. Nhưng ngày nay việc đếm thủ công đã không còn đáp ứng được nữa do tốc độ xuất hiện và tồn tại các đối tượng cần đếm rất nhanh, do số lượng đối tượng cần đếm vô cùng lớn, do các đối tượng trong nhóm dính hoặc chồng lấn lên nhau. Với các đối tượng xuất hiện có quy luật như sản phẩm trên dây chuyền sản xuất người ta có thể dùng các bộ cảm biến kết hợp máy tính hoặc các bộ vi xử lý để đếm. Có nhiều loại cảm biến có thể dùng cho nhu cầu phát hiện đếm như cảm biến hồng ngoại, điện dung, ánh sáng, siêu âm, …Tuy nhiên có nhiều bài toán đếm không thể áp dụng các mô hình đếm dùng sensor.
Khó khăn phải giải quyết khi đếm bằng xử lý ảnh là độ chính xác khi đếm với các ảnh có đối tượng chạm hay chồng lấn với nhau. Độ chính xác hiện nay đa số các trường hợp chưa đạt mức tuyệt đối,
Dùng hình thái học kinh điển (dùng erosion nếu ảnh là trắng và nền là đen hoặc dilation nếu ngược lại).
Nhược điểm của phương pháp này là nếu không khống chế được số lần lặp thì ảnh của đối tượng sẽ bị giảm kích thước dần và có thể đến bằng 0 (mất đối tượng) dẫn đến kết quả đếm sai.
Gradient Morphology là kiểu hình thái học có định hướng Hai đặc điểm của hình thái học gradient là hướng và độ lớn. Như vậy các toán tử morphological gradient chỉ có tác dụng làm nổi biên trong các trường hợp độ sáng nền tối hơn hoặc sáng hơn đối tượng. Với nhu cầu chia tách các đối tượng dính nhau trên ảnh thì không có tác dụng.
Dùng biến đổi khoảng cách (DT – Distance Transform) kết hợp watershed Trong luận văn trình bày một phương pháp dùng để thực hiện hình thái học định hướng (Oriented Morphology – OM) căn cứ vào đặc điểm cụ thể của mỗi ảnh để đưa ra hướng thực hiện hình thái học nhằm mục đích tách các đối tượng trong ảnh bị chạm nhau ra để đếm cho chính xác.
Chúng ta quy ước các hướng trong ảnh như hình 2.31 trang 38
mà ảnh của chúng có sự tiếp xúc giữa các đối tượng như đếm hồng cầu, tế bào đã nói ở trên. Học viên đã thử nghiệm phương pháp cho một ứng dụng trong thực tế là đếm số lượng cây thép trong một bó thép từ ảnh của đầu bó thép. Đặc điểm cơ bản của ảnh đầu các bó thép là các đầu cây thép không thể chồng lấn lên nhau được nên ảnh của chúng chỉ có thể dính nhau mà không chờm lên nhau được.
Phương pháp trình bày trong luận văn bằng cách tìm ra các điểm thắt để sử dụng hình thái học có định hướng nhằm tách các đối tượng dính nhau ra. Phương pháp đã được thực nghiệm trên ảnh của đầu các bó thép và đã cho độ chính xác ứng dụng được trong thực tế nếu các đầu bó bằng nhau. Với các đầu bó thép không bằng nhau độ chính xác chưa đạt 100%. Để khắc phục có thể dùng biện pháp hỗ trợ cơ khí vỗ cho bằng đầu các bó thép để có thể thu được các ảnh đầy đủ. Phương pháp này cũng có thể áp dụng với các trường hợp cần đếm các đối tượng khác nói chung không phải là cây thép khi ảnh của chúng cũng dính nhau.
Ảnh được chụp bằng loại máy ảnh kỹ thuật số SONY có độ phân giải thường 10 Mega pixel, ống kính tiêu cự 50 mm với ánh sáng thường, không đèn. Sau đó ảnh được đem xử lý. Số ảnh xử lý với mỗi loại đường kính () khác nhau là 50 ảnh khác nhau.
Các nhà máy cán thép hiện nay đang sản xuất một số ít các loại thép chế tạo và một số thép tấm còn chủ yếu là thép xây dựng với hai loại chính là thép cây và thép cuộn. Các cuộn thép cây đường kính dây thép từ 5.5 đến 16. Trọng lượng từ khoảng 400kg đến 2000kg. Đường kính các cây thép từ 10 đến 51 Một cây thép cây có chiều dài 11.7m (460 inch). [Quy cách sắt thép xây dựng 02/2020]
Hình 3.1 Thép xây dựng a) dạng cây b) dạng cuộn
Bảng 3.1 Quy cách thép cây cường lực (thép cây có vằn)
Đường
kính Chiều dài m/cây
Khối lượng (kg/m)/mét
Khối lượng
(kg/cây)/cây Số cây/bó Khối lượng (tấn)/bó
D 10 11,7 0,617 7,22 300 2,165
D 12 11,7 0,888 10,39 260 2,701
D 14 11,7 1,210 14,16 190 2,689
D 16 11,7 1,580 18,49 150 2,772
D 18 11,7 2,000 23,40 115 2,691
D 20 11,7 2,470 28,90 95 2,745
D 22 11,7 2,980 34,87 76 2,649
D 25 11,7 3,850 45,05 60 2,702
D 28 11,7 4,840 56,63 48 2,718
D 32 11,7 6,310 73,83 36 2,657
D 35 11,7 7,550 88,34 30 2,650
D 36 11,7 7,990 93,48 28 2,617
D 38 11,7 8,900 104,13 26 2,707
D 41 11,7 10,360 121,21 22 2,666
D 43 11,7 11,400 133,38 20 2,667
D 51 11,7 16,040 187,67 15 2,815
+ Từ đường kính D10, D12, D14, D16, D18, D20, D22, D25, D28, D32, D35, D36, D38, D4, D43, D51.
Mác thép SD295A: dùng cho các công trình xây dựng, dân dụng.
Mác thép SD390 (thép cường độ cao) dùng trong các công trình xây dựng như cao ốc, cầu đường, các công trình nhà máy thuỷ điện.
Mác thép 460.
Tiêu chuẩn của Nhật: JIS G3112-2004 / ASTM A615/A615M-96a.
Kích thước: chiều dài của các loại thép gân: 11.7 m/cây.
Bảng 3.2 Quy cách thép tròn trơn
Đường
kính Chiều dài
khối lượng/mét
(kg/m)
khối lượng/cây
(kg/cây)
Số cây/bó khối lượng/bó (tấn)
D 14 12 1,208 14,496 138 2,000
D 16 12 1,579 18,948 106 2,008
D 18 12 1,998 23,976 84 2,013
D 20 12 2,466 29,592 68 2,012
D 22 12 2,984 35,808 56 2,005
D 25 12 3,854 46,248 44 2,034
D 30 12 5,549 66,588 30 1,997
D 32 12 6,313 75,756 28 2,121
D 36 12 7,990 95,880 22 2,109
D 38 12 8,903 106,836 20 2,136
D 40 12 9,865 118,380 18 2,130
1 Mác thép
Tương đương thép Nhật Bản theo chuẩn JIS:
G3101 – SS400
2 Đường 14mm/ 16mm/ 18mm/
kính 20mm/ 22mm/ 25mm
3 Chiều dài với đường
dài 8,6 m kính 16mm/
18mm
với đường dài 6,0 m kính 20mm/
22mm/
25mm
4 Đóng bó Cột 4 mối, trọng lượng khoảng 1,6 tấn thanh
Trong khi sản xuất trên dây chuyền cán nóng các phôi thép thường là dạng vuông kích thước 100x100, 125x125, 150x150 được nung trong lò điện sau đó đưa qua các máy cán với các khuôn cán nhỏ dần đến các kích thước đường kính D51,…, 20,…, 10, 8, 6. Do dung sai chế tạo (sai số trong khi cán do khuôn mòn, tốc độ trục cán thay đổi, chất liệu phôi cán không đồng nhất) nên không thể có các sản phẩm thép được cán ra có đường kính chính xác 100% như đã định dẫn đến các tham số kg/m và kg/cây thép cũng không thể chính xác 100% con số này có thể lớn hơn hay nhỏ hơn quy chuẩn. Do đó để biết số cây / tấn không thể lấy trọng lượng tổng cộng chia cho trọng lượng một cây. Nếu làm như vậy thì khi số tổng trọng lượng càng lớn thì sai số số cây càng lớn.
Trong hai loại thép này với thép tròn trơn thì việc đếm đầu bó dễ dàng hơn do hình dạng trong ảnh của chúng tròn đều. Với các cây thép cường lực thì ảnh của chúng ở đầu bó không đều và không trơn do bản thân cấu tạo của chúng nên qua các phép biến đổi sẽ bị thay đổi hình dạng khá nhiều.
Hình 3.4 Đầu thép thanh tròn và thép thanh cường lực
Trung – Thái Nguyên
Hình 3.6 Hệ thống đếm thép 2 Camera của của dây chuyền cán Thái Trung (Thái Nguyên) sử dụng công nghệ DANIEL
Hình 3.7 Dây chuyền cán NasteelVina sử dụng đếm thủ công
LTD Sai số 0.7 % b) ảnh trên chương trình xử lý [11].
Sau khi có số đếm (thủ công hoặc tự động) các số đếm này được đưa vào chương trình in mã vạch để quản lý.
Hình 3.9 Đưa số đếm vào chương trình mã vạch để quản lý
Các đại lý bán lẻ do hai nhu cầu chính là 1) nhu cầu quản lý thất thoát khi vận chuyển và 2) nhu cầu bán lẻ tại cửa hàng lại cần số liệu chính xác số cây/bó là 100%. Các hệ thống cán tại các nhà máy cán thép hiện nay đang sử dụng hai loại hình đếm là dùng cơ cấu cơ khí và dùng camera (hệ thống của DANIEL – Ytalya).
Không thể sử dụng các sensor để làm đầu vào các bộ đếm điện tử vì cường độ nhiễu công nghiệp tại các nhà máy rất lớn (có thể đến 120V) gây “treo” hệ thống đếm.
Các hệ thống đếm cơ khí có ưu điểm chính xác nhưng lại mau hỏng. Các hệ thống
này rừ ràng khụng đỏp ứng được với cỏc đại lý là khõu phõn phối cuối cựng đến người sử dụng. Giải pháp của các nhà máy hiện nay là đành phải thuê nhân công đếm thủ công. Tuy vậy nhân công đếm cũng không hoàn toàn chính xác do những lơ đãng do sức khỏe, do có thể phân tâm trong khi làm việc.
Một nhu cầu nữa trong đếm thép cây là nhiều cơ sở cán nhỏ không thuê người đếm và chỉ bán theo trọng lượng (tấn). Để quản lý các bó thép mua của các cơ sở này các đại lý cũng cần có một thiết bị nhanh chóng đếm được số cây thép trong bó.