Slide Ứng dụng xử lý ảnh trong điều khiển

Giáp
Được
Thành

02/14/16

Giáo viên hướng dẫn : Ts. Nguyễn Văn
Ks. Đoàn Thế Thảo
Ks. Bùi Quang
Giáo viên phản biện : Ths. Từ Diệp Công
XU LY ANH

Sinh viên thực hiện : Vương Ngọc Dũng

1


Nội dung báo cáo
Tổng quan về xử lý ảnh.
Chức năng của hệ thống xử lý ảnh.
Ứng dụng xử lý ảnh trong điều
khiển.

02/14/16

XU LY ANH

2


Tổng quan về xử lý ảnh

Đề tài “Ứng dụng
xử lý ảnh trong điều
khiển” sẽ cố gắng
hiện thực các kết
quả lý thuyết này
thông qua việc điều
khiển một Robot tự
hành tránh các vật
cản trong khi di
chuyển đến đích.
02/14/16

XU LY ANH

3

P


Tổng quan về xử lý ảnh
 Ưu điểm:
– Có được biên dạng liên tục của vật thể.
– Có thể phân loại được các vật thể khác
nhau dựa trên hình dáng và màu sắc.
– Có thể phát hiện và phân tích các chuyển
động.
– Giải quyết được bài toán 3D.
– Có tính tương tác tốt với con người.

02/14/16

XU LY ANH

4


Tổng quan về xử lý ảnh
 Nhược

điểm:

– Đòi hỏi máy tính tốc độ cao.
– Quá trình xử lý phức tạp nên dễ phát sinh
lỗi.

02/14/16

XU LY ANH

5

P


Chức năng của hệ thống xử lý ảnh

 Một

hệ thống xử lý ảnh có thể thực
hiện các nhiệm vụ sau:

– Thu nhận, lưu trữ và hiển thò ảnh.
– Tăng cường chất lượng ảnh.
– Biến đổi ảnh sang không gian khác.
– Phân tích ảnh, nhận dạng ảnh.
– Nén ảnh
02/14/16

XU LY ANH

6

P


Ứng dụng xử lý ảnh trong điều khiển

 Hai

bài toán được nghiên cứu:

– Bài toán tónh: xử lý ảnh từ Camera đặt
ngoài Robot để đưa ra đường di chuyển
theo tiêu chuẩn là ngắn nhất.
– Bài toán động: xử lý ảnh động từ Camera
và đưa ra tiên đoán về q đạo di chuyển.

02/14/16

XU LY ANH

7

P


Bài toán tónh


Bước 1: thu nhận ảnh từ Camera.

WebCAM D-Link

02/14/16

XU LY ANH

8


Bài toán tónh


Bước 2: tiền xử lý ảnh

Chuyển đổi qua
mức xám

02/14/16

XU LY ANH

9


Baøi toaùn tónh

Ñieàu chænh
Histogram

02/14/16

XU LY ANH

10


Baøi toaùn tónh

Loïc Median

02/14/16

XU LY ANH

11


Baøi toaùn tónh

Open (Morphology)

02/14/16

XU LY ANH

12


Baøi toaùn tónh

Threshold

02/14/16

XU LY ANH

13


Baøi toaùn tónh

Phöông phaùp
Canny

02/14/16

XU LY ANH

14

Bài toán tónh

Làm tốt ảnh và
loại bỏ Robot

02/14/16

XU LY ANH

15


Bài toán tónh
 Bước

3: thiết lập đường đi ngắn nhất:
1.Dùng phương pháp Thinning (ZhangSue).
2.Dùng giải thuật Breadth first Search
(BfS).

02/14/16

XU LY ANH

16


Bài toán tónh
– Giải thuật (BfS):

1. Đặt xx = 0;

2. Từ điểm khởi đầu tìm tất cả các điểm nền liên thông 8 của
điểm đó.
3. Lưu các điểm vào Stack1, đánh số các điểm này bằng xx.
4. x++
5. Lặp lại bước 2 với tất cả các điểm trong Stack1 và lưu các điểm mới này vào
Stack2
6.Copy Stack2 vào Stack1 và lặp lại bước 3.
7. Giải thuật kết thúc khi Stack2 trống.
8. Đặt xx = giá trò tại điểm đích.
9. Tìm 1 trong 8 điểm liên thông của điểm đích có giá trò bằng
xx-1
10. Đánh dấu điểm vừa tìm được.
11. Giảm xx , thay điểm đích bằng điểm vừa tìn được và lặp lại
bước 9.
12. Giải thuật kết thúc khi xx bằng 0.

02/14/16

XU LY ANH

17


Bài toán tónh
 Bước

4: sau khi
có đường di

chuyển
trên
ảnh, ta tiến
hành
Vector
hóa các đường
này.
02/14/16

XU LY ANH

18


Bài toán tónh
 Bước

5: làm tốt
đường di chuyển

02/14/16

XU LY ANH

19


Bài toán tónh
– Giải thuật làm tốt đường di chuyển:
• 1. Xuất phát từ vò trí Robot, tìm độ dài lớn nhất giữa đỉnh

hiện tại và đỉnh kế cận.
• 2. Nếu độ dài này lớn hơn một giá trò Exp (chọn trước) thì
xác nhận đỉnh hiện tại và đỉnh kế cận rồi quay lại bước 1 với
vò trí Robot là vò trí kế cận.
• 3. Nếu bé hơn thì lưu lại đỉnh kế và tìm đỉnh tiếp theo. Quá
trình tìm này kết thúc khi tìm được đỉnh có độ dài lớn hơn
Exp.
• 4. Tiến hành xấp xỉ các đỉnh vừa lưu sau đó quay lại bước 1
với tọa độ Robot là đỉnh cuối cùng vừa tìm được.

02/14/16

XU LY ANH

20


Bài toán tónh
 Bước

6: xuất kết
quả này cho mạch
vi xử lý 8051 để
điều khiển Robot
và dùng Camera
để hồi tiếp vò trí
hiện
tại
của
Robot.

02/14/16

Đoạn video minh họa

XU LY ANH

21

P


Bài toán tónh
 Giới

thiệu mô hình:

– Hộp điều khiển gồm: mạch
vi xử lý 8051 giao tiếp nối
tiếp với máy tính, mạch
driver cho động cơ Step,
mạch phát sóng vô tuyến
49MHz.
– Khung đỡ Camera.
– Robot tự hành.
– Sơ đồ mạch.
02/14/16

XU LY ANH

22

P


Bài toán động
 Để

giải quyết bài toán động ta phải
thực hiện hai bước lớn sau:
– Sử dụng phương pháp trừ ảnh liên tiếp để
xác đònh chuyển động.
– Sử dụng phương pháp bình phương bé nhất
để suy ra phương trình chuyển động.

02/14/16

XU LY ANH

23


Baøi toaùn ñoäng
 Phöông

phaùp
Background
Subtract

02/14/16

XU LY ANH

24

P


Bài toán động
 Hệ

phương trình dùng để xác đònh phương
trình đường thẳng trong phương pháp bình
phương bé nhất:
n
n
 n
2
a
.
x
+
b
.
x
∑
i = ∑ xi . yi
 ∑ i
 i =1
i =1
i =1


n
n
n.a + b. x =
yi
∑
∑
i

i =1
i =1

02/14/16

XU LY ANH

25