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 Nội dung chương này trình bày tất cả các nội dung lý thuyết có liên quan tới đề tài, các thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động của các module có trong hoạt động của hệ thống. Từ đó lựa chọn linh kiện cho phù hợp với đề tài m,à lại tốn ít chi phí nhất. Chương 3: Tính toán thiết kế Chương này sẽ trình bày sơ đồ khối của hệ thống, chức năng, nhiệm vụ của từng khối.
Các thuật toán, phương pháp được sử dụng để giải quyết trong đề tài. Quy trình hoạt động của hệ thống, các tính toán để thiết kế, xây dựng hệ thống hoàn chỉnh. Chương 4: Thi công hệ thống Chương này chủ yếu trình bày, giải thích cụ thể, chi tiết lưu đồ, giải thuật. Thi công hệ thống, thống kê các kết quả mô phỏng được của hệ thống trên PC cũng như chạy hệ thống ngoài điều kiện thực tế.
Chương 5: Kết quả, nhận xét, đánh giá Chương này sẽ trình bày các nhận xét, đánh giá những gì đề đã làm được của đề tài. Mức độ hoạt động, sai số của đề tài khi triển khai vào thực tế. Những gì của đề tài còn tồn tại lại. Những kiến thức gì đã học được từ việc làm đè tài.
Chương 6: Chương này tổng kết lại quá trình thực hiện của đề tài, sản phẩm thu được từ việc thực hiện đề tài, hướng phát triển của đề tài, nhằm làm cho đề tài phong phú hơn, tính khả thi của đề tài sẽ được áp dụng tốt hơn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 QUY TRÌNH XỬ LÝ ẢNH 2.1 Tổng quan về xử lý ảnh Xử lý ảnh là đối tượng nghiên cứu của lĩnh vực thị giác máy, là quá trình biến đổi từ một ảnh ban đầu sang một ảnh mới với các đặc tính và tuân theo ý muốn của người sử dụng. Xử lý ảnh có thể gồm quá trình phân tích, phân lớp các đối tượng, làm tăng chất lượng, phân đoạn và tách cạnh, gán nhãn cho vùng hay quá trình biên dịch các thông tin hình ảnh của ảnh.
Cũng như xử lý dữ liệu bằng đồ hoạ, xử lý ảnh số là một lĩnh vực của tin học ứng dụng. Xử lý dữ liệu bằng đồ họa đề cập đến những ảnh nhân tạo, các ảnh này được xem xét như là một cấu trúc dữ liệu và được tạo bởi các chương trình. Xử lý ảnh số bao gồm các phương pháp và kỹ thuật biến đổi, để truyền tải hoặc mã hoá các ảnh tự nhiên. Mục đích của xử lý ảnh gồm: Biến đổi ảnh làm tăng chất lượng ảnh.
Tự động nhận dạng ảnh, đoán nhận ảnh, đánh giá các nội dung của ảnh. Nhận biết và đánh giá các nội dung của ảnh là sự phân tích một hình ảnh thành những phần có ý nghĩa để phân biệt đối tượng này với đối tượng khác, dựa vào đó ta có thể mô tả cấu trúc của hình ảnh ban đầu. Có thể liệt kê một số phương pháp nhận dạng cơ bản như nhận dạng ảnh của các đối tượng trên ảnh, tách cạnh, phân đoạn hình ảnh. Kỹ thuật này được dùng nhiều trong y học (xử lý tế bào, nhiễm sắc thể), nhận dạng chữ trong văn bản.
Trong đề tài này, ảnh được thu nhận từ tự nhiên được thu nhận qua các thiết bị thu (camera của Raspberry Pi3). Trước đây, ảnh thu qua Camera là các ảnh tương tự. 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 các tiến trình xử lý tiếp theo.2 Các quá trình xử lý ảnh Hình 2.1: Quá trình xử lý ảnh. Thu nhận ảnh Đây là công đoạn đầu tiên mang tính quyết định đối với quá trình xử lý ảnh.
Ảnh đầu vào sẽ được thu nhận qua các thiết bị như: camera, sensor, máy scanner,v.v… và sau đó các BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT tín hiệu này sẽ được số hóa. Việc lựa chọn các thiết bị thu nhận ảnh sẽ phụ thuộc vào đặc tính của các đối tượng cần xử lý. Các thông số quan trọng ở bước này là độ phân giải, chất lượng màu, dung lượng bộ nhớ và tốc độ thu nhận ảnh của các thiết bị.
Tiền xử lý Quá trình sử dụng các kỹ thuật xử lý ảnh để làm ảnh tốt lên theo mục đích sử dụng. Ý nghĩa của quá trình này là điều chỉnh độ chiếu sáng để khắc phục hậu quả của việc chiếu sáng không đều, giảm nhỏ thành phần nhiễu của các đối tượng ngoài ý muốn xuất hiện trong ảnh, hiệu chỉnh giá trị độ sáng giữa nền và đối tượng và chuẩn hoá độ lớn, màu, hình dạng của ảnh, điều chỉnh bộ lọc để khuyếch đại và nén các tần số. Phân đoạn Phân đoạn ảnh là bước then chốt trong xử lý ảnh. Giai đoạn này phân tích ảnh thành những thành phần có cùng tính chất nào đó dựa theo biên hay các vùng liên thông.
Tiêu chuẩn để xác định các vùng liên thông có thể là cùng màu, cùng mức xám v.v… Mục đích của phân đoạn ảnh là để có một miêu tả tổng hợp về nhiều phần tử khác nhau cấu tạo lên ảnh thô. Vì lượng thông tin chứa trong ảnh rất lớn, trong khi đa số các ứng dụng người sử dụng chỉ cần trích một vài đặc trưng nào đó, do vậy cần có một quá trình để giảm lượng thông tin khổng lồ đó. Quá trình này bao gồm phân vùng ảnh và trích chọn đặc tính chủ yếu. Tách các đặc tính Kết quả của bước phân đoạn ảnh thường được cho dưới dạng dữ liệu điểm ảnh thô, trong đó hàm chứa biên của một vùng ảnh, hoặc tập hợp tất cả các điểm ảnh thuộc về chính vùng ảnh đó.
Trong cả hai trường hợp, sự chuyển đổi dữ liệu thô này thành một dạng thích hợp hơn cho việc xử lý trong máy tính là rất cần thiết. Để chuyển đổi chúng, câu hỏi đầu tiên cần phải trả lời là nên biểu diễn một vùng ảnh dưới dạng biên hay dưới dạng một vùng hoàn chỉnh gồm tất cả những điểm ảnh thuộc về nó. Biểu diễn dạng biên cho một vùng phù hợp với những ứng dụng chỉ quan tâm chủ yếu đến các đặc trưng hình dạng bên ngoài của đối tượng, ví dụ như: các góc cạnh và điểm uốn trên biên chẳng hạn. Biểu diễn dạng vùng lại thích hợp cho những ứng dụng khai thác các tính chất bên trong của đối tượng, ví dụ như vân ảnh hoặc cấu trúc xương của nó.
Sự chọn lựa cách biểu diễn thích hợp cho một vùng ảnh chỉ mới là một phần trong việc chuyển đổi dữ liệu ảnh thô sang một dạng thích hợp hơn cho các xử lý về sau. Người sử dụng còn phải đưa ra một phương pháp mô tả dữ liệu đã BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT được chuyển đổi đó sao cho những tính chất cần quan tâm đến sẽ được làm nổi bật lên, thuận tiện cho việc xử lý chúng. Nhận dạng và giải thích Đây là bước cuối cùng trong quá trình xử lý ảnh.
Nhận dạng ảnh có thể được nhìn nhận một cách đơn giản là việc gán nhãn cho các đối tượng trong ảnh. Ví dụ đối với nhận dạng chữ viết, các đối tượng trong ảnh cần nhận dạng là các mẫu chữ, ta cần tách riêng các mẫu chữ đó ra và tìm cách gán đúng các ký tự của bảng chữ cái tương ứng cho các mẫu chữ thu được trong ảnh. Giải thích là công đoạn gán nghĩa cho một tập các đối tượng đã được nhận biết. Người sử dụng cũng có thể thấy rằng, không phải bất kỳ một ứng dụng xử lý ảnh nào cũng bắt buộc phải tuân theo tất cả các bước xử lý đã nêu ở trên, ví dụ như các ứng dụng chỉnh sửa ảnh nghệ thuật chỉ dừng lại ở bước tiền xử lý.
Một cách tổng quát thì những chức năng xử lý bao gồm cả nhận dạng và giải thích thường chỉ có mặt trong hệ thống phân tích ảnh tự động hoặc bán tự động, được dùng để rút trích ra những thông tin quan trọng từ ảnh, ví dụ như: các ứng dụng nhận dạng ký tự quang học, nhận dạng chữ viết tay v.3 Ảnh và biễu diễn ảnh a. Khái niệm về ảnh đen trắng, ảnh màu, ảnh đa cấp xám. Ảnh trong thực tế là một ảnh liên tục cả về không gian và giá trị độ sáng. Để có thể xử lý ảnh bằng máy tính thì cần thiết phải tiến hành số hóa ảnh.
Quá trình số hóa biến đổi các tín hiệu liên tục sang tín hiệu rời rạc thông qua quá trình lấy mẫu (rời rạc hóa về không gian) và lượng tử hóa các thành phần giá trị mà về nguyên tắc bằng mắt thường không thể phân biệt được hai điểm liền kề nhau. Các điểm như vậy được gọi là các pixel hay các phần tử ảnh hoặc điểm ảnh. Ảnh số (Digital image): đây là đối tượng mà máy tính xử lý. Ảnh số chỉ là một ma trận 2 chiều, và việc xử lý chúng chỉ là những thao tác trên ma trận này sao cho ra kết quả hợp lý.
Ví dụ một bức ảnh số có độ phân giải 640x480 nghĩa là chiều ngang có 640 điểm ảnh (pixel), chiều dọc có 480 điểm ảnh, và mỗi điểm ảnh được biểu diễn bằng một con số. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.2: Mô tả cấu tạo của ảnh số. Tùy theo giá trị dùng để biểu diễn điểm ảnh mà người ta phân ra 3 loại ảnh chính: Ảnh nhị phân (binary image): đó là những bức ảnh mà mỗi điểm ảnh chỉ là những điểm đen hoặc trắng, được quy định bằng một bit.
Nếu bit mang giá trị là 0 thì điểm ảnh là điểm đen, còn nếu mang giá trị là 1 thì điểm ảnh là điểm trắng. Do đó để biểu diễn một điểm ảnh đen trắng ta có thể dùng một ma trận nhị phân, là ma trận mà mỗi phần tử chỉ nhận một trong hai giá trị là 0 hoặc 1.3:Kết quả cho hình ảnh nhị phân. Mỗi màu có giá trị từ 0 đến 255.4: kết quả hình ảnh cho ảnh màu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ảnh xám (gray image): giá trị mỗi điểm ảnh nằm trong giải giá trị từ 0 đến 255, nghĩa là cần 8 bits hay 1 byte để biểu diễn mỗi điểm ảnh này.