Chương 1: Tổng quan đề tài 2 Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả và thảo luận 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu kế thừa: Dựa vào các thuật toán đã có để phân tính đối tượng. Kế thừa từ các công trình nghiên cứu khoa học và sử dụng các phần mềm Opencv, ngôn ngữ lập trình python Phương pháp tham khảo tài liệu : bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về điện tử và truy cập internet. Ý nghĩa khoa học Nhằm phục vụ để nhận diện và phát hiện những bệnh thông thường qua các vị trí tăng nhiệt độ bất thường trên cơ thể các con vật nuôi để từ đưa ra các ứng dụng trong công nghệ camera nhiệt ảnh và công nghệ xử lý ảnh trong việc chuẩn đoán một số các bệnh trên vật nuôi, đưa ra các chi phí thấp 4.
Giới hạn đề tài “Thiết kế, phát triển hệ thống tự động phát hiện và chuẩn đoán từ xa một số bệnh gây tăng thân nhiệt ở lợn, sử dụng các thiết bị setup chụp ảnh đàn lợn, trên tai đeo mã QR để nhận biết các con bị bệnh từ đó đưa ra pháp đồ”. Thời gian và địa điểm thực hiện - Thời gian: Từ tháng 10/2020 đến 3/2021 - Địa điểm: Học viện Nông nghiệp Việt Nam. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về camera ảnh nhiệt Camera ảnh nhiệt là dòng camera được sử dụng để quan sát trong môi trường thiếu ánh sáng, nhiều vật cản khó quan sát, Camera có chức năng giám sát an ninh, đo nhiệt độ, phát hiện sớm hoả hoạn hoặc nhiệt độ bất thường… Camera ảnh nhiệt sử dụng nguyên lý bức xạ nhiệt để ghi lại hình ảnh.
Với tính năng đặc biệt nên camera thường được sử dụng trong lĩnh vực an ninh quốc phòng, y tế, an toàn công cộng và ở một số ngành nghề đặt thù khác. Nguyên lí hoạt động của camera ảnh nhiệt a. Nguyên lý của bức xạ nhiệt của camera ảnh nhiệt Ngoài tia sáng có thể nhìn thấy bằng mắt thường còn có 1 loại ánh sáng không nhìn thấy gọi là tia hồng ngoại. Mọi vật thể có nhiệt độcao hơn 0 độ tuyệt đối đều có thể bức xạ sóng điện từ (hồng ngoại) một cách ổn định.
Hiện tượng này gọi là “Bức xạ nhiệt”.1: Bức xạ nhiệt của camera ảnh nhiệt [1] 4 b. Nguyên lí tạo hình ảnh của camera ảnh nhiệt Các cảm biến nhiệt được sử dụng trong hệ thống máy ảnh nhiệt phát hiện các biến đổi nhiệt trong môi trường xung quanh. Các biến thể nhiệt này được ghi lại dưới dạng màu đỏ và trắng. màu này thay đổi tương ứng với các biến thể về nhiệt độ và do đó có thể thu được hình ảnh.
Hiệu suất được cung cấp bởi kỹ thuật hình ảnh cao và chúng có thể được sử dụng để xem các khu vực xung quanh ngay cả trong đêm. Điều này giúp các thợ săn phát hiện động vật ngay cả trong đêm, các máy bay chiến đấu lửa để xác định nơi có nguồn gốc nhiệt, các nhà nội trợ để phát hiện các lỗ hổng trong nhà và thậm chí đểphát hiện các môi trường xung quanh vào ban đêm. Điều quan trọng là người ta nên sử dụng một máy ảnh chụp ảnh nhiệt tốt nhất cho các hoạt động của họ. Sử dụng máy ảnh tốt nhất và tận hưởng hoàn thành các hoạt động của bạn một cách hoàn hảo.
Camera nhiệt phát hiện nhiệt độ bằng cách nhận biết và chụp các mức ánh sáng hồng ngoại khác nhau. Ánh sáng này là vô hình với mắt thường, nhưng có thể cảm thấy như nhiệt nếu cường độ đủ cao. Tất cả các vật thể phát ra một loại bức xạ hồng ngoại nào đó, và đó là một trong những cách mà nhiệt được truyền đi. Nếu bạn giữ bàn tay của bạn trên một số than nóng trên bàn nướng, những than được phát ra một tấn bức xạ hồng ngoại, và nhiệt được chuyển giao cho bàn tay của bạn.
Hơn nữa, chỉ có khoảng một nửa năng lượng mặt trời được phát ra dưới dạng ánh sáng khả kiến – phần còn lại là sự kết hợp giữa ánh sáng cực tím và tia cực tím. Nóng hơn một đối tượng là, bức xạ hồng ngoại hơn nó tạo ra. Camera nhiệt có thể nhìn thấy bức xạ này và chuyển nó thành hình ảnh mà chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt, giống như một chiếc máy ảnh tầm nhìn ban đêm có thể chụp ánh sáng hồng ngoại vô hình và chuyển nó thành hình ảnh mà mắt chúng ta có thể nhìn thấy. Ống kính germanium của camera phản xạ ánh sáng nhìn thấy và tia cực tím.
UFPA thay đổi bức xạ hồng ngoại thành tín hiệu điện chạy qua ISP (Bộ xử lý tín hiệu hình ảnh) trong mạch FPGA và cuối cùng qua DSP (Bộ xử lý tín hiệu số) để xuất ra luồng video.2: Nguyên lí tạo ảnh của camera ảnh nhiệt [2] 1. Một số ứng dụng của camera ảnh nhiệt a. An ninh Camera hồng ngoại được sử dụng để quan sát vào ban đêm. Với khu vực nhỏ như một phòng, loại camera được dùng là camera Day/Night.
Khi quan sát ở khu vực rộng mà ở đó việc chiếu sáng là tốn kém và có thể không thực hiện được, loại camera được dùng là camera nhiệt. Camera nhiệt có thể phát hiện xâm nhập mà không cần đến chiếu sáng. Các khu vực rộng có thể kể đến như sân bay, các doanh nghiệp mà có sự trưng bày sản phẩm ngoài trời như ô tô, thuyền hoặc các bãi trông xe lớn.3: Ứng dụng trong theo dõi an ninh 6 b. Kiểm soát hỏa hoạn Sự dụng camera hồng ngoại có thể theo dõi trên phạm vi lớn từ đó phát hiện sớm hỏa hoạn để kịp thời xử lý.
Khi đang diễn ra hỏa hoạn, camera hồng ngoại vẫn có thể quan sát vị trí cháy trong điều kiện khói, đếm tối hoặc sương mù. Với khả năng này camera hồng ngoại có thể sử dụng trong phòng chống cháy rừng, cháy trên diện rộng. Thực thi pháp luật Camera hồng ngoại cho phép phát hiện các hoạt động phạm pháp thường được thực hiện vào ban đêm. Ví dụ như buôn lậu, khai thác lậu tài nguyên.4: Ứng dụng trong thực thi pháp luật d.
Hoạt động tìm kiếm cứu hộ, cứu nạn Tìm kiếm người mất tích hoặc bị nạn vào ban đêm đặc biệt với trường hợp mất tích trong rừng, trên biển. An ninh hàng hải Camera hồng ngoại thường được sử dụng trong hàng hải vì việc chiếu sáng trên biển là gần như không thể. Ứng dụng chủ yếu là tuần tra trên biển vào ban đêm, phát hiện và tránh các vật cản trên biển.5: Ứng dụng trong an ninh hàng hải f. Trong đo nhiệt độ Camera hồng ngoại được sử dụng để giám sát các quá trình sản xuất, sử dụng trong các hệ thống tự động hóa.
Ngày nay, việc đo nhiệt độ từ xa ngày càng phát triển và được ưa chuộng. Thông thường các cảm biến hồng ngoại được sử dụng, tuy nhiên dùng cảm biến chỉ cho phép đo tại một số điểm. Khi cần có một cái nhìn tổng quát hệ về nhiệt độ của hệ thống thì camera nhiệt là lực chọn tất yếu.6: Đo thân nhiệt người tại sân bay bằng camera hồng ngoại 8 g. Trong y học Chụp ảnh nhiệt động vật, chụp ảnh nhiệt cơ thể người để hỗ trợ việc chuẩn đoán bệnh.
Khi bị nhiễm bệnh hoặc bị thương, cơ thể vật nuôi thường có thân nhiệt cao và có thể xuất hiện một số đốm đỏ bất thường trên cơ thể.Từ đó ta có thể phát hiện và chuẩn đoán bệnh cho vật nuôi và có biện pháp chữa trị. Trong [1] tác giả đã sử dụng camera thân nhiệt để chụp ảnh các trấn thương để tìm hiểu về mối quan hệ giữa chấn thương và sự thay đổi nhiệt độ tại các vị trí đó.7: Ảnh nhiệt chụp lại các vị trí chấn thương ở chân [1] h. Trong lĩnh vực kiểm tra phát hiện Theo dõi phát hiện du khách có bệnh: như phát hiện du khách bị cúm ở các sân bay, cửa khẩu. Bảo trì thiết bị cơ khí và điện trước khi xảy ra hỏng hóc Quá nhiệt là hiện tượng có thể xảy ra ở tất cả các thiết bị điện từ máy phát, biến áp, đầu nối, cách điện, các loại khí cụ điện đóng cắt… Các lỗi này là do quá dòng, quá áp, han rỉ, bụi bẩn, lắp đặt sai… có thể được sửa chữa, bao trì dễ dàng, nhưng nếu để lâu sẽ làm hỏng thiết bị có thể gây hỏng cho toàn hệ thống.
Ảnh nhiệt cho phép nhìn, phát hiện các bộ phận quá nhiệt dễ dàng, từ đó có thể bảo trì kịp thời. Các thiết bị cơ khí như động cơ điện, động cơ đốt trong, hộp số, băng 9 chuyền khi hoạt động sẽ sinh ra nhiệt do ma sát giữa các bộphận. Ma sát sinh ra sẽ lớn khi hệ thống bị kẹt, lỗi, đồng thời ma sát lớn sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị. Camera hồng ngoại cho tìm ra vị trí có ma sát lớn, từ đó có thể phát hiện lỗi, bảo trì thiết bị trước khi thiết bị hỏng.
Ví dụ trong động cơ điện, ổ bi sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn nếu nó quá chặt, thiếu bôi trơn hoặc đôi khi quá bôi trơn. Điện trở của động cơ cũng sinh ra nhiệt. Lớp cách điện sẽ bị hỏng nếu động cơ quá nóng. Động cơ làm việc ở nhiệt độ cao hơn 10 oC so với thiết kế thì tuổi thọ của nó sẽ giảm một nửa.8: Ứng dụng trong sửa chữa máy móc [….
Kiểm tra các công trình xây dựng Thông qua ảnh nhiệt của tường, mái, để phát hiện rò khí, hiện tượng thấm nước, rò nước.Ví dụ: nếu có nước đọng trong tường hoặc trần nhà, thì khu vực thấm nước sẽ có nhiệt độ thấp hơn các khu vực khác: 10 Hình 1.9: Phát hiện nước thấm bằng camera nhiệt […. Tổng quan về xử lý ảnh 1. Khái quát về xử lý ảnh Xử lý ảnh là một trong những mảng quan trọng nhất trong kỹ thuật thị giác máy tính, là tiền đề cho nhiều nghiên cứu thuộc lĩnh vực này. Hai nhiệm vụ cơ bản của quá trình xử lý ảnh là nâng cao chất lượng thông tin hình ảnh và xử lý số liệu cung cấp cho các quá trình khác trong đó có việc ứng dụng thị giác vào điều khiển.
Quá trình bắt đầu từ việc thu nhận ảnh nguồn (từ các thiết bị thu nhận ảnh dạng số hoặc tương tự) gửi đến máy tính. Dữ liệu ảnh được lưu trữ ở định dạng phù hợp với quá trình xử lý. Người lập trình sẽ tác động các thuật toán tương ứng lên dữ liệu ảnh nhằm thay đổi cấu trúc ảnh phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Quá trình xử lý nhận dạng ảnh được xem như là quá trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho ra kết quả mong muốn.