Luận Văn Thạc Sĩ Về Ứng Dụng Xử Lý Ảnh Để Điều Khiển Xe Lăn Điện

• Tác giả: Đinh Duy Khánh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Phương
• Trường học: Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Điện - Điện Tử
• Đề tài: Ứng Dụng Xử Lý Ảnh Trong Điều Khiển Xe Lăn Điện
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về tình hình nghiên cứu
• 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố
• 1.3. Nhiệm vụ của đề tài và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ẢNH
• 2.1. Tổng quan về xử lý ảnh
• 2.1.1. Các khái niệm cơ bản về ảnh
• 2.1.2. Mức xám của ảnh
• 2.1.3. Độ phân giải của ảnh
• 2.2. Các cách phân loại ảnh
• 2.2.1. Quan hệ giữa các điểm ảnh
• 2.3. Phân đoạn ảnh
• 2.3.1. Phân đoạn ảnh theo ngưỡng
• 2.3.2. Phân đoạn ảnh theo nhóm
• 2.3.3. Phân loại theo phương pháp loan vùng
• 2.3.5. Phân đoạn ảnh dựa trên biên
• 2.3.6. Phân đoạn ảnh dựa vào phân hoạch đồ thị
• 2.4. Các phương pháp phát hiện biên
• 2.4.1. Cơ sở của việc tách biên
• 2.4.2. Bộ tách biên Sobel
• 2.4.3. Bộ tách biên Canny
• 2.4.4. Bộ tách biên Prewitt
• 2.4.5. Bộ tách biên Roberts
• 2.4.6. Bộ tách biên Laplace của hàm Gauss (LoG)
• 2.5. Biến đổi Hough (HT – Hough transform)
• 2.5.1. Tổng quan về biến đổi Hough
• 2.5.2. Biến đổi Hough cho đường thẳng
• 2.5.3. Biến đổi Hough cho hình tròn
• 2.6. Tạo giao diện người dùng nhờ công cụ Guide của Matlap
• 2.7. Toolbox thu ảnh (Image Acquisition Toolbox)
• 2.7.1. Nhiệm vụ của Toolbox
• 2.7.2. Các bước thu thập hình ảnh cơ bản với Toolbox
• 2.7.3. Toolbox xử lý ảnh (Image Processing Toolbox)
• 2.8. Các hàm xử lý ảnh cơ bản trong MATLAB
• 2.8.1. Đổi màu và loại ảnh
• 2.8.2. Xử lý hình học
• 2.8.4. Phân tích ảnh
• 2.8.4. Biến đổi ảnh
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ CHUẨN NỐI TIẾP RS232
• 3.1. Chuẩn nối tiếp RS232
• 3.1.1. Vài nét cơ bản về chuẩn nối tiếp RS232C
• 3.1.2. Ưu điểm và nhược điểm của chuẩn nối tiếp RS232
• 3.1.3. Chuẩn nối tiếp RS232C
• 3.1.4. Vài nét cơ bản về chuẩn nối tiếp RS232C
• 3.1.5. Đặc điểm của chuẩn nối tiếp RS232C
• 3.1.6. Đặc điểm kỹ thuật về điện của chuẩn nối tiếp RS232C
• 3.1.7. Cổng nối tiếp RS232C trên máy tính
• 3.3. Nguyên lý hoạt động của chuẩn nối tiếp RS232C
• 3.3.1. Nguyên lý hoạt động
• 3.4. Sơ đồ ghép chân chuẩn nối tiếp RS232C
• 3.4.1. Mạch chuẩn giao tiếp RS 232 dùng IC MAX 232
• 3.4.2. Mạch chuẩn giao tiếp RS232 dùng DS275
• 3.4.3. Mạch chuẩn giao tiếp RS232 dùng transistor
• 4. CHƯƠNG 4: MẠCH CẦU H
• 4.2. Mạch cầu H dùng Rờ le (Relay)
• 4.3. Mạch cầu H dùng BJT công suất
• 4.4. Mạch cầu H dùng MOSFET
• 5. CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN XE LĂN ĐIỆN
• 5.1. Khảo sát các phương pháp xác định hướng nhìn
• 5.2. Lưu đồ thuật toán điều khiển xe lăn điện
• 5.3. Giải thích lưu đồ
• 5.4. Tính toán khoảng cách từ webcam đến mắt
• 5.6. Phát hiện vị trí của hốc mắt
• 5.8. Tìm tâm con ngươi
• 5.9. Xác định hướng nhìn
• 5.10. Thiết kế mạch điều khiển xe lăn điện
• 5.11. Kết quả mô phỏng
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng xử lý ảnh trong xe lăn điện

Ứng dụng xử lý ảnh trong điều khiển xe lăn điện đang trở thành một xu hướng quan trọng trong công nghệ hỗ trợ người khuyết tật. Công nghệ này không chỉ giúp người dùng có thể tự di chuyển mà còn giảm bớt gánh nặng cho người chăm sóc. Việc áp dụng trí tuệ nhân tạo và nhận diện đối tượng trong xử lý ảnh đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc phát triển các hệ thống điều khiển thông minh.

1.1. Tình hình nghiên cứu và phát triển công nghệ

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ điều khiển bằng mắt có thể cải thiện đáng kể khả năng di chuyển của người khuyết tật. Các dự án nghiên cứu trong và ngoài nước đã cho thấy tiềm năng lớn của công nghệ này.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng xe lăn điện thông minh

Xe lăn điện thông minh không chỉ giúp người dùng tự do di chuyển mà còn mang lại cảm giác độc lập và tự tin. Điều này có thể cải thiện chất lượng cuộc sống cho những người không thể tự di chuyển.

II. Thách thức trong việc điều khiển xe lăn điện bằng mắt

Mặc dù công nghệ xử lý ảnh mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức lớn. Việc xác định chính xác vị trí con ngươi và hướng nhìn của người dùng là rất quan trọng. Các yếu tố như ánh sáng, góc nhìn và độ phân giải của camera có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của hệ thống.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác

Độ sáng và độ tương phản của môi trường xung quanh có thể làm giảm khả năng nhận diện của hệ thống. Việc sử dụng camera có độ phân giải cao và thuật toán xử lý ảnh hiệu quả là rất cần thiết.

2.2. Khó khăn trong việc phát hiện chuyển động mắt

Việc phát hiện chuyển động mắt trong các tình huống khác nhau có thể gặp khó khăn. Hệ thống cần phải được tối ưu hóa để hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau.

III. Phương pháp xử lý ảnh trong điều khiển xe lăn điện

Có nhiều phương pháp khác nhau để xử lý ảnh nhằm điều khiển xe lăn điện. Một trong những phương pháp phổ biến là sử dụng camera để thu thập hình ảnh và áp dụng các thuật toán nhận diện để xác định vị trí con ngươi. Các thuật toán này có thể bao gồm phát hiện mặt người và nhận diện đối tượng.

3.1. Sử dụng camera để thu thập hình ảnh

Camera có thể được gắn ở nhiều vị trí khác nhau, từ xa hoặc gần, để thu thập hình ảnh mắt. Mỗi cách lắp đặt đều có ưu và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến độ chính xác và sự thoải mái của người dùng.

3.2. Thuật toán nhận diện và xử lý ảnh

Các thuật toán như Adaboost và Haar Cascade thường được sử dụng để phát hiện mặt và xác định vị trí mắt. Việc tối ưu hóa các thuật toán này là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác cao trong việc điều khiển xe lăn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ trong điều khiển xe lăn điện

Công nghệ xử lý ảnh đã được áp dụng thành công trong nhiều dự án nghiên cứu và phát triển xe lăn điện. Những ứng dụng này không chỉ giúp người khuyết tật có thể tự di chuyển mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho việc phát triển các sản phẩm hỗ trợ khác.

4.1. Các dự án nghiên cứu thành công

Nhiều dự án nghiên cứu đã cho thấy khả năng điều khiển xe lăn bằng mắt có thể thực hiện được. Các kết quả nghiên cứu này đã được công bố và chứng minh tính khả thi của công nghệ.

4.2. Tương lai của công nghệ điều khiển xe lăn

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, tương lai của xe lăn điện điều khiển bằng mắt hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và tính năng mới, giúp người khuyết tật có cuộc sống tốt hơn.

V. Kết luận và hướng phát triển trong tương lai

Công nghệ xử lý ảnh trong điều khiển xe lăn điện đang trên đà phát triển mạnh mẽ. Việc nghiên cứu và cải tiến các phương pháp hiện tại sẽ giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác của hệ thống. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho người khuyết tật.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu liên tục

Nghiên cứu liên tục là cần thiết để cải thiện các thuật toán và công nghệ hiện tại. Điều này sẽ giúp nâng cao khả năng điều khiển và trải nghiệm của người dùng.

5.2. Hướng phát triển công nghệ mới

Các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và machine learning có thể được áp dụng để cải thiện khả năng nhận diện và điều khiển xe lăn điện, mở ra nhiều cơ hội mới cho người khuyết tật.