Chương 1: Tổng quan Trình bày phan tính toán, thiết kế thân máy, bàn máy điều chỉnh chính xác vi trí của dé dép, cơ cau cấp phôi sang băng tải của máy in hoa văn và họa tiết. Chương 4: Đánh giá kết quả và hướng phát triển đề tài Trình bày đánh giá kết quả đạt được. Định hướng phát triển trong tương lai của đề tài. Chương 2: Ung dung kỹ thuật xử lý ảnh dé nâng cao độ chính xác vị trí của dé dép CHƯƠNG 2.
UNG DỤNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ANH DE NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC VỊ TRÍ CỦA ĐÉ DÉP 2. Khái niệm xử lý ảnh 2. Khai niệm cơ bản 2. Khái niệm anh Thông tin về vật thé hay quang cảnh được chiếu sáng mà con người quan sát và cảm nhận được bang mat và hệ thong thân kinh thị giác.
Biêu dién ảnh vê mặt toán hoc: f(x, y): trong đó x, y là tọa độ không gian 2 chiều và f là độ lớn của độ chói (ảnh đơn sắc), màu (đối với ảnh màu) Với: x, y biến thiên liên tục và f cũng liên tục 2. Điểm ảnh (pixel) Điêm ảnh là đơn vị nhỏ nhât câu tạo nên ảnh sô. Môi pixel có tọa độ (x,y) và giá tri cường độ sáng hoặc mau sac tại điểm đó. Độ phan giải cua ảnh Độ phân giải của ảnh là số pixel có trong ảnh để tạo nên bức ảnh đó.
Độ phân giải thường ghi dưới dạng: m x n. Trong đó m: số pixel trên chiều rộng ảnh, n: số pixel trên chiêu cao anh. D6 phan giai cang cao, anh cang sac nét. Chương 2: Ung dung kỹ thuật xử lý ảnh dé nâng cao độ chính xác vị trí của dé dép (a) 1024 x 1024; (b) 512 x 512, (c) 256 x 256, (d) 128 x 128, (e) 64 x 64, (f) 32 x 32 Hinh 2.
D6 phan giai anh 2. Mức xám (gray) Mức xám là kết quả của việc mã hoá ứng với một cường độ sáng của mỗi điểm ảnh với một giá trị số. Thông thường ảnh được mã hoá dưới dạng 16, 32, 64 hay 256 mức. Ví dụ: tại điểm ảnh tọa độ (20, 40) có mức xám là 60, tại điểm ảnh tọa độ (30, 40) có mức xám là 23.
Khái niệm anh số Ảnh số là ảnh thu được từ ảnh liên tục bằng phép lay mẫu và lượng tử hóa Gray level pIxel Hình 2. Biêu điên anh so băng các diém anh Chương 2: Ung dung kỹ thuật xử lý ảnh dé nâng cao độ chính xác vị trí của dé dép Một ảnh số thường được biểu diễn như một ma trận các điểm ảnh. Trong đó mỗi điểm ảnh có thé được biểu diễn bằng: | bit (ảnh nhị phân), 8 bit (ảnh đa mức xám), 16, 24 bit (ảnh màu) Ảnh được biểu diễn ảnh dưới dạng ma trận các điểm ảnh gọi là anh bitmap. Đặc điểm của ảnh Bitmap: biểu diễn các hình phức tạp, tính toán chậm, hạn chế khi zoom và khi thực hiện các phép biến hình.
Một cách biểu diễn khác của ảnh số là dưới dạng vector (ảnh vector). Cách biéu diễn này không biểu diễn ảnh dưới dạng ma trận các điểm ảnh mà hướng đến đối tượng trong ảnh, thường bao gôm các thành phan cơ bản như hình tròn, đường thăng. Biéu diễn ảnh dưới dang vector Đặc điểm của anh vector: Biéu diễn các hình đơn giản, tính toán nhanh. Lý thuyết và các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh 2.
Lý thuyết xử lý ảnh Xử lý ảnh là một phân ngành trong xử lý số tín hiệu với tín hiệu xử lý là ảnh. Đây là một phân ngành khoa học mới rất phát triển trong những năm gần đây. Xử lý ảnh gồm 4 lĩnh vực chính: xử lý nâng cao chất lượng ảnh, nhận dạng ảnh, nén ảnh và truy van ảnh. Sự phát triển của xử lý anh đem lại rất nhiều lợi ích cho cuộc song Của con người.
Quá trình xử lý ảnh được xem như là quá trình tác động lên ảnh đầu vào nhăm Nâng cao chất lượng hình ảnh theo một tiêu chí nào đó (cảm nhận của con người). Phân tích ảnh dé thu được các thông tin đặc trưng giúp cho việc phân loại, nhận biết ảnh. Hiệu ảnh dau vào dé có những mồ tả về anh ở mức cao hơn, sâu hơn. 10 Chương 2: Ung dung kỹ thuật xử lý ảnh dé nâng cao độ chính xác vị trí của dé dép Nâng cao chất lượng Ảnh Vv Xử lý ảnh Ỷ Thong tin dac trung Mô tả ảnh nâng cao Hình 2.
Sơ đồ mục dich xử lý ảnh Ảnh có thể xem là tập hợp các điểm ảnh và mỗi điểm ảnh được xem như là đặc trưng cường độs áng hay một dấu hiệu nào đó tại một vị trí nào đó của đối tượng trong không gian và nó có thé xem như một hàm n biến P(c1, ca,. Do đó, ảnh trong xử lý ảnh có thé xem như ảnh n chiều và có sơ đồ tong quát của một hệ thống xử lý ảnh như sau: Lưu trữ Th A R l Phan tich A r > RK SỐ lo Phân tích U Camera >| nhận —> hoa anh anh , anh v Vv SỐ Hệ hóa quyết định Hình 2. Thu nhận ảnh, số hóa ảnh (image aquisition) Việc thu nhận ảnh vào được thực hiện bởi: Hệ thống chụp ảnh (camera, máy thu hình, cảm biến ảnh), tín hiệu ảnh. Hệ thống số hóa ảnh: Các phương pháp lẫy mẫu.
Cải thiện ảnh, khôi phục anh, lọc nhiễu (tiễn xử lý — image pre-processing) Có hai loại nhiễu cơ bản trong quá trình thu nhận ảnh. - Nhiễu hệ thống: là nhiễu có quy luật có thé khử bang các phép biến doi. 11 Chương 2: Ung dung kỹ thuật xử lý ảnh dé nâng cao độ chính xác vị trí của dé dép - Nhiéu ngau nhiên: vét, dâu không rõ nguyên nhân và can phải khắc phục bang các phép lọc. Đề cải thiện ảnh thường có các phương pháp như sau: - Các phép xử lý điểm ảnh - Các phép xử lý trên miền không gian - Các phép xử lý trên miễn tần số 2.
Nan chỉnh biến dang Ảnh thu nhận thường bị biến dạng do giới hạn về công nghệ của các thiết bị quang học và điện tử. P Pi | f Ỉ xfÏ 2 LH ae Ảnh thu nhận Ảnh mong muốn Hình 2. Ảnh thu nhận và ảnh mong muon dat duoc Dé khắc phục người ta sử dung các phép chiếu, các phép chiếu thường được xây dựng trên tập các điêm điêu khiên. Giả sử (Pi, Pi’) l= 1, n có n các tập điều khiến.
Tìm hàm f: Pi (Pi) sao cho min Š°|/()- P| > min i=l Giả sử anh bị biến đổi chỉ bao gồm: Tịnh tiến, quay, ty lệ, biến dang bậc nhất tuyến tính. Khi đó hàm f có dạng: ƒŒ.,a,x+b,y+c,) Ta có: $=)\|f(P)-P [ ~ Yd] (axthy +e —#, ỳ +(axtbyte,—y, 3| i=l 12 Chương 2: Ung dung kỹ thuật xử lý ảnh dé nâng cao độ chính xác vị trí của dé dép Dé cho ø —> min S2 —ọ Sax + >3. i=l i=l i=l i=l SỐ 6 Sax + by, tne `. Oc, il i=l i=l Giai hé phuong trinh tuyén tính tìm được ai, bị, c¡; tương tự tìm được az, ba, C2 khi đó xác định được hàm f.
Chính mức xam Nhăm khắc phục tính không đồng đều của hệ thống gây ra. Thông thường có hai hướng tiếp cận: - Giảm sô mức xám: Thực hiện băng cách nhóm các mức xám gân nhau thành một cụm. Trường hợp chỉ có hai mức xám thì chính là chuyên về ảnh đen trăng. - Tang sô mức xám: Thực hiện nội suy ra các mức xám trung gian băng ky thuật nội suy.
Kỹ thuật nay nhằm tăng cường độ mịn cho ảnh. Phan tích anh Trích chọn đặc trưng (feature extraction) Biểu diễn, mô tả anh (image representation, image description) Phân lớp anh (image classification) Nhan dang anh (image recognition) Các đặc điểm của đối tượng được trích chọn tuy theo mục đích nhận dạng trong quá trình xử lý ảnh. Có thê nêu ra một sô đặc diém của anh sau day: Đặc điêm không gian: Phân bồ mức xám, phan bô xác suât, biên độ, diém uôn V. 13 Chương 2: Ung dung kỹ thuật xử lý ảnh dé nâng cao độ chính xác vị trí của dé dép Đặc điểm biến doi: Các đặc điểm loại này được trích chọn băng việc thực hiện lọc vùng (zonal filtering).
Các bộ vùng được gọi là “mặt nạ đặc điểm” (feature mask) và thường là các khe hẹp với hình dạng khác nhau (dạng hình chữ nhật,dạng hình tam giác, dạng cung tròn v. Đặc điểm biên và đường biên: Đặc trưng cho đường biên của đối tượng và do vậy rất hữu ích trong việc trích trọn các thuộc tính bất biến được dung khi nhận dạng đối tượng. Các đặc điểm này có thé được trích chọn nhờ toán tử gradient, toán tử la bàn, toán tu Laplace, toán tử “chéo không” (zero crossing) v. Việc trích chọn hiệu quả các đặc điêm giúp cho việc nhận dạng các đôi tượng ảnh chính xác, với tốc độ tính toán cao và dung lượng nhớ lưu trữ giảm xuống.
Nhận dang Nhận dang tự động (automatic recognition), mô ta đối tượng, phân loại và phân nhóm các mẫu là những van dé quan trọng trong thị giác máy tính, được ứng dụng trong nhiều ngành kho học khác nhau. Tuy nhiên, một câu hỏi đặt ra là: mẫu (sample) là gì? Watanabe, một trong những người đi đầu trong lĩnh vực này đã định nghĩa: “Ngược lại với hỗn loạn (chaos), mẫu là một thực thể (entity), được xác định một cách ang áng (vaguely defined) và có thể gán cho nó một tên. Nén ảnh Nhằm giảm thiểu không gian lưu trữ. Thường được tiễn hành theo cả hai cách khuynh hướng là nén có bảo toàn và không bảo toàn thông tin.
Nén không bảo toàn thì thường có khả năng nén cao hơn nhưng khả năng phục hồi thì kém hơn. Trên cơ sở hai khuynh hướng, có bốn cách tiếp cận cơ bản trong nén ảnh: - Nén ảnh thống kê: Kỹ thuật nén này dựa vào việc thống kê tần suất xuất hiện của giá tri các diém ảnh, trên cơ sở đó mà có chiên lược mã hóa thích hợp. Một ví dụ điển hình cho kỹ thuật mã hóa này là *. 14 Chương 2: Ung dung kỹ thuật xử lý ảnh dé nâng cao độ chính xác vị trí của dé dép - Nén ảnh không gian: Kỹ thuật này dựa vào vị trí không gian của các điểm ảnh để tiễn hành mã hóa.
Kỹ thuật lợi dụng sự giống nhau của các điểm ảnh trong các vùng gân nhau.Ví dụ cho kỹ thuật này là mã nén *. - Nén ảnh sử dụng phép biến đổi: Day là kỹ thuật tiếp cận theo hướng nén không bảo toàn và do vậy, kỹ thuật thường nén hiệu quả hơn.JPG chính là tiếp cận theo kỹ thuật nén này. - Nén anh Fractal: Sử dụng tính chat Fractal của các đối tượng ảnh, thể hiện sự lặp lại của các chi tiết.