Ứng dụng xử lý ảnh điều khiển đèn tín hiệu giao thông tại nút giao thông

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
------------------o0o------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH ĐIỀU KHIỂN
ĐÈN GIAO THỐNG TẠI NÚT GIAO
THƠNG

GVHD: ThS. Võ Đức Dũng
SVTH: Nguyễn Hồn Hảo
Huỳnh Ngọc Giang

Tp. Hồ Chí Minh - 12/2019

15141148
15141140


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
------------------o0o------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH ĐIỀU KHIỂN
ĐÈN GIAO THỐNG TẠI NÚT GIAO
THÔNG
GVHD: ThS. Võ Đức Dũng
SVTH: Nguyễn Hoàn Hảo
MSSV: 15141148
SVTH: Huỳnh Ngọc Giang
MSSV: 15141140

Tp. Hồ Chí Minh - 12/2019


NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

Nguyễn Hoàn Hảo
Huỳnh Ngọc Giang
Kỹ thuật Điện Tử Truyền Thơng
Đại học chính quy
2015

MSSV: 15141148
MSSV: 15141140
Chuyên ngành:
Mã ngành:
01

Hệ đào tạo:
Mã hệ:
01
Khóa:
Lớp: 15141DT1A
15141DT2B
I. TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG
TẠI NÚT GIAO THÔNG
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
-

Matlab phiên bản R2017a.

-

Vi điều khiển Arduino Mega 2560.

-

4 video đầu vào.

2. Nội dung thực hiện:
Xây dựng hệ thống đèn giao thông tự động dựa trên việc đếm đối tượng qua
hình ảnh. Đầu vào là từ video chứa các đối tượng là phương tiện giao thơng nói
chung. Kết quả đếm được sẽ được gửi xuống vi điều khiển là Arduino Mega 2560 để
điều khiển 4 cột đèn giao thông mơ hình. Nhóm chúng em sẽ thực hiện các nội dung
như sau:
 Nội dung 1: Tìm hiểu và nghiên cứu về phần mềm matlab, kit Arduino Mega
2560, cách kết nối Arduino với matlab, xây dựng thư viện cho Arduino.

 Nội dung 2: Tìm hiểu các thuật tốn phát hiện vật thể, phương tiện giao thơng.
 Nội dung 3: Tìm hiểu, nghiên cứu, xây dựng quá trình xử lý ảnh đầu vào.
 Nội dung 4: Thiết kế, xây dựng hệ thống đếm phương tiện qua ảnh, lập trình
giao diện sử dụng để thu thập dữ liệu và gửi dữ liệu xuống kit Arduino.
 Nội dung 5: Thiết kế mơ hình thành phẩm.
 Nội dung 6: Đánh giá kết quả thực hiện.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
06/09/2019
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
25/12/2019
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Võ Đức Dũng.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Hoàn Hảo

Lớp: 15141DT2B
MSSV: 15141148
Họ tên sinh viên 2: Huỳnh Ngọc Giang
Lớp: 15141DT1A
MSSV: 15141140
Tên đề tài: ỨNG DỤNG XỬ LÍ ẢNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG TẠI
NÚT GIAO THÔNG.
Xác nhận
Tuần/ngày
Nội dung
GVHD
1
Nhận đề tài, tìm hiểu đề tài.
(26/8 – 08/9)
2
Tìm hiểu hoạt động arduino và matlab.
(11/9 – 17/9)
3-4-5
Tìm hiểu các hàm cơ bản sử dụng
(18/9 – 7/10)
5-6-7
(7/10 – 21/10)
8-9-10
(21/10 – 10/11)
11-12-13
(11/11 – 2/12)
15
(3/12 – 18/12)
16
19/10/2019

Tìm hiểu các thuật tốn xử lý ảnh đầu vào.
Lựa chọn linh kiện.
Xây dựng cách giao tiếp giữa vi điều khiển và led
7 đoạn đôi, led đơn.
Viết lưu đồ chương trình.
Tiến hành viết chương trình .
Xây dựng mơ hình.
Kiểm tra, viết báo cáo,kiểm tra phần cứng.
Làm slide trình chiếu
Hoàn thành nhiệm vụ đồ án
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

ii


LỜI CAM ĐOAN
Đồ án tốt nghiệp đây là cơng trình tự thực hiện và nghiên cứu của nhóm
chúng em dưới sự hướng dẫn của Thạc sĩ Võ Đức Dũng. Các số liệu và kết quả
trong đồ án “ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG
TẠI NÚT GIAO THÔNG” là trung thực và khơng sao chép từ cơng trình nào
khác. Nhóm chúng em sẽ chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình.

Người thực hiện đề tài.

Nguyễn Hồn Hảo - Huỳnh Ngọc Giang

iii

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ,
đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cơ, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Võ Đức Dũng, giảng viên trường
Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, người đã tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo cho chúng em trong suốt q trình làm khố luận.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Sư
Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, các thầy cơ trong Bộ mơn Điện Tử
Cơng Nghiệp nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng
như các mơn chun ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo
điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều
kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập và hồn
thành đồ án tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện đề tài.

Nguyễn Hoàn Hảo - Huỳnh Ngọc Giang

iv


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN....................................................................................................i
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN.....................................................................................ii
LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................iii
LỜI CẢM ƠN...........................................................................................................iv
MỤC LỤC.................................................................................................................. v
LIỆT KÊ HÌNH ẢNH............................................................................................viii

LIỆT KÊ BẢNG VẼ...............................................................................................xiv
TĨM TẮT................................................................................................................xv

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.............................................................................1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................1
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI...........................................................................................2
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..............................................................................3
1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI............................................................................................3
1.5 BỐ CỤC............................................................................................................. 3

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.................................................................5
2.1 GIỚI THIỆU XỬ LÝ ẢNH...............................................................................5
2.1.1 Quá trình thu nhận ảnh...............................................................................6
2.1.2 Quá trình tiền xử lý ảnh .............................................................................6
2.1.3 Quá trình phân đoạn ảnh.............................................................................6
2.1.4 Biểu diễn và mô tả......................................................................................7
2.1.5 Nhận dạng và nội suy ảnh...........................................................................7
2.1.6 Cơ sở tri thức..............................................................................................8
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ BẢN VỚI MỘT SỐ ẢNH ĐỐI TƯỢNG
ĐẦU VÀO..............................................................................................................8
2.2.1 Chuyển đổi ảnh màu sang ảnh màu xám.....................................................8
2.2.2 Nhị phân hóa ảnh......................................................................................10
2.2.3 Các phương pháp lọc nhiễu ảnh nhằm cải thiện ảnh.................................10
2.2.4 Làm trơn nhiễu bằng lọc tuyến tính..........................................................11
2.2.5 Lọc trung bình không gian........................................................................11
2.2.6 Lọc thông thấp..........................................................................................12

v

2.3 GIỚI THIỆU VỀ MATLAB............................................................................14
2.4 CÁC HÀM CƠ BẢN ĐƯỢC SỬ DỤNG.......................................................15
2.4.1 Hàm imread()............................................................................................15
2.4.2 Hàm imshow() và imagesc().....................................................................15
2.4.3 Hàm rgb2gray()........................................................................................16
2.4.4 Hàm imadjust().........................................................................................17
2.4.5 Hàm tự tính ngưỡng để chuyển sang ảnh nhị phân graythresh(), và hàm
chuyển đổi ảnh nhị phân imbinarize().............................................................18
2.4.6 Hàm imdilate()..........................................................................................18
2.4.7 Hàm imerode()..........................................................................................20
2.4.8 Hàm bwareaopen()...................................................................................21
2.4.9 Hàm bwlable.............................................................................................21
2.5 GIỚI THIỆU LỊCH SỬ HÌNH THÀNH ARDUINO......................................21
2.6 GIỚI THIỆU ARDUINO MEGA 2560...........................................................23
2.7 KẾT NỐI GIỮA MATLAB VÀ ARDUINO...........................................25

CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ..................................................27
3.1 GIỚI THIỆU....................................................................................................27
3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG......................................................27
3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống.....................................................................27
3.2.2 Thiết kế các khối hệ thống................................................................................28
3.2.3 Thiết kế mơ hình ngã tư............................................................................35
3.2.4 Sơ đồ ngun lý của tồn mạch.................................................................35

CHƯƠNG 4. THI CƠNG HỆ THỐNG ......................................................38
4.1 THI CƠNG HỆ THỐNG.................................................................................38
4.1.1 Thi cơng bo mạch dạng bus.......................................................................38
4.1.2 Thi cơng cột đèn tín hiệu giao thông.........................................................40
4.1.3 Lắp ráp và kiểm tra...................................................................................42
4.1.4 Thiết kế giao diện cho người điều khiển...................................................43

4.2 ĐĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH.....................................................................44

4.3 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG................................................................................45
4.3.1 Lập trình trên phần mềm matlab.................................................................45
4.3.1.1 Sơ đồ khối đếm số lượng phương tiện...............................................45
4.3.1.2 Lưu đồ chi tiết xử lí ảnh đầu vào........................................................45
vi


4.3.2 Lưu đồ tổng quát trên arduino.....................................................................47
4.4 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH....................................................49
4.4.1 Giới thiệu về matlab GUI..........................................................................49
4.4.2 Cách sử dụng matlabGUI..........................................................................49

4.4.3 Giới thiệu về arduino IDE.......................................................................52
4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC…………………….54

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ..................................56
5.1 KẾT QUẢ........................................................................................................56
5.2 NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ..............................................................................71

CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.............................72
6.1 KẾT LUẬN.....................................................................................................72
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN...................................................................................72

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vi

LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình

Trang

Hình 2.1. Sơ đồ q trình xử lý ảnh........................................................................6
Hình 2.2 Chuyển ảnh màu thành ảnh xám...............................................................9
Hình 2.3 Lược đồ xám.............................................................................................9
Hình 2.4 Ảnh xám và ảnh nhị phân.........................................................................10
Hình 2.5 Hiển thị ảnh bằng hàm imshow()..............................................................16
Hình 2.6 Hiển thị ảnh bằng hàm imagesc().............................................................16
Hình 2.7 Chuyển đổi ảnh màu thành ảnh xám.........................................................17
Hình 2.8 Tăng cường độ tương phản của anh bằng hàm imadjust()........................18
Hình 2.9 Chuyển đổi ảnh xám sang ảnh nhị phân...................................................18
Hình 2.10 Ảnh đầu vào hàm imdilate()...................................................................19
Hình 2.11 Ảnh đầu ra hàm imdilate()......................................................................19
Hình 2.12 Ảnh đầu vào hàm imerode()...................................................................20
Hình 2.13 Ảnh đầu ra hàm imerode()......................................................................20
Hình 2.14 So sánh ảnh gốc và ảnh sau khi xử lý bằng hàm bwareaopen().............21
Hình 2.15 Máy in 3D Materia 101..........................................................................22
Hình 2.16 Xe điều khiển từ xa.................................................................................23
Hình 2.17 Board Arduino Mega 2560.....................................................................23
Hình 2.18 Sơ đồ và chức năng chân Arduino Mega 2560.......................................24
Hình 2.19 Giao tiếp giữa máy tính và arduino thơng qua chuẩn UART.................25
Hình 2.20 Giao tiếp 2 hệ thống dùng chuẩn UART................................................26
Hình 2.21 Nguyên lý hoạt động chuẩn UART........................................................26
Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống..................................................................................27
Hình 3.2 Sơ đồ chân, sơ đồ nguyên lý Led 7 đoạn 2 digit anode chung.................30
Hình 3.3 Led 7 đoạn 2 digit thực tế.........................................................................31

Hình 3.4 Led đơn màu xanh, đỏ, vàng thực tế.........................................................32
Hình 3.5 Sơ đồ kết nối Led đơn với điện trở...........................................................32
Hình 3.6 Sơ đồ kết nối Led 7 đoạn với điện trở......................................................33
Hình 3.7 IC ổn áp AMS1117...................................................................................34
Hình 3.8 Mặt trên của mơ hình sau khi thiết kế.......................................................35
Hình 3.9 Mặt dưới của mơ hình sau khi thiết kế.....................................................35
Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch....................................................................37
viii


Hình 4.1 Testboard cắm hàn sử dụng trong mơ hình...............................................39
Hình 4.2. Mặt trước của chân cắm..........................................................................39
Hình 4.3 Mặt sau của chân cắm...............................................................................39
Hình 4.4 Hình ảnh co chữ T và ống trắng sử dụng..................................................40
Hình 4.5 Mặt trước, sau của đế cắm đèn đếm thời gian..........................................40
Hình 4.6 Mặt trước của đế cắm đèn tín hiệu...........................................................41
Hình 4.7 Cột tín hiệu khi được ráp hồn thiện........................................................41
Hình 4.8 Hình ảnh thực tế sau khi thi cơng.............................................................42
Hình 4.9 Giao diện điều khiển chính.......................................................................43
Hình 4.10 Mơ hình sau khi thi cơng........................................................................44
Hình 4.11 Sơ đồ khối tổng qt chính của hệ thống đếm đối tượng trên matlab....45
Hình 4.12 Lưu đồ xử lí ảnh đầu vào........................................................................46
Hình 4.13 Lưu đồ chương trình điều khiển ứng dụng trên Arduino........................48
Hình 4.14 Cửa sổ lựa chọn giao diện GUI..............................................................49
Hình 4.15 Cửa sổ lựa chọn tool cho giao diện GUI................................................50
Hình 4.16 Giao diện matlabGUI với đi .fig.........................................................51
Hình 4.17 Giao diện matlabGUI với đi .m..........................................................52
Hình 4.19 Giao diện lập trình arduino ………………………………………….…53
Hình 4.20 Giao diện arduino IDE menu…………………………………………..54
Hình 4.21 Bước 2: Khởi động matlab……………………………………………..54

Hình 4.22 Bước 3,4 Chạy giao diện và chọn chế độ …………………………...…55
Hình 5.1. Mơ hình khi hồn thiện và cho chạy thử với 2 cột chính.........................56
Hình 5.2. Giao diện điều khiển chính......................................................................57
Hình 5.3. Giao diện lựa chọn mật độ phương tiện để quan sát................................58
Hình 5.4. Kết quả quan sát trên giao diện làn 1 khi lượng xe bình thường.............59
Hình 5.5. Kết quả hiển thị trên mơ hình ở làn 1 với chế độ bình thường................59
Hình 5.6. Kết quả hiển thị trên mơ hình ở làn 2 song song với kết quả trên...........60
Hình 5.7. Kết quả quan sát trên giao diện làn 2 sau khi chuyển làn với lượng xe bình
thường..................................................................................................................... 60
Hình 5.8. Kết quả quan sát trên mơ hình ở làn 2 khi lượng xe bình thường............61
Hình 5.9. Kết quả quan sát trên mơ hình ở làn 1 song song với kết quả trên (bình
thường).................................................................................................................... 61
Hình 5.10. Kết quả quan sát trên giao diện làn 1 khi đông xe.................................63
ix


Hình 5.11. Kết quả quan sát trên mơ hình ở làn 1 khi đơng xe...............................63
Hình 5.12. Kết quả quan sát trên mơ hình ở làn 2 song song với kết quả trên (đơng)
................................................................................................................................. 64
Hình 5.13. Kết quả quan sát trên giao diện làn 2 sau khi chuyển làn ở chế độ đơng xe
................................................................................................................................. 64
Hình 5.14. Kết quả quan sát trên mơ hình ở làn 2 sau khi chuyển làn đơng xe.......65
Hình 5.15. Kết quả quan sát trên mơ hình khi làn 1 song song với kết quả trên (đơng)
................................................................................................................................. 65
Hình 5.16. Kết quả trên giao diện ở chế độ điều khiển bằng tay.............................67
Hình 5.17. Kết quả hiển thị trên mơ hình khi điều khiển bằng tay ở làn 1 ………. 68
Hình 5.18. Kết quả hiển thị trên mơ hình ở làn 2 song song với kết quả trên ( bằng
tay)………………………………………………………………………………68
Hình 5.19. Kết quả hiển thị trên mơ hình ở làn 2 khi điều khiển bằng tay ………. 69
Hình 5.20. Kết quả hiển thị trên mơ hình ở làn 1 song song với kết quả trên …….69

Hình 5.21. Nhập dữ liệu dạng kí tự khơng phải số ………………………………..70
Hình 5.22. Hệ thống báo lỗi yêu cầu nhập dữ liệu có dạng số ……………………70

ix


LIỆT KÊ BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật LED 7 đoạn 2 digit.......................................................31
Bảng 3.2 Mã hiển thị từ 0 – 9 loại anode chung........................................................31
Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật LED đơn.......................................................................32
Bảng 3.4 Số giây đèn xanh ứng với số xe đếm được………………………………. 33
Bảng 3.5 Liệt kê điện áp và dòng các linh kiện sử dụng trong mạch……………….34
Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện..............................................................................38
Bảng 5.1 Kết quả đếm xe làn 1 khi lượng xe bình thường........................................62
Bảng 5.2 Kết quả đếm xe làn 2 khi lượng xe bình thường........................................62
Bảng 5.3 Kết quả đếm xe làn 1 khi đông xe..............................................................66
Bảng 5.4 Kết quả đếm xe làn 2 khi đông xe..............................................................66

xii


TÓM TẮT
Sự phát triển của một quốc gia tuỳ thuộc vào tốc độ phát triển trên nhiều
lĩnh vực như kinh tế, văn hố, giáo dục, tài ngun, vị trí địa lí, … và khơng thể
khơng nói đến vấn đề về giao thông. Đối với nước ta nhu cầu đi lại và vận
chuyển những năm gần đây tăng lên không ngừng do sự phát triển nhanh chóng

của nền kinh tế và số lượng người dân đông đúc ồ ạt đổ về những thành phố lớn.
Và thế lại là bài toán tắc nghẽn ùn tắc giao thông được nêu ra nhưng lại chưa có
câu trả lời. Ùn tắc giao thơng là ngun nhân gây thiệt hại cho sự phát triển kinh
tế ở quốc gia ta nói riêng và tồn thế giới nói chung, hiệu suất lao động suy giảm
và tăng các chi phí khơng cần thiết, đặc biệt hơn nữa là gây ơ nhiễm mơi trường
trầm trọng, hiện tượng nóng lên tồn cầu cũng được xướng lên. Nguyên nhân
chính của vấn đề này một phần là do cơ sở hạ tầng chưa đáp ứng được nhu cầu
lưu thông hiện nay, xe máy, ô tô ngày càng nhiều, không thể không nói đến
những cột đèn giao thông được phân chia thời gian đèn tín hiệu chưa hợp lý ở
những giao lộ, tuyến đường lớn khiến cho số lượng phương tiện giao thông bị ùn
tắc dần rồi dẫn đến tắc nghẽn giao thông. Cũng vì lí do nói trên, nhóm chúng em
quyết tâm xây dựng một hệ thống điều tiết giao thông một cách tự động, hệ
thống phân tích dữ liệu hình ảnh trên camera để cho ra thời gian phù hợp trên
từng tuyến đường.
Nhóm chúng em quyết tâm thực hiện đề tài: “ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH
ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG TẠI NÚT GIAO THÔNG” nhằm mục
tiêu xây dựng một hệ thống đèn tín hiệu được điều khiển thơng qua máy tính một
cách tự động. Chu kì đèn tín hiệu sẽ thay đổi theo lưu lượng phương tiện trên
đường. Hệ thống này được kì vọng phịng ngừa và giải quyết được phần nào vấn
nạn kẹt xe đang gây đau đầu cho toàn thế giới.
Người thực hiện đề tài.

Nguyễn Hoàn Hảo - Huỳnh Ngọc Giang
xii


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây, xử lý ảnh là một lĩnh vực mang tính khoa học
và cơng nghệ. Nó là ngành khoa học mới mẽ so với nhiều ngành khoa học khác
nhưng tốc độ phát triển của nó rất nhanh chóng với rất nhiều ứng dụng trên
nhiều lĩnh vực khác nhau. Có thể nói rằng ứng dụng của xử lý ảnh có mặt hầu
hết rất nhiều cơng nghệ, góp phần khơng nhỏ trong thời đại công nghệ 4.0 ngày
nay [1].
Ngày nay với sự phát triển vượt trội của nền kinh tế kéo theo đó là việc ùn
tắc giao thơng là điều khơng thể tránh khỏi. Có thể nói đây là vấn đề bức xúc
của xã hội , điển hình là các đô thị lớn như TP HCM, Hà Nội. Chống ùn tắc giao
thông đang và sẽ là một nhiệm vụ cực kỳ cấp bách và quan trọng của ngành giao
thông vận tải. Thiệt hại kinh tế, xã hội của việc ùn tắc giao thơng là vơ cùng to
lớn, có lẽ khơng ai có thể lượng hố bằng các con số cụ thể (ước tính thiệt hại
năm 2007 tại thành phố Hồ Chí Minh vào khoảng 14.000 tỷ đồng). Ùn tắc giao
thơng đã tác động đến mọi mặt của đời sống xã hội (kinh tế, giao thông, giáo
dục…) và tất cả mọi người, từ những người có mặt trực tiếp trong vùng ảnh
hưởng, đến các đối tượng gián tiếp khác (không phân biệt khơng gian và thời
gian). Trong thời đại “tồn cầu hố”, ùn tắc giao thơng tại thành phố Hồ Chí
Minh có thể sẽ ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất kinh doanh của nhiều công ty
tại Hoa Kỳ, Nhật, Anh, Úc, Achentina… trong nhiều ngày, nhiều tháng và nhiều
năm [2].
Để ứng phó với những vấn đề nan giải như trên, trên thế giới và ngay ở đất
nước ta đã đưa ra những biện pháp như là quy định thời gian được phép lưu
thông của các loại phương tiện, nâng cấp lực lượng và cắt cử trực tiếp người ra
phân luồng giao thông, nâng cấp cơ sở vật chất ... Cho dù thế thì những biện
pháp nói trên vẫn mang tính chất nhất thời và chưa thể giải quyết triệt để vấn đề
kẹt xe xảy ra phổ biến.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Ngày nay, trên thế giới đã thực hiện lắp camera trên những tuyến đường
trọng yếu, xây dựng những hệ thống phân luồng giao thông tự động hay là bộ
điều khiển đèn tín hiệu giao thống tự thay đổi theo những thời điểm trong ngày.
Ở những thành phố lớn như TPHCM hay Hà Nội đã lắp đặt trên dưới hang ngàn
camera kết nối với hệ thống máy tính hiện đại trong những trung tâm điều khiển
giao thông, tuy nhiên các hệ thống này có giá thành rất cao, ví dụ một hệ thống
đèn giao thơng thơng minh thương mại sử dụng camera giám sát cùng máy tính
cơng nghiệp có giá đến hàng tỉ đồng [3-4].
Từ những số liệu nói trên, liệu rằng một giải pháp hợp lý dựa vào việc xử
lý ảnh mà có thể ghi lại hình ảnh phương tiện qua lại trên đường. Bên cạnh đó là
việc canh chỉnh số đèn xanh vàng đỏ sao cho hợp lý với số lượng xe ở giao lộ,
việc này cũng giúp làm giảm đi phần nào vấn nạn ùn tắc giao thông hiện nay .
Một hệ thống dùng 2 camera để quan sát trên 2 tuyến đường của 1 giao lộ hoặc
ngã tư, tuyến đường nào nhiều xe hơn thì số giây đèn xanh dài hơn và ngược lại.
Cũng vì điều đó, nhóm em dưới sự hướng dẫn của Thạc Sĩ Võ Đức Dũng
đã thực hiện đồ án với đề tài: “Ứng dụng xử lí ảnh điều khiển đèn giao thơng
tại nút giao thơng”. Với hi vọng có thể góp phần vào cơng cuộc xây dựng nên
một phương án điều tiết giao thơng hợp lý, cải thiện tình trạng ùn tắc hiện nay,
giúp lưu thông thoải mái hơn được phần nào.

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
 Tìm hiểu được về quy tắc phân luồng giao thông, đặt thời gian đèn tín
hiệu tại các giao lộ.
 Viết được chương trình giao tiếp giữa máy tính dưới dạng giao diện
matlab và arduino mega 2560.
 Xây dựng một hệ thống có thể đếm được các đối tượng là các phương

tiện lưu thông trên đường của một ngã tư bằng cách đọc hình ảnh đầu vào
được chụp từ một đoạn trích xuất video, thơng qua quá trình xử lý ảnh sẽ cho
ra kết quả gồm số phương tiện, thông tin làn đường và số giây đèn xanh phù
hợp.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Đề tài: “Ứng dụng xử lí ảnh điều khiển đèn giao thơng tại nút giao
thông” đáp ứng những nội dung như sau:
 NỘI DUNG 1: Tìm hiểu về phần mềm matlab.
 NỘI DUNG 2: Tìm hiểu về kit arduino mega 2560.
 NỘI DUNG 3: Cài đặt matlab, tìm hiểu phương thức kết nối giữa matlab
và Arduino
 NỘI DUNG 4: Tìm hiểu các thuật tốn phát hiện phương tiện giao thơng,
ngun lý hoạt động của đèn giao thơng ở ngồi thực tế.
 NỘI DUNG 5: Xây dựng hệ thống đếm phương tiện trong ảnh, lập trình
giao diện sử dụng để mơ phỏng thực tế.
 NỘI DUNG 6: Xây dựng quá trình xử lý ảnh đầu vào.
 NỘI DUNG 7: Xây dựng chương trình điều khiển điều tín hiệu đèn giao
thơng trên kit arduino mega 2560.
 NỘI DUNG 8: Đánh giá kết quả thực hiện.

1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
 Sử dụng vi điều khiển arduino mega 2560 để điều khiển.
 Dùng giao diện matlab GUI để tương tác với người sử dụng.

 Đếm số lượng phương tiện dựa trên ngõ vào là video lấy từ smartphone
mô phỏng camera giám sát trên đường phố.
 Hệ thống có thể phát hiện và truy xuất số lượng xe, thơng tin làn đường
và thời gian cho phép thích hợp.
 Chi tiết một mơ hình ngã tư đầy đủ 4 cột đèn tín hiệu.

1.5 BỐ CỤC.
 Chương 1: Tổng quan
 Chương 2: Cơ sở lý thuyết
 Chương 3: Tính tốn và thiết kế
 Chương 4: Thi công hệ thống
 Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển.
Chương 1: Tổng quan đề tài.
Chương này trình bày vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung
nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
Giới thiệu về phần Matlab, giới thiệu về Arduino, giới thiệu về xử lý ảnh
Giới thiệu về kit Arduino, Module led 7 đoạn đơi.
Giới thiệu về thuật tốn phát hiện và đếm số lượng phương tiện.
Chương 3: Thiết kế và tính tốn.
Phân tích, xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ phần cứng, thiết kế chương trình cho
hệ thống đếm phương tiện qua hình ảnh được viết trên phần mềm matlab.

Thiết kế giao diện mơ phỏng q trình thực hiện việc lấy ảnh và gửi dữ liệu
qua arduino.
Thiết kế chương trình nhận dữ liệu và điều khiển hệ thống đèn giao thông
trên arduino.
Chương 4: Thi công hệ thống.
Thiết kế hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình.
Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá.
Nêu các kết quả đạt được khi thực hiện chương trình, phân tích, nhận xét,
đánh giá kết quả thực thi được, những hình ảnh của hệ thống, đưa ra những
thông số đánh giá về hệ thống.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển.
Tóm tắt những kết quả đạt được, những hạn chế và nêu lên các hướng phát
triển trong tương lai cho hệ thống.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

4


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ ẢNH.
Xử lý ảnh là một lĩnh vực mang tính khoa học và cơng nghệ. Nó là một
ngành khoa học mới mẻ so với nhiều ngành khoa học khác nhưng tốc độ phát
triển của nó rất nhanh, kích thích các trung tâm nghiên cứu, ứng dụng, đặc biệt
là máy tính chun dụng riêng cho nó.
Xử lý ảnh được đưa vào giảng dạy ở bậc đại học ở nước ta khoảng chục
năm nay. Nó là mơn học liên quan đến nhiều lĩnh vực và cần nhiều kiến thức cơ
sở khác. Đầu tiên phải kể đến “Xử lý tín hiệu số” là một mơn học hết sức cơ bản

cho xử lý tín hiệu chung, các khái niệm về tích chập, các biến đổi Fourier, biến
đổi Laplace, các bộ lọc hữu hạn… Thứ hai, các cơng cụ tốn như đại số tuyến
tính, xác xuất, thống kê. Một số kiến thứ cần thiết như trí tuệ nhân tao, mạng
nơron nhân tạo cũng được đề cập trong quá trình phân tích và nhận dạng ảnh.
Các phương pháp xử lý ảnh bắt đầu từ các ứng dụng chính: nâng cao chất
lượng ảnh và phân tích ảnh. Các phương pháp tri thức nhân tạo như mạng nơ
ron nhân tạo, các thuật toán xử lý hiện đại và cải tiến, các công cụ nén ảnh ngày
càng được áp dụng rộng rãi và thu nhiều kết quả khả quan. Ứng dụng đầu tiên
được biết đến là nâng cao chất lượng ảnh báo được truyền qua cáp từ Luân đôn
đến New York từ những năm 1920. Vấn đề nâng cao chất lượng ảnh có liên
quan tới phân bố mức sáng và độ phân giải của ảnh. Việc nâng cao chất lượng
ảnh được phát triển vào khoảng những năm 1955. Điều này có thể giải thích
được vì sau thế chiến thứ hai, máy tính phát triển nhanh tạo điều kiện cho q
trình xử lý ảnh sơ thuận lợi. Năm 1964, máy tính đã có khả năng xử lý và nâng
cao chất lượng ảnh từ mặt trăng và vệ tinh Ranger 7 của Mỹ bao gồm: làm nổi
đường biên, lưu ảnh. Từ năm 1964 đến nay, các phương tiện xử lý, nâng cao
chất lượng, nhận dạng ảnh phát triển không ngừng. Các phương pháp tri thức
nhân tạo như mạng nơ ron nhân tạo, các thuật toán xử lý hiện đại và cải tiến, các
công cự nén ảnh càng được áp dụng rộng rãi và thu nhiều kết quả khả quan.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

5


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Để dễ tưởng tượng, xét các bước cần thiết trong xử lý ảnh. Đầu tiên, ảnh tự
nhiên từ thế giới ngoài được thu nhận qua các thiết bị thu (như camera) [5].
Thu

nhận
ảnh

Tiền
xử lý
ảnh

Phân
đoạn
ảnh

Biểu
diễn và
mô tả

Nhận
diện và
nội suy

Cơ sở
tri
thức

Hình 2.1. Sơ đồ quá trình xử lý ảnh.
2.1.1 Q trình thu nhận ảnh.
Ảnh có thể nhận qua camera màu hoặc đen trắng. Thường ảnh nhận qua
camera là ảnh tương tự (loại camera ống chuẩn CCIR với tần số 1/25, mỗi ảnh
25 dịng), cũng có loại camera đã số hoá (như loại CCD – Change Coupled
Device) là loại photodiot tạo cường độ sáng tại mỗi điểm ảnh.
Camera thường dùng là loại qt dịng ảnh tạo ra có dạng 2 chiều. Chất

lượng một ảnh thu nhận được phụ thuộc vào thiết bị thu, vào môi trường (ánh
sáng, phong cảnh).
2.1.2 Quá trình tiền xử lý ảnh.
Sau bộ thu nhận, ảnh có thể nhiễu độ tương phản thấp nên cần đưa vào bộ
tiền xử lý để nâng cao chất lượng. Chức năng chính của bộ tiền xử lý là lọc
nhiễu, nâng độ tương phản để làm ảnh rõ hơn, nét hơn.
2.1.3 Quá trình phân đoạn ảnh.
Để phân biệt các đối tượng trong ảnh, chúng ta cần phân biệt các đối tượng
cần quan tâm với phần còn lại của ảnh, hay còn gọi là nền ảnh. Những đối tượng
này có thể này có thể phát hiện nhờ kỹ thuật phân đoạn ảnh. Mỗi đối tượng
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

6


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

trong ảnh được gọi là một vùng hay miền, đường bao quanh đối tượng gọi là
đường biên. Mỗi một vùng ảnh phải có một đặc tính đồng nhất. Hình dáng của
một đối tượng có thể được miêu tả hoặc bởi các tham số của đường biên hoặc
các tham số của vùng mà nó chiếm giữ. Có thể thấy kỹ thuật phát hiện biên và
phân vùng ảnh là hai bài tốn đối ngẫu của nhau. Dị biên để phân vùng được
ảnh và ngược lại phân vùng được ảnh ta có thể phát hiện được biên. Có rất nhiều
kỹ thuật phân đoạn ảnh, nhìn chung ta có thể chia thành ba lớp khác nhau: Các
kỹ thuật cục bộ dựa vào các thc tính cục bộ của điểm ảnh và điểm láng giềng
của nó. Các kỹ thuật tồn thể: phân loại ảnh dựa trên thông tin chung của tồn
bộ ảnh (ví dụ sử dụng lược đồ xám của ảnh). Các kỹ thuật tách (split), hợp
(merge) và growing sử dụng các khái niệm đồng nhất và gần về hình học. Đây là
phần phức tạp khó khăn nhất trong xử lý ảnh và cũng dễ gây lỗi, làm mất độ
chính xác của ảnh. Kết quả nhận dạng ảnh phụ thuộc rất nhiều vào công đoạn

này.
2.1.4 Biểu diễn và mô tả.
Đầu ra ảnh sau phân đoạn chứa các điểm ảnh của vùng ảnh (ảnh đã phân
đoạn) cộng với mã liên kết với các vùng lận cận. Việc biến đổi các số liệu này
thành dạng thích hợp là cần thiết cho xử lý tiếp theo bằng máy tính. Việc chọn
các tính chất để thể hiện ảnh gọi là trích chọn đặc trưng (Feature Selection) gắn
với việc tách các đặc tính của ảnh dưới dạng các thông tin định lượng hoặc làm
cơ sở để phân biệt lớp đối tượng này với đối tượng khác trong phạm vi ảnh nhận
được.
2.1.5 Nhận dạng và nội suy ảnh.
Nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh. Quá trình thường thu được bằng
cách so sánh với mẫu chuẩn đã được lọc hoặc lưu từ trước.
Nội suy là phán đoán theo ý nghĩa trên cơ sở nhận dạng. Có nhiều cách phân
loại khác nhau về ảnh. Theo lý thuyết về nhận dạng, các mơ hình tốn học về
ảnh được phân theo hai loại nhận dạng ảnh cơ bản:
 Nhận dạng theo tham số.
 Nhận dạng theo cấu trúc.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

7


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.6 Cơ sở tri thức.
Ảnh là một đối tượng khác phức tạp về đường nét, độ sáng tối, dung lượng
điểm ảnh, môi trường để thu ảnh phong phú kéo theo nhiễu. Trong nhiều khâu
xử lý và phân tích ảnh ngồi việc đơn giản hóa các phương pháp toán học bảo
đảm tiện lợi cho việc xử lý, người ta mong muốn bắt chước quy trình tiếp nhận
và xử lý ảnh theo cách của con người. Trong các bước đó, nhiều khâu hiện nay

đã xử lý theo các phương pháp trí tuệ con người. Vì vây, ở đây các cơ sở tri thưc
được phát huy [5].

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ BẢN VỚI MỘT ẢNH ĐẦU VÀO
2.2.1 Chuyển đổi ảnh màu sang ảnh xám [6-7].
Thông thường ảnh được thu về trước khi qua quá trình xử lý là những ảnh
màu. Đa số ảnh màu được tao ra bằng việc sử dụng các tổ hợp thích hợp của các
cường độ ánh sáng đỏ (RED), xanh lục GREEN) và xanh lam (BLUE). Mỗi
điểm ảnh được biểu thị bởi 24bit thông tin (trong tiếng Anh thông thường được
biết đến như bits per pixel hay bpp). Nó tương ứng với mỗi 8 bit cho màu đỏ,
xanh lá cây và xanh lam, tạo thành một tổ hợp 256 các giá trị có thể, hay 256
mức cường độ cho mỗi màu. Với hệ thống như thế, khoảng 16,7 triệu màu rời
rạc có thể tái tạo.
Trong ảnh xám, mỗi pixel có giá trị 8 bits thông tin. Ở mức này, cấu trúc
ảnh vẫn giữ nguyên, giá trị ma trận ảnh đơn giản rất nhiều. Phù hợp với quá
trình xử lý chỉ quan tâm đến cấu trúc ảnh mà không cần đến màu sắc ảnh. Công
thức tổng quát được sử dụng phổ biến đổi ảnh màu thành ảnh xám là:
P = aCr + bCb + cCg
Trên thực tế trong tài liệu phần mềm matlab cung cấp là hàm chuyển đổi ảnh
màu sang ảnh xám rbg2gray() có định nghĩa sẵn các trọng số a, b, c cụ thể trong
công thức dưới đây:
P = 0.299 * Cr + 0.587 * Cg + 0.114 * Cb

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

8


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trong đó: Cr, Cb, Cg là các giá trị mức màu R, B, G. Tùy theo mức độ thu
nhận ảnh màu gốc hoặc tùy theo các thiết bị thu nhận mà hệ số a, b, c có các giá
trị khác nhau sao cho (a+b+c) <=1.
Trên thực tế thường sử dụng 2 công thức dưới đây để chuyển đổi ảnh màu
sang ảnh xám

Hình 2.2 Chuyển ảnh màu thành ảnh xám.
Do ảnh đôi khi được chụp ở nơi quá sáng hay quá tối sẽ làm cấu trúc ảnh
sau khi chuyển đổi thành ảnh xám sẽ không rõ ràng, để có thể làm nổi bật cấu
trúc ảnh lên. Ta có thể dựa vào lược đồ xám để điều chỉnh đô tương phản giúp
ảnh rõ hơn. Vậy là lược đồ xám là gì?
Lược đồ xám: Là một biểu đồ với trục tung là mức xám, trục hoành là các
pixel. Lược đồ này biểu diễn tần suất xuất hiện của các mức xám trên ảnh.

Hình 2.3 Lược đồ xám.
Điều này rất cần thiết cho việc nhận dạng ảnh, nhất là với các ảnh chứa
nhiều chi tiết thì lại càng quan trọng.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

9


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2.2 Nhị phân hóa ảnh [8].
Đây là cách biến đổi các giá trị pixel của ảnh sang giá trị nhị phân (đơn
giản nhất) 0 hoặc 1 Khi đó ma trận ảnh sẽ ở mức tối thiểu giá trị giúp việc xử lý
đơn giản nhất nhưng đôi khi gây sai lệch cấu trúc ảnh (do các đường viền khác
biệt nhỏ dễ bị đồng hóa). Đây chỉ là bước xử lý cho các ảnh có ít chi tiết.

Để nhị phân hóa ảnh, ta dựa vào ngưỡng xám trung bình, nếu lớn hơn thì đưa
giá trị về 1, nhỏ hơn thì đưa về 0 (thực chất là mức 0 và 255 thể hiện 2 màu đen
và trắng).

Hình 2.4 Ảnh xám và ảnh nhị phân.
2.2.3 Các phương pháp lọc nhiễu ảnh nhằm cải thiện ảnh [9].
Hình ảnh sau khi thu nhận cần qua một bước tiền xử lý và lọc ảnh, đây là
công đoạn gần như bắt buộc bởi ảnh nhận được hầu hết đều có nhiễu, mờ... nên
cần loại bỏ nhiễu và làm rõ nét hơn để cho ảnh có chất lượng tốt để đem sử
dụng. Các kỹ thuật tăng cường ảnh được phân nhóm theo cơng dụng: làm trơn
nhiễu, nổi biên. Để làm trơn nhiễu hay tách nhiễu, người ta sử dụng các bộ lọc
tuyến tính (lọc trung bình, thơng thấp) hay lọc phi tuyến (trung vị, giả trung vị,
lọc đồng hình). Từ bản chất của nhiễu (thường tương ứng với tần số cao) và từ
cơ sở lý thuyết lọc là: bộ lọc chỉ cho tín hiệu có tần số nào đó thơng qua do đó,

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

10


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

để lọc nhiễu người ta thường dùng lọc thông thấp (theo quan điểm tần số khơng
gian) hay lấy tổ hợp tuyến tính để san bằng (lọc trung bình). Để làm nổi cạnh
(ứng với tần số cao), người ta dùng các bộ lọc thông cao, lọc Laplace.
Trên thực tế tồn tại nhiều loại nhiễu; tuy nhiên người ta thường xem xét 3
loại nhiễu chính: nhiễu cộng, nhiễu nhân và nhiễu xung.
2.2.4 Làm trơn nhiễu bằng lọc tuyến tính.
Do có nhiều loại nhiễu can thiệp vào q trình xử lý ảnh nên cần có nhiều
bộ lọc thích hợp. Với nhiễu cộng và nhiễu nhân ta dùng các bộ lọc thơng thấp,

trung bình và lọc đồng hình (Homomorphie); với nhiễu xung ta dùng lọc trung
bị, giả trung vị, lọc ngồi (Outlier)
2.2.5 Lọc trung bình khơng gian.
Lọc trung bình là kĩ thuật lọc tuyến tính, hoạt động như một bộ lọc thơng
thấp. 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. Giá trị điểm ảnh của ảnh đầu ra là giá trị trung bình
của tất cả các điểm ảnh trong cửa sổ lọc. Việc tính tốn này khá đơn giản với hai
bước gồm tính tổng các thành phần trong cửa sổ lọc và sau đó chia tổng này cho
số các phần tử của cửa sổ lọc.
Với lọc trung bình, mỗi điểm ảnh được thay thế bằng trung bình trọng số
của các điểm lân cận và được mô tả theo công thức sau:
1

v(m,n) = N

∑ ∑

y (m−k ,n−l)

( k ,l ) ϵWW

Với: y(m, n): ảnh đầu vào.
v(m, n): ảnh đầu ra.
a(k, l) : là cửa sổ lọc.
1

với ak,l = Nw và Nw là số điểm ảnh trong cửa sổ lọc W.
Nhận xét về bộ lọc trung bình.

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH

11