Hệ Thống Nhận Dạng Bàn Phím Ảo Tại Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Ứng dụng xử lý ảnh để thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông qua việc tương tác, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng

• Tác giả: Nguyễn Văn Huy
• Người hướng dẫn: Th.s Võ Thiện Lĩnh
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Điện – Điện tử
• Đề tài: Hệ Thống Nhận Dạng Bàn Phím Ảo
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC LOẠI BÀN PHÍM TƯƠNG TÁC
• 2. CHƯƠNG 2: XỬ LÝ ẢNH TRÊN MATLAB
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NGÓN TAY THÔNG QUA MÀU DA
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BÀN PHÍM ẢO
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Hệ Thống Nhận Dạng Bàn Phím Ảo Giới Thiệu

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện tử không chỉ đòi hỏi về độ bền và tính thẩm mỹ mà còn cần sự tiện lợi và dễ dàng trong sử dụng. Bàn phím cơ truyền thống thường gặp vấn đề về tuổi thọ khi sử dụng trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, nơi có nhiều bụi bẩn và hóa chất. Điều này dẫn đến giảm độ nhạy và ảnh hưởng đến hiệu quả công việc. Do đó, ý tưởng về một loại bàn phím ảo có khả năng giải quyết những vấn đề này đã được hình thành. Nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng một hệ thống nhận dạng bàn phím ảo hiệu quả, ứng dụng xử lý ảnh để tương tác và điều khiển thiết bị.

1.1. Bàn Phím Tương Tác Định Nghĩa và Phân Loại

Bàn phím tương tác là thiết bị ngoại vi cho phép người dùng giao tiếp và điều khiển các thiết bị điện tử. Chúng có nhiều loại, từ bàn phím cơ truyền thống đến bàn phím cảm ứng và bàn phím ảo. Bàn phím cơ hoạt động dựa trên cơ chế đóng mạch điện khi nhấn phím, trong khi bàn phím ảo sử dụng công nghệ xử lý ảnh và computer vision để nhận diện thao tác của người dùng. Bàn phím cảm ứng thường được sử dụng trong các thiết bị di động và máy ATM, còn bàn phím ảo có thể được chiếu bằng laser lên một bề mặt phẳng.

1.2. Bàn Phím Ảo Laser Nguyên Lý Hoạt Động Chi Tiết

Bàn phím ảo laser sử dụng một đèn diode laser đỏ để chiếu hình ảnh bàn phím QWERTY lên một bề mặt phẳng. Một bộ cảm biến quang học theo dõi chuyển động ngón tay của người dùng và một chip xử lý giao diện ảo (Virtual Interface Processing Core) phân tích vị trí phím gõ. Thông tin này sau đó được gửi đến máy tính thông qua Bluetooth. Mặc dù có tính di động cao, bàn phím ảo laser đòi hỏi một bề mặt phẳng và không phản xạ để hoạt động chính xác.

II. Thách Thức và Giải Pháp Trong Nhận Dạng Bàn Phím Ảo

Việc xây dựng một hệ thống nhận dạng bàn phím ảo hiệu quả đối mặt với nhiều thách thức. Điều kiện ánh sáng thay đổi, góc nhìn khác nhau, và sự đa dạng về hình dạng và kích thước bàn tay có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của hệ thống. Để giải quyết những vấn đề này, cần áp dụng các thuật toán xử lý ảnh tiên tiến, kết hợp với machine learning và deep learning để huấn luyện mô hình nhận dạng mạnh mẽ. Ngoài ra, việc tối ưu hóa giao diện người dùng (UI) và trải nghiệm người dùng (UX) cũng rất quan trọng để đảm bảo tính trực quan và dễ sử dụng của hệ thống.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Độ Chính Xác Nhận Dạng

Độ chính xác của hệ thống nhận dạng bàn phím ảo có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện ánh sáng, góc nhìn, khoảng cách từ camera đến bàn tay, và sự khác biệt về hình dạng và kích thước bàn tay của người dùng. Nhiễu ảnh và bóng đổ cũng có thể gây khó khăn cho quá trình phân tích hình ảnh. Để giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố này, cần sử dụng các kỹ thuật tiền xử lý ảnh như lọc nhiễu, cân bằng độ sáng, và chuẩn hóa hình ảnh.

2.2. Ứng Dụng Machine Learning và Deep Learning

Machine learning và deep learning đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ chính xác và khả năng thích ứng của hệ thống nhận dạng bàn phím ảo. Các mô hình học sâu như mạng nơ-ron tích chập (Convolutional Neural Networks - CNNs) có thể được huấn luyện để nhận diện các đặc trưng của bàn tay và ngón tay, từ đó xác định vị trí phím gõ một cách chính xác. Việc sử dụng dữ liệu huấn luyện lớn và đa dạng giúp mô hình học được các biến thể khác nhau và hoạt động tốt trong nhiều điều kiện khác nhau.

III. Phương Pháp Xử Lý Ảnh Xác Định Ngón Tay Hướng Dẫn

Một trong những phương pháp quan trọng để xây dựng hệ thống nhận dạng bàn phím ảo là xác định vị trí ngón tay thông qua xử lý ảnh. Phương pháp này thường bao gồm các bước như nhận dạng màu da, phân đoạn ảnh, trích xuất đặc trưng, và phân loại. Việc sử dụng các thuật toán phân tích hình ảnh hiệu quả giúp hệ thống xác định chính xác vị trí và hình dạng của ngón tay, từ đó suy ra phím gõ tương ứng. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phân tích màu da để xác định vị trí ngón tay.

3.1. Nhận Dạng Màu Da và Lấy Ngưỡng Màu

Nhận dạng màu da là một bước quan trọng trong việc xác định vị trí ngón tay. Phương pháp này dựa trên việc phân tích các kênh màu (ví dụ: RGB, HSV) của ảnh và xác định ngưỡng màu phù hợp để phân biệt vùng da với các vùng khác. Các thuật toán như Gaussian Mixture Model (GMM) có thể được sử dụng để mô hình hóa phân phối màu da và xác định ngưỡng một cách tự động. Việc lựa chọn không gian màu phù hợp và điều chỉnh ngưỡng một cách linh hoạt giúp cải thiện độ chính xác của quá trình nhận dạng.

3.2. Phân Loại Da Dựa Vào Ngưỡng Trên Mỗi Kênh Màu

Sau khi xác định ngưỡng màu, các điểm ảnh trong ảnh được phân loại là da hoặc không phải da dựa trên giá trị màu của chúng. Các điểm ảnh có giá trị màu nằm trong ngưỡng được coi là da, và các điểm ảnh còn lại được coi là không phải da. Kết quả của quá trình phân loại là một ảnh nhị phân, trong đó các điểm ảnh da có giá trị 1 và các điểm ảnh không phải da có giá trị 0. Ảnh nhị phân này sau đó được sử dụng để trích xuất các vùng da và xác định vị trí ngón tay.

IV. Xây Dựng Hệ Thống Nhận Dạng Bàn Phím Ảo Chi Tiết

Việc xây dựng hệ thống nhận dạng bàn phím ảo bao gồm nhiều giai đoạn, từ thiết kế phần cứng và phần mềm đến triển khai và kiểm thử. Phần cứng của hệ thống thường bao gồm một camera để thu thập hình ảnh, một bộ xử lý để thực hiện các thuật toán xử lý ảnh, và một màn hình để hiển thị kết quả. Phần mềm của hệ thống bao gồm các module để nhận dạng màu da, phân đoạn ảnh, trích xuất đặc trưng, phân loại, và giao tiếp với người dùng. Việc tích hợp các thành phần này một cách hiệu quả là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

4.1. Tổng Quan Kiến Trúc Hệ Thống Nhận Dạng

Kiến trúc của hệ thống nhận dạng bàn phím ảo thường bao gồm các thành phần chính sau: camera, bộ xử lý, bộ nhớ, và giao diện người dùng. Camera thu thập hình ảnh của bàn tay và ngón tay. Bộ xử lý thực hiện các thuật toán xử lý ảnh và machine learning để nhận diện vị trí phím gõ. Bộ nhớ lưu trữ dữ liệu huấn luyện và các tham số của mô hình. Giao diện người dùng cho phép người dùng tương tác với hệ thống và nhận phản hồi.

4.2. Thiết Kế Giao Diện Phần Mềm Thân Thiện

Thiết kế giao diện phần mềm thân thiện là rất quan trọng để đảm bảo tính dễ sử dụng của hệ thống nhận dạng bàn phím ảo. Giao diện nên trực quan, dễ hiểu, và cung cấp phản hồi rõ ràng cho người dùng. Các yếu tố như kích thước phím, màu sắc, và bố cục nên được thiết kế cẩn thận để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng (UX). Ngoài ra, giao diện nên hỗ trợ các tùy chọn tùy chỉnh để người dùng có thể điều chỉnh theo sở thích cá nhân.

4.3. Phần Cứng Hệ Thống Lựa Chọn và Tối Ưu

Việc lựa chọn và tối ưu hóa phần cứng hệ thống là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất của hệ thống nhận dạng bàn phím ảo. Camera nên có độ phân giải cao và tốc độ khung hình nhanh để thu thập hình ảnh rõ nét và mượt mà. Bộ xử lý nên có đủ sức mạnh tính toán để thực hiện các thuật toán xử lý ảnh và machine learning một cách nhanh chóng. Bộ nhớ nên có dung lượng đủ lớn để lưu trữ dữ liệu huấn luyện và các tham số của mô hình.

V. Ứng Dụng Thực Tế và Kết Quả Nghiên Cứu Bàn Phím Ảo

Hệ thống nhận dạng bàn phím ảo có nhiều ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khác nhau. Trong lĩnh vực công nghiệp, nó có thể được sử dụng để điều khiển các thiết bị trong môi trường khắc nghiệt, nơi bàn phím cơ truyền thống không thể hoạt động. Trong lĩnh vực y tế, nó có thể được sử dụng để nhập liệu trong phòng mổ, nơi yêu cầu vệ sinh cao. Trong lĩnh vực giáo dục, nó có thể được sử dụng để tạo ra các giao diện người dùng tương tác cho trẻ em. Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống có độ chính xác nhận dạng cao và thời gian phản hồi nhanh.

5.1. Ứng Dụng Trong Công Nghiệp và Y Tế

Trong môi trường công nghiệp, bàn phím ảo có thể được sử dụng để điều khiển các thiết bị trong các nhà máy, kho bãi, và các khu vực sản xuất khác. Trong lĩnh vực y tế, nó có thể được sử dụng để nhập liệu trong phòng mổ, phòng thí nghiệm, và các khu vực chăm sóc bệnh nhân. Việc sử dụng bàn phím ảo giúp giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm và đảm bảo vệ sinh.

5.2. Ứng Dụng Trong Giáo Dục và Giải Trí

Trong lĩnh vực giáo dục, bàn phím ảo có thể được sử dụng để tạo ra các giao diện người dùng tương tác cho trẻ em, giúp trẻ em học tập một cách thú vị và hiệu quả. Trong lĩnh vực giải trí, nó có thể được sử dụng để chơi game, điều khiển các thiết bị giải trí, và tạo ra các trải nghiệm thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR) sống động.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Của Bàn Phím Ảo Tương Lai

Hệ thống nhận dạng bàn phím ảo là một công nghệ đầy tiềm năng, có thể thay thế bàn phím cơ truyền thống trong nhiều ứng dụng khác nhau. Với sự phát triển của công nghệ xử lý ảnh, machine learning, và deep learning, độ chính xác và hiệu suất của hệ thống sẽ ngày càng được cải thiện. Trong tương lai, bàn phím ảo có thể được tích hợp vào các thiết bị di động, kính thông minh, và các thiết bị đeo thông minh khác, mang lại trải nghiệm nhập liệu tự nhiên và tiện lợi hơn cho người dùng.

6.1. Tối Ưu Hóa Hiệu Năng và Độ Chính Xác

Để bàn phím ảo trở nên phổ biến hơn, cần tiếp tục tối ưu hóa hiệu năng và độ chính xác của hệ thống. Các thuật toán xử lý ảnh và machine learning cần được cải tiến để giảm độ trễ và tăng khả năng nhận diện trong các điều kiện khác nhau. Việc sử dụng dữ liệu huấn luyện lớn và đa dạng cũng giúp cải thiện độ chính xác của mô hình.

6.2. Tích Hợp Với Các Thiết Bị Di Động và Đeo Thông Minh

Trong tương lai, bàn phím ảo có thể được tích hợp vào các thiết bị di động, kính thông minh, và các thiết bị đeo thông minh khác. Điều này sẽ mang lại trải nghiệm nhập liệu tự nhiên và tiện lợi hơn cho người dùng, cho phép họ tương tác với các thiết bị một cách dễ dàng và hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CÁC LOẠI BÀN PHÍM TƯƠNG TÁC 1. Giới thiệu chung. Ngày nay với sự ra đời của rất nhiều thiết bị điện tử, các sản phẩm công nghệ ngày càng hiện hữu nhiều hơn trong đời sống của chúng ta. Để giao tiếp cũng như sử dụng được các sản phẩm đó chúng ta cần một thiết bị ngoại vi mà ở đó thể hiện được các mệnh lệnh cũng mong muốn của người sử dụng.

Thiết bị đó là bàn phím tương tác. Phân loại bàn phím tương tác. Bàn phím là một thiết bị ngoại vi được mô hình một phần theo bàn phím máy đánh chữ. Về hình dáng, bàn phím là sự sắp đặt các nút, hay phím.

Một bàn phím thông thường có các ký tự được khắc hoặc in trên phím; với đa số bàn phím, mỗi lần nhấn một phím tương ứng với một ký hiệu được tạo ra. Tuy nhiên, để tạo ra một số ký tự cần phải nhấn và giữ vài phím cùng lúc hoặc liên tục; các phím khác không tạo ra bất kỳ ký hiệu nào, thay vào đó tác động đến hành vi của máy tính hoặc của chính bàn phím. Hình 1-1 Hình ảnh bàn phím cây ATM thường dùng. Bàn phím thường.

Bàn phím máy tính. Bàn phím máy tính xách tay. Bàn phím không dây. Bàn phím không dây là bàn phím sử dụng sóng để kết nối không dây như bluetooth, sóng radio hoặc hồng ngoại.

Bàn phím không dây. Bàn phím cảm ứng. Bàn phím cảm ứng dùng trong cây ATM. Bàn phím ảo Một bàn phím truyền thống dù gắn với máy tính để bàn hay là một phần của chiếc laptop thì nó cũng hoạt động như một chiếc máy tính nhỏ.

Nếu mở nó ra, bạn sẽ thấy một bộ xử lý và một bảng mạch tương tự như bên trong chiếc máy tính của bạn. Bên dưới mỗi phím là một lưới mạch, mỗi khi nhấn phím thì công tắc sẽ đóng lại và truyền một dòng điện nhỏ qua lưới, được bộ xử lý nhận diện và phân tích. Đến lượt mình, bộ 10 xử lý lại gửi thông tin về phím gõ này về máy tính, có thể bằng nhiều cách như thông qua dây cáp nối với máy tính để bàn, hoặc qua công nghệ không dây như Bluetooth, hoặc kết nối trực tiếp như bàn phím laptop. Trong khi đó, khi bạn gõ lên bàn phím ảo, sẽ không có mạch điện nào được đóng mở cả, vì không có bộ phận cơ học chuyển động nào.

Bàn phím laser ảo Laser virtual keyboard hoặc Bluetooth laser virtual keyboard hoặc Virtual Projection Keyboard là một vài tên gọi phổ biến của loại bàn phím này. Khi hoạt động, nó phóng ra một bản phác họa bàn phím QWERTY kích thước tiêu chuẩn bằng tia laser, một bộ cảm biến quang học theo dõi các chuyển động ngón tay của người dùng khi gõ phím, kết nối Bluetooth cho phép nó đồng bộ không dây với hầu hết các thiết bị thông minh. Cơ cấu hoạt động của bàn phím laser ảo: Mặc dù bàn phím laser ảo có cùng chức năng như bàn phím truyền thống, nhưng cách mà chúng phân tích và gửi dữ liệu tới thiết bị hiển thị lại khác hẳn về quy trình. Về cơ bản thì tất cả các bàn phím dù ảo hay thực đều là những thiết bị nhập liệu đầu vào (input devices) – khi ta gõ một dãy ký tự tức là ta đang ra lệnh cho bàn phím gửi lệnh tới máy tính.

Điều này cho phép chúng ta "viết" vào một văn bản, đóng một chương trình hay gõ địa chỉ URL của một website vào trình duyệt. Nhưng vẫn có điểm khác biệt giữa bàn phím ảo laser và bàn phím thực. Bàn phím ảo dùng tia laser 11 Thiết bị tạo ra bàn phím ảo bằng cách sử dụng một đèn diode laser đỏ chiếu hình ảnh của một bàn phím QWERTY lên một mặt phẳng không phản quang. Đèn laser này cũng tương tự như loại đèn chiếu laser rẻ tiền mà khán giả tại các buổi biểu diễn rock vẫn cầm để huơ lên.

Nó chiếu sáng qua một bộ phận gọi là Phân tử quang nhiễu xạ DOE (Diffractive Optical Element) mà thực chất là một hình ảnh bàn phím thu nhỏ. DOE cùng với một số loại thấu kính quang học đặc biệt sẽ phóng to hình ảnh lên kích thước thích hợp và chiếu lên mặt phẳng. Nhưng nếu chỉ có hình ảnh bàn phím thì chưa đủ, thiết bị này còn có một bộ phận để phân tích thông tin mà bạn gõ vào. Nằm gần đáy của thiết bị này là một diode laser hồng ngoại (IR), nó phóng ra một lớp hồng ngoại mỏng trùng khít với hình ảnh bàn phím nói trên.

Mặt phẳng hồng ngoại này vô hình với mắt người, bạn không nhìn thấy được nó, nhưng nó nằm song song bên dưới hình ảnh bàn phím, chỉ cách vài mm. Khi bắt đầu gõ, bạn sẽ đè tay lên một số vùng trên mặt phẳng hồng ngoại đó. Một bộ cảm biến CMOS (complimentary metal-oxide semiconductor) sẽ thu hình vị trí ngón tay của bạn đặt trên vùng bàn phím, và một chip cảm biến đặc biệt có tên là Nhân xử lý giao diện ảo (Virtual Interface Processing Core) sẽ phân tích vị trí của phím gõ. Cuối cùng, thiết bị sẽ gửi thông tin tới máy tính bằng công nghệ Bluetooth để hiển thị trên màn hình.

Ý tưởng về bàn phím ảo chiếu bằng tia laser lên bất kỳ mặt phẳng nào chắc chắn đã xuất hiện từ khá lâu trong các bộ phim giả tưởng, còn trên thực tế, chúng đã được hiện thực hóa từ vài năm nay. Đã có một số nhà sản xuất bán ra loại bàn phím ảo này trên thị trường và công nghệ này vẫn đang tiếp tục được hoàn thiện. 12 Bàn phím ảo laser có thể sử dụng với hầu hết các thiết bị cần nhập văn bản, trong đó chủ yếu là điện thoại thông minh hoặc PDA, máy tính bảng, trong các trường hợp cần nhập văn bản dài sẽ giúp tăng tốc độ cũng như giảm thời gian nhập liệu. Tuy nhiên, mặc dù rất gọn nhẹ để bạn có thể mang theo bất cứ đâu, bàn phím này không thể hoạt động chính xác nếu bạn không tìm được một mặt phẳng đủ tốt để chiếu bàn phím ảo lên, hoặc khi di chuyển trên đường thì sự rung lắc của phương tiện vận chuyển chắc chắn cũng không cho phép bạn gõ phím đúng.

Ví dụ như bạn đang ở trên xe buýt và muốn soạn nhanh một bức email trên chiếc BlackBerry của mình, bạn không thể chiếu tia laser đỏ lên đùi và mong nó hoạt động tốt được. Bàn phím laser ảo cần một mặt phẳng chắn sáng và không phản xạ thì mới có thể chiếu đèn và sử dụng được. Sau khi đã đặt bàn phím của mình lên đúng mặt phẳng cần thiết, thiết bị này mới hiển thị một bàn phím QWERTY đầy đủ kích cỡ, chứa 60 phím trở lên. Sau đó bạn có thể gõ bất kỳ thứ gì mình muốn như trên một bàn phím thông thường, mặc dù cảm giác mà bạn vẫn hay gặp khi gõ laptop – tiếng lách cách mỗi khi một phím được nhấn xuống – sẽ không xuất hiện.

Một vấn đề khác nữa là giá bán các thiết bị bàn phím ảo này còn cao, cho nên hiện tại nó chỉ được quan tâm bởi những người thích khám phá công nghệ và dư giả tiền bạc. 13 CHƯƠNG II : XỬ LÝ ẢNH TRÊN MATLAB 2. Giới thiệu về xử lý ảnh. Hiện nay nó đang là một trong những lĩnh lực được quan tâm và đã trở thành môn học chuyên ngành của sinh viên hệ kỹ sư, cử nhân ngành công nghệ thông tin.

Nhận dạng và xử lý ảnh là một trong những lĩnh vực có nhiều ứng dụng trong thực tiễn như: hệ thông tin địa lý, quân sự, y học.  Cụ thể, xử lý ảnh số có rất nhiều ứng dụng như: - Làm nổi các ảnh trong y học. - Khôi phục lại ảnh do tác động của khí quyển trong thiên văn học. - Chuyển tải, nén ảnh khi truyền đi xa hoặc lưu trữ.

- Sản xuất và kiểm tra chất lượng - Di chuyển của Robot - Các phương tiện đi lại tự trị - Công cụ hướng dẫn cho người mù - An ninh và giám sát - Nhận dạng đối tượng, nhận dạng mặt - Ứng dụng trong y học - Sản xuất, hiệu chỉnh Video - Chinh phục vũ trụ.  Mô tả các bước cụ thể trong xử lý ảnh dưới đây: 14 Hình 2-1. Các bước cơ bản trong xử lý ảnh Hình 2-2. Các bước trong xử lý ảnh.

Phần 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 dòng), 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 quét dòng, ảnh tạo ra có dạng hai chiều.

Chất lượng một ảnh thu nhận được phụ thuộc vào thiết bị thu, vào môi trường (ánh sáng, phong cảnh). 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.

Phân đoạn (Segmentation) hay phân vùng ảnh. 15 Phân vùng ảnh là tách một ảnh đầu vào thành các vùng thành phần để biểu diễn phân tích, nhận dạng ảnh. Ví dụ: để nhận dạng chữ (hoặc mã vạch) trên phong bì thư cho mục đích phân loại bưu phẩm, cần chia các câu, chữ về địa chỉ hoặc tên người thành các từ, các chữ, các số (hoặc các vạch) riêng biệt để nhận dạng. 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. Biểu diễn ảnh (Image Representation). 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. Ví dụ: trong nhận dạng ký tự trên phong bì thư, chúng ta miêu tả các đặc trưng của từng ký tự giúp phân biệt ký tự này với ký tự khác. Nhận dạng và nội suy ảnh (Image Recognition and Interpretation). Nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh.

Quá trình này thường thu được bằng cách so sánh với mẫu chuẩn đã được học (hoặc lưu) từ trước.