đặt 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 xử lý ảnh. Giới thiệu về Arduino, camera.
Giới thiệu về các phương pháp trong quá trình xử lý ảnh đầu vào. Giới thiệu về thuật toán phát hiện và đếm số lượng phương tiện. • Chương 3: Thiết kế và tính toán. 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 Pycharm. Thiết kế chương trình nhận dữ liệu và điều khiển hệ thống đèn giao thông trên Arduino UNO R3 được viết trên phần mềm Visual Studio Code. • Chương 4: Thi công mô hình. Xây dựng chương trình hoàn chỉnh cho toàn hệ thống, các lưu đồ, chương trình được sử dụng.
Lắp ráp và chạy chương trình. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, quy trình thao tác. • Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá. Trình bày kết quả đã thực hiện, về cả phần cứng lẫn phần mềm.
Nêu ra nhận xét và đánh giá. • Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. Tóm tắt kết quả đạt được, nêu ra những hạn chế và các hướng phát triển của đề tài trong tương lai. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ ẢNH Xử lý ảnh được đưa vào giảng dạy ở bậc đại học ở nước ta khoảng chục năm nay. Nó là môn 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 môn 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 công cụ toán 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 quá trình xử lý ảnh sô 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 [1]. 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, máy chụp ảnh). Trước đây, ảnh thu qua camera là các ảnh tương tự (loại camera ống kiểu CCIR).
Gần đây, với sự phát triển của công nghệ, ảnh màu hoặc đen trắng được lấy ra từ Camera, sau đó nó được chuyển trực tiếp thành ảnh số tạo thuận lợi cho xử lý tiếp theo. Máy ảnh số hiện nay là một thí dụ gần gũi. Mặt khác, ảnh cũng có thể tiếp nhận từ vệ tinh; có thể quét từ ảnh chụp bằng máy quét ảnh. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2.
NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON Python là ngôn ngữ lập trình bậc cao thông dụng dùng để viết các tiện ích hệ thống. Nó cũng được sử dụng như ngôn ngữ kết dính đóng vai trò tích hợp C và C++.1: Biểu tượng ngôn ngữ lập trình Python. Được tạo ra bởi Guido van Rossum tại Amsterdam năm 1990, Python hoàn toàn tạo kiểu động và dùng cơ chế cấp phát bộ nhớ tự động. Python được phát triển trong một dự án mã mở, do tổ chức phi lợi nhuận Python Software Foundation quản lý.
Python là ngôn ngữ có hình thức khá đơn giản và rõ ràng, do đó tạo nên sự dễ dàng tiếp cận cho những lập trình viên mới bắt đầu. Ban đầu, Python được phát triển để chạy trên nền Unix, nhưng rồi theo thời gian, nó đã được mở rộng sang mọi hệ điều hành từ MS-DOS đến Mac OS, OS/2, Windows, Linux và các hệ điều hành khác thuộc họ Unix [4]. Một số tính chất của Python: [5] - Interpreted: nhờ chức năng thông dịch mà trình thông dịch (Interpreter) của Python có thể xử lý lệnh tại thời điểm chạy chương trình (runtime). Nhờ đó mà không cần biên dịch chương trình trước khi thực hiện nó (tương tự như Perl và PHP).
- Interactive: tính năng tương tác của Python giúp tương tác trực tiếp với trình thông dịch của nó ngay tại dấu nhắc lệnh. Cụ thể: Có thể thực hiện lệnh một cách trực tiếp tại dấu nhắc của Python. - Object-Oriented: Python hỗ trợ mạnh cho phong cách lập trình hướng đối tượng và kỹ thuật lập trình gói mã trong đối tượng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Beginner's Language: Python được xem là ngôn ngữ lập trình dành cho những ai mới làm quen với việc lập trình trên máy tính, nhưng nó hỗ trợ mạnh cho việc phát triển nhiều loại ứng dụng khác nhau, từ các chương trình xử lý văn bản đơn giản đến các ứng dụng web, đến các chương trình game… Tính năng: - Python là một ngôn ngữ lập trình dễ học, dễ đọc. Python tăng cường sử dụng từ khóa tiếng Anh, hạn chế các ký hiệu và cấu trúc cú pháp so với các ngôn ngữ khác. - Mã nguồn của Python tương đối dễ để bảo trì và duy trì và có khả năng mở rộng: Python có thể được mở rộng: nếu ta biết sử dụng C, ta có thể dễ dàng viết và tích hợp vào Python nhiều hàm tùy theo nhu cầu. Các hàm này sẽ trở thành hàm xây dựng sẵn của Python.
Ta cũng có thể mở rộng chức năng của trình thông dịch, hoặc liên kết các chương trình Python với các thư viện chỉ ở dạng nhị phân như các thư viện đồ họa do nhà sản xuất thiết bị cung cấp. Hơn thế nữa, ta cũng có thể liên kết trình thông dịch của Python với các ứng dụng viết từ C và sử dụng nó như là một mở rộng hoặc một ngôn ngữ dòng lệnh phụ trợ cho ứng dụng đó. - Python có một tiêu chuẩn thư viện rộng, nền tảng tương thích trên nhiều hệ điều hành hiện nay như: UNIX, Windows, và Macintosh. Đây cũng là một trong những điểm mạnh đáng kể của Python.
- Python có thể được sử dụng như ngôn ngữ script, hoặc ngôn ngữ biên dịch, nhờ đó có thể build các chương trình lớn trên nó. - Khi chế độ Interactive, có thể nhập kết quả từ các đầu cuối khác nhau vào chương trình Python, do đó mà việc test hay debug lỗi code trở nên đơn giản hơn. - Python cho phép người dùng tích hợp vào các module để có thể sử dụng trong các chương trình khác. Nó cũng cung cấp sẵn một tập hợp các modules chuẩn mà lập trình viên có thể sử dụng lại trong chương trình của họ.
Các module này cung cấp nhiều chức năng hữu ích, như các hàm truy xuất tập tin, các lời gọi hệ thống, hỗ trợ lập trình mạng (socket)… - Python cung cấp giao diện cho tất cả các cơ sở dữ liệu thương mại lớn. - Có thể dễ dàng tích hợp với C, C++, COM, CORBA, ActiveX, Java. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. MỘT SỐ THƯ VIỆN TRONG PYTHON 2.
Thư viện lập trình giao diện PYQT5 Qt là một Application framework đa nền tảng viết trên ngôn ngữ C++, được dùng để phát triển các ứng dụng trên desktop, hệ thống nhúng và mobile. Hỗ trợ cho các nền tảng bao gồm: Linux, OS X, Windows, VxWorks, QNX, Android, iOS, BlackBerry, Sailfish OS và một số nền tảng khác. PyQt là Python interface của Qt, kết hợp của ngôn ngữ lập trình Python và thư viện Qt, là một thư viện bao gồm các thành phần giao diện điều khiển (widgets, graphical control elements). PyQt được phát triển bởi Riverbank Computing Limited [27].2: Biểu tượng Qt.
PyQt API bao gồm các module bao gồm số lượng lớn với các classes và functions hỗ trợ cho việc thiết kế ra các giao diện giao tiếp với người dùng của các phần mềm chức năng. Hỗ trợ với Python 2. ❖ Các class của PyQt5 được chia thành các module, bao gồm: - QtCore: là module bao gồm phần lõi không thuộc chức năng GUI, ví dụ dùng để làm việc với thời gian, file và thư mục, các loại dữ liệu, streams, URLs, mime type, threads hoặc processes. - QtGui: bao gồm các class dùng cho việc lập trình giao diện (windowing system integration), event handling, 2D graphics, basic imaging, fonts và text.
- QtWidgets: bao gồm các class cho widget, ví dụ: button, hộp thoại, … được sử dụng để tạo nên giao diện người dùng cơ bản nhất. - QtMultimedia: thư viện cho việc sử dụng âm thanh, hình ảnh, camera… - QtBluetooth: bao gồm các class giúp tìm kiếm và kết nối với các thiết bị có giao tiếp với phần mềm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - QtNetwork: bao gồm các class dùng cho việc lập trình mạng, hỗ trợ lập trình TCP/IP và UDP client, server hỗ trợ việc lập trình mạng.
- QtPositioning: bao gồm các class giúp việc hỗ trợ xác định vị. - Enginio: module giúp các client truy cập các Cloud Services của Qt. - QtWebSockets: cung cấp các công cụ cho WebSocket protocol. - QtWebKit: cung cấp các class dùng cho làm việc với các trình duyệt Web, dựa trên thư viện WebKit2.
- QtWebKitWidgets: các widget cho WebKit. - QtXml: các class dùng cho làm việc với XML file. - QtSvg: dùng cho hiển thị các thành phần của SVG file. - QtSql: cung cấp các class dùng cho việc làm việc với dữ liệu.
- QtTest: cung cấp các công cụ cho phép test các đơn vị của ứng dụng với PyQt5. Thư viện về xử lý ảnh OPENCV OpenCV (OpenSource Computer Vision) là một thư viện mã nguồn mở. OpenCV được phát hành theo giấy phép BSD, do đó nó hoàn toàn miễn phí cho cả học thuật và thương mại.
