ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐINH QUANG HUY XÂY DƢ̣NG Ƣ́NG DỤNG OCR CHO THIẾT BI ̣iPHONE LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐINH QUANG HUY XÂY DƢ̣NG Ƣ́NG DỤNG OCR CHO THIẾT BI ̣iPHONE Ngành: Công Nghê ̣ Thông Tin Chuyên ngành: Công Nghê ̣ Phầ n Mề m Mã số: 60 48 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHẠM BẢO SƠN Hà Nội – 2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ OCR VÀ Ƣ́NG DỤNG OCR .1 Tổ ng quan về bài toán nh ận dạng văn bản – OCR.2 Mục tiêu xây dƣ̣ng ƣ́ng du ̣ng OCR. 2 CHƢƠNG 2 THƢ VIỆN MỞ TESSERACT .1 Lịch sử ra đời .2 Tổng quan kiến trúc .3 Xác định dòng và từ .4 Nhận dạng từ .5 Bộ phân loại kí tự tĩnh .6 Phân tích ngôn ngữ .7 Phân lớp động. 13 CHƢƠNG 3 KIẾN TRÚ C CỦA Ƣ́NG DỤNG OCR .1 Kiến trúc của hệ điều hành của iPhone .2 Kiến trúc hê ̣ điề u hành iOS .3 Mô ̣t số chƣ́c năng và dich ̣ vu ̣ của lớp Cocoa Touch .4 Mô ̣t số API cơ bản của lớp thƣ viện Cocoa Touch .5 Mô hình kiến trúc của chƣơng trình OCR .6 Mô hình thiết kế.
26 CHƢƠNG 4 CHƢƠNG TRÌNH THƢ̣C NGHIỆM .1 Giới thiệu mô trƣờng phát triển và cách cài đặt .2 Giới thiệu về công cu ̣ phát triể n ƣ́ng .3 Chƣơng trình thực nghiệm .4 Kế t quả thƣ̣c nghiê ̣m. 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN. 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO. GIỚI THIỆU NGÔN NGƢ̃ LẬP TRÌNH OBJECTIVE -C 38 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.
Mô hình tổng quan của một hệ thống OCR. Thị phần thiết bị di động chia theo hệ điều hành - Nguồ n : Gartner (tháng 2/2011). Ứng dụng OCR cho iPhone. Minh họa về đƣờng cơ sở đã đƣợc hiệu chỉnh cong.
Ví dụ minh họa một từ đã đƣợc cắt theo chiều cao cố định. Minh họa của từ có khoảng cách khó xác định. Ví dụ về điểm cắt thích hợp và nhát căt. Minh ho ̣a chƣ̃ bi ̣đƣ́t đoa ̣n.
(a) Kí tự ‗h‘ mẫu, (b) ‗h‘ đứt đoạn, (c) nét đặc trƣng so với mẫu 11 Hình 10. Chuẩn hóa ký tự theo đƣờng cơ sở và mo-men. Các ứng dụng dựa trên hệ điều hành iOS. Các lớp thƣ viê ̣n của iOS.
Cấ u trúc phân hê ̣ các lớp trên bô ̣ thƣ viê ̣n Cococa. Mô hin ̀ h MVC. Mô hình Cococa MVC của Apple. Mô hin ̀ h Use-Case của ƣ́ng du ̣ng.
Mô hin ̀ h cô ̣ng tác của ƣ́ng du ̣ng OCR. So sánh giữa iPad và iPhone. Cài đặt iPhone SDK. Bộ công cụ Xcode, Interface Builder, iPhone simulator.
Giao diện chƣơng trình thực nghiệm. Kể quả thử nghiệm chƣơng trình. 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Kết quả thực nghiệm chƣơng trình.
35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com I GIỚI THIỆU Các kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực nhận dạng quang học (OCR) đã đạt đƣợc những thành công vƣợt bậc trong việc giúp chuyển đổi các tài liệu văn bản từ dạng hình ảnh sang dạng văn bản có thể chỉnh sửa, soạn thảo đƣợc. Hƣớng nghiên cứu OCR ra đời từ trƣớc khi có máy tính điện tử, đến nay đã hình thành một thị trƣờng phần mềm chuyên về xử lý nhận dạng văn bản. Có rất nhiều phần mềm nổi tiếng nhờ có độ chính xác cao và hỗ trợ nhiều ngôn ngữ nhƣ phần mềm FineReader của hãng AABBYY, OmmiPage của hãng Scansoft đƣợc dùng để nhận dạng các văn bản tiếng Anh,… VNDOCR của Viện công nghệ thông tin cho các văn bản tiếng Việt. Các phần mềm trên chủ yếu là hoạt động dựa nền tảng là máy tính cá nhân.
Trong khi đó, các thiết bị di động thông minh (smartphone) ngày càng mạnh hơn trong năng lực xử lý nhƣng chƣa có nhiều phần mềm ứng dụng OCR cho các thiết bị này. Mục tiêu của luân văn này là nghiên cứu bộ thƣ viện mở Tesseract [6] và xây dựng ứng dụng OCR cho thiết bị di dộng dựa trên nền hệ điều hành iOS. Nội dung của luận văn sẽ nghiên cứu, làm rõ kiến trúc của bộ thƣ viện mã nguồn mở Teseract. Đây là bộ thƣ viện mã nguồn mở có độ chính xác tốt và có thể hoạt động trên nhiều nền tảng hệ điều hành khác nhau.
Luận văn này cũng sẽ đi sâu vào việc tìm hiểu kiến trúc của hệ điều iOS, hệ điều hành của hãng Apple dùng chi các thiết bị di động nhƣ iPhone, iPod Touch, iPad, qua đó giúp tác giả phân tích, thiết kế kiến trúc cho ứng dụng OCR phù hợp với việc thực thi trên hệ điều hành dành cho thiết bị di động này. Kết quả của luận này là sản phẩm phần mềm ứng dụng OCR cho thiết bị iPhone. Sản phẩm này có tính ứng dụng thực tiễn cao. Ngƣời sử dụng có thể cài đặt phần mềm này và sử dụng carmera có sẵn của thiết bị để chụp lại ảnh các tài liệu cần nhận dạng, chuyển đổi.
Các dữ liệu hình ảnh sẽ đƣợc nhận dạng và chuyển đổi sang dạng dữ liệu văn bản. Sau đó, thông qua công cụ dịch của Google, dữ liệu văn bản này có thể đƣợc dịch sang ngôn ngữ có thể hiểu đƣợc đối với ngƣời dùng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com II LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên tôi xin gửi lời cảm chân thành tới các thầy, cô giáo trong trƣờng Đại Học Công Nghệ và đặc biệt là thầy TS. Thầy Sơn là ngƣời đã trực tiếp giảng dậy cũng nhƣ là ngƣời hƣớng dẫn khoa học.
Trong quá trình học tập tại trƣờng mỗi giờ lên lớp của các thầy cô trong trƣờng đã giúp ích cho tôi rất nhiều trong việc mở rộng tầm hiểu biết của mình không chỉ về kiến thức chuyên môn mà còn cả về những kinh nghiệm thực tiễn. Trong quá trình làm luận văn khoa học, các chỉ dẫn kịp thời của thầy Phạm Bảo Sơn đã giúp tôi có đƣợc những hƣớng nghiên cứu khoa học đƣợc chính xác hơn. Trong quá trình học tập và nghiên cứu khoa học, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự cổ vũ động viên khích lệ tinh thần của gia đình đặc biệt là từ vợ - Vũ Thị Xuân Hƣơng và con gái tôi Đinh Thanh Trúc. Gia đình là chỗ dựa vững chắc về tinh thần giúp tôi vƣợt qua đƣợc những khó khăn trong cuộc sống.
Mọi ngƣời trong gia đình luôn quan tâm chăm sóc và dành nhiều thời gian cho tôi phục vụ công việc nghiên cứu khoa học qua đó đã giúp tôi hoàn thành đề tài luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn tới những ngƣời bạn, những đồng nghiệp luôn sát cánh bên tôi tại Trung tâm CNTT – Học viện Công Nghệ Bƣu Chính Viễn Thông. Tại đây tôi đã nhận đƣợc những chia sẻ về kinh nghiệm công việc, kinh nghiệm thực tiễn về nghiên cứu khoa học. Qua đó đã giúp tôi có đƣợc nhiều kinh nghiệm hơn trong việc nghiên cứu và làm khoa học.
Một lần nữa tôi xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo, những ngƣời thân trong gia đình, những bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi rất nhiều về kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm thực tế, động viên khích lệ tinh thần trong quá trình hoàn học tập, nghiên cứu khoa học của tôi. Những đóng góp trên là một phần thành công của luận văn này. Mọi đóng góp về luận văn này xin gửi về địa chỉ email quanghuyqn@gmail. Xin chân thành cảm ơn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ OCR VÀ ỨNG DỤNG OCR 1.1 Tổng quan về bài toán nhận dạng văn bản – OCR Ngày nay, hầu nhƣ tất cả thông tin đƣợc lƣu trữ và xử lý trên máy tính.
Mỗi ngày, chúng ta nhập một khối lƣợng dữ liệu rất lớn vào máy tính. Nhƣng dƣờng nhƣ bản thân máy tính không đủ thông minh để nhận biết các kí hiệu, kí tự, hình ảnh … mà con ngƣời sử dụng. Điều đó làm giảm rất lớn hiệu quả công việc của con ngƣời. Do đó, vấn đề nhận dạng ra đời giống nhƣ cầu nối giữa con ngƣời và máy tính nhằm tăng khả năng xử lý thông tin của máy tính.
Nằm trong số những bài toán nhận dạng, nhận dạng văn bản nhằm giải quyết vấn đề nhận dạng các kí tự xuất hiện trong văn bản. Nó có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong xử lý thông tin vì phần lớn thông tin mà con ngƣời sử dụng ở dạng kí tự. Hơn nữa, ngày càng nhiều thiết bị di động thông minh (smartphone) hay các thiết bị cầm tay nhỏ gọn nhƣ máy PDA (Personal Digital Assitants, thiết bị điện tử cầm tay), là công cụ tiện dụng trong xử lý thông tin cá nhân. Các thiết bị này, ngày nay, thƣờng đƣợc trang bị các thành phần xử lý tốc độ cao và thƣờng tích hợp sẵn camera có độ phân giải cao.
Do đó, chúng ta có thể xây dựng các ứng dụng nhận dạng ký tự cho các loại thiết bị này nhằm nâng cao hơn nữa tiện ích sử dụng của ngƣời dùng trong các hoạt động phục vụ công việc nghiên cứu học tập hoặc là công cụ dịch tự động cho ngƣời đi du lịch nƣớc ngoài. Vấn đề nhận dạng văn bản đã đƣợc nghiên cứu gần bốn thập kỉ qua. Nhƣng chỉ những năm gần đây, kỹ thuật nhận dạng mới đƣợc phát triển đủ mạnh để có thể xây dựng các ứng dụng thƣơng mại. Có nhiều loại vấn đề trong nhận dạng chữ nhƣ việc thể hiện đặc trƣng trong hệ thống nhận dạng hay vấn đề chia cắt kí tự trong một từ để nhận dạng.
Các bộ thƣ viện, phần mềm OCR đặc trƣng thƣờng có mô hình xử lý với các bƣớc nhƣ hình bên dƣới. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 Hình 1. Mô hình tổng quan của một hệ thống OCR 1.2 Mục tiêu xây dựng ứng dụng OCR Hiê ̣n nay các sản phẩ m thiế t bi ̣m áy tính bảng , điê ̣n thoa ̣i thông minh ngày càng phổ biến. Các sản phẩm này ngày càng mạnh mẽ về hiệu năng xử lý cũng nhƣ giầ u tính năng sƣ̉ du ̣ng nhờ có nhiề u phầ n mề m ƣ́ng du ̣ng trên đó .