I. Giới thiệu
Đề tài 'Điều Khiển Thiết Bị Bằng Cử Chỉ Tay Qua Xử Lý Ảnh Tại HCMUTE' tập trung vào việc phát triển một hệ thống điều khiển thiết bị thông qua cử chỉ tay. Hệ thống này sử dụng công nghệ xử lý ảnh để nhận diện cử chỉ tay và điều khiển các thiết bị ngoại vi. Việc áp dụng công nghệ nhận diện cử chỉ không chỉ giúp nâng cao hiệu quả trong giao tiếp giữa con người và máy móc mà còn mở ra nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như công nghiệp, an ninh và giải trí. Hệ thống được thiết kế để nhận diện 5 cử chỉ tay khác nhau, từ đó điều khiển 5 đèn LED tương ứng.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế và thi công một hệ thống có khả năng nhận diện cử chỉ tay thông qua xử lý ảnh. Hệ thống sẽ thu nhận ảnh từ webcam, trích xuất màu da và xử lý để xác định số ngón tay. Kết quả sẽ được sử dụng để điều khiển thiết bị ngoại vi thông qua cổng COM DB-09. Việc này không chỉ giúp cải thiện khả năng tương tác giữa người dùng và thiết bị mà còn tạo ra một phương thức điều khiển mới, thân thiện và hiệu quả hơn.
II. Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày các lý thuyết cơ bản liên quan đến xử lý ảnh và nhận diện cử chỉ tay. Đầu tiên, không gian màu RGB và YCbCr được giới thiệu, với YCbCr được sử dụng để trích xuất màu da. Việc sử dụng bộ lọc trung vị giúp loại bỏ nhiễu trong ảnh, từ đó cải thiện độ chính xác của việc nhận diện cử chỉ. Các kỹ thuật như co ảnh, giãn ảnh và tìm trọng tâm cũng được áp dụng để xác định vị trí và số lượng ngón tay trong ảnh. Những lý thuyết này là nền tảng cho việc phát triển hệ thống điều khiển thiết bị bằng cử chỉ tay.
2.1. Không gian màu
Không gian màu RGB và YCbCr là hai không gian màu chính được sử dụng trong hệ thống. RGB là không gian màu phổ biến trong đồ họa máy tính, trong khi YCbCr thường được sử dụng trong nén ảnh và xử lý video. Việc chuyển đổi giữa hai không gian này cho phép hệ thống nhận diện màu da một cách chính xác hơn, từ đó nâng cao khả năng nhận diện cử chỉ tay. Kỹ thuật này đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển hệ thống điều khiển thiết bị.
III. Thiết kế hệ thống
Hệ thống được thiết kế bao gồm các khối chức năng chính như thu ảnh, xử lý ảnh và điều khiển thiết bị. Khối thu ảnh sử dụng webcam để thu nhận hình ảnh, sau đó hình ảnh này được xử lý để xác định cử chỉ tay. Kết quả xử lý sẽ được truyền đến khối điều khiển để thực hiện các lệnh tương ứng. Sơ đồ khối hệ thống được thiết kế rõ ràng, giúp dễ dàng trong việc theo dõi và kiểm tra từng bước của quá trình nhận diện cử chỉ tay.
3.1. Kết nối và giao tiếp
Khối giao tiếp sử dụng chuẩn UART để kết nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi. Việc thiết kế mạch điều khiển thông qua cổng COM DB-09 cho phép hệ thống dễ dàng tương tác với các thiết bị khác. Điều này không chỉ giúp đơn giản hóa quá trình điều khiển mà còn đảm bảo tính linh hoạt trong việc mở rộng hệ thống trong tương lai. Hệ thống có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp đến giải trí.
IV. Kết quả và đánh giá
Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống có khả năng nhận diện cử chỉ tay với độ chính xác cao. Các thử nghiệm được thực hiện trong nhiều điều kiện ánh sáng khác nhau, cho thấy hệ thống vẫn hoạt động hiệu quả. Việc điều khiển đèn LED thông qua cử chỉ tay đã được thực hiện thành công, chứng minh tính khả thi của hệ thống. Đánh giá tổng thể cho thấy hệ thống có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng vào thực tế, đặc biệt trong các lĩnh vực cần sự tương tác giữa người và máy.
4.1. Ứng dụng thực tiễn
Hệ thống điều khiển thiết bị bằng cử chỉ tay có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, an ninh và giải trí. Việc sử dụng cử chỉ tay để điều khiển thiết bị không chỉ giúp nâng cao hiệu quả làm việc mà còn tạo ra trải nghiệm người dùng thú vị hơn. Hệ thống có thể được mở rộng để hỗ trợ nhiều cử chỉ hơn, từ đó tăng cường khả năng tương tác giữa người dùng và thiết bị.
