Đồ án Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3D

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE LĂN TỰ HÀNH

TRONG NHÀ DÙNG CAMERA 3D

GVHD: ThS. Ngô Bá Việt

SVTH: Huỳnh Tấn Cường

MSSV: 14141028

Tp. Hồ Chí Minh - 12/2019

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE LĂN TỰ HÀNH

TRONG NHÀ DÙNG CAMERA 3D

GVHD: ThS. Ngô Bá Việt

SVTH: Huỳnh Tấn Cường

MSSV: 14141028

Tp. Hồ Chí Minh - 12/2019

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

----o0o----

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Tp. HCM, ngày 16 tháng 12 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Huỳnh Tấn Cường

MSSV: 14141028

Mã ngành: 01

Chuyên ngành:

Hệ đào tạo:

Khóa:

Kỹ thuật Điện - Điện tử

Đại học chính quy

2014

Mã hệ:

Lớp:

1

14141DT1A

I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE LĂN TỰ HÀNH TRONG

NHÀ DÙNG CAMERA 3D

II. NHIỆM VỤ

1. Các số liệu ban đầu:

Các tài liệu về Python và thư viện OpenCV,pyrealsense, Giáo trình Xử lý ảnh.

Các tài liệu về Arduino và thư viện Arduino.

Các ví dụ về nhận dạng hình học cơ bản,truyền nhận dữ liệu qua bluetooth.

2. Nội dung thực hiện:

Tìm hiểu phương pháp nhận dạng.

Tổng quan về xử lý ảnh.

Tìm hiểu Camera 3D, thiết bị công suất và các Module liên quan.

Thi công mô hình

Viết chương trình trên Python và Arduino IDE.

Hoàn thành mô hình.

Đánh giá kết quả thực hiện.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

26/08/2019

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

15/12/2019

ThS. Ngô Bá Việt

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

----o0o----

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Tp. HCM, ngày 16 tháng 12 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Huỳnh Tấn Cường

Lớp: 14141DT1A - MSSV: 14141028

Tên đề tài:

Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3D

Xác nhận

Tuần/ngày

Nội dung

GVHD

Chọn đề tài

16-20/9

21-25/9

Viết đề cương chi tiết

Tìm hiểu phương pháp nhận dạng hình cơ bản

Tìm hiểu truyền nhận dữ liệu không dây

26/3-05/10

Tìm hiểu module công suất và động cơ

Tìm hiểu module truyền dữ liệu

06/-09/10

Tìm hiểu camera 3D

10-17/10

18-21/10

22-28/10

29/5-04/11

Tìm hiểu thuật toán tính khoảng cách

Tìm hiểu về Arduino

Tìm hiểu về python

Thực hiện viết code python,Arduino trên ubuntu

05-06/11

16.04

Làm mô hình và chạy thử

Hoàn thành mô hình

Viết báo cáo

07-08/11

09-30/11

1-15/12

GV HƯỚNG DẪN

ThS. Ngô Bá Việt

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ

tài liệu hay công trình đã có trước đó.

Người thực hiện đề tài

Huỳnh Tấn Cường

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên tôi xin được cám ơn chân thành tới Thầy Ngô Bá Việt, Thầy đã tận tình

hướng dẫn tôi để có thể hoàn thành tốt đề tài.

Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo

những điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành đề tài. Những kiến thức bổ ích mà các Thầy

Cô dạy, nó được áp dụng vào đề tài Đồ Án Tốt Nghiệp rất nhiều, từ những kiến thức nhỏ

nhặt cho tới những bài học lớn. Một lần nữa tôi xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả Thầy

Cô, nếu không có Thầy Cô thì chắc giờ này tôi sẽ khó có thể hoàn thành đề tài này.

Tiếp theo tôi cũng xin cảm ơn tới các Anh, Chị khóa trên cùng các bạn sinh viên đã

tạo điều kiện giúp đỡ, từ những tài liệu liên quan tới đề tài cho tới những kinh nghiệm sống

thực tế. Nhờ họ mà tôi mới có thể phát triển được.

Tôi cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 14141DT1A đã chia sẻ trao đổi kiến

thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài, và cũng là lớp

học có nhiều kí ức nhất thời sinh viên của tôi.

Cuối cùng là gửi lời cảm ơn đến Cha, Mẹ nếu không có hai đấng sinh thành thì ngày

hôm nay cũng không có ai hiện diện ở đây để thực hiện những việc mình muốn, họ đã tạo

mọi điều kiện để giúp con của mình hướng tới một tương lai tốt đẹp.

Một lần cuối xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài

Huỳnh Tấn Cường

MỤC LỤC

Trang bìa................................................................................................................... i

Nhiệm vụ đồ án......................................................................................................... ii

Lịch trình ................................................................................................................. iii

Cam đoan ................................................................................................................. iv

Lời cảm ơn................................................................................................................ v

Mục lục..................................................................................................................... vi

Liệt kê hình vẽ .......................................................................................................... vii

Liệt kê bảng vẽ.......................................................................................................... viii

Tóm tắt .............................................................................. ...................................... ix

LI Ệ T KÊ HÌNH V Ẽ ....................................................................................................... 12

LI Ệ T KÊ B Ả NG............................................................................................................ 14

CHƯƠNG 1: TỔ NG QUAN ......................................................................................... 16

1.1 ĐẶ T V ẤN Đ Ề ................................................................................................. 16

1.2 M Ụ C TIÊU ..................................................................................................... 17

1.3 N Ộ I DUNG NGHIÊN C Ứ U ........................................................................... 17

1.4 GI Ớ I H Ạ N ...................................................................................................... 18

1.5 B Ố C Ụ C .......................................................................................................... 18

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUY Ế T .............................................................................. 19

2.1 T Ổ NG QUAN V Ề X Ử LÝ ẢNH VÀ CÁC THƯ VIỆ N LIÊN QUAN ......... 19

2.1.1 Gi ớ i thi ệ u x ử lý ả nh....................................................................................... 19

2.1.2 Nh ữ ng ki ế n th ức cơ bả n trong x ử lý ả nh....................................................... 20

2.1.3 Phương pháp nhậ n d ạ ng v ậ t m ố c................................................................... 21

2.2 TRUY Ề N D Ữ LI Ệ U BLUETOOT H ................................................................. 21

2.2.1 Gi ớ i thi ệ u...................................................................................................... 21

2.2.2 Ứ ng d ụ ng c ủ a Bluetooth ............................................................................... 22

2.2.3 Ưu và nhược điể m c ủ a công ngh ệ Bluetoot h ......................................... 23

2.3 NGÔN NG Ữ PYTHO N .................................................................................. 23

2.3.1 Gi ớ i thi ệ u...................................................................................................... 23

2.3.3 Ưu điểm và nhược điể m Pytho n .................................................................... 25

2.4 ARDUINO .......................................................................................................... 25

2.4.1 Gi ớ i thi ệ u...................................................................................................... 25

2.4.2 Ứ ng d ụ ng c ủ a Arduino ............................................................................... 26

2.4.3 Arduino IDE ................................................................................................. 26

2.5 GI Ớ I THI Ệ U PH Ầ N C Ứ NG ............................................................................. 27

2.5.1 Camera Intel RealSense D43 5 ....................................................................... 27

2.5.2 Module HC06 ............................................................................................... 30

2.5.3 Kit Arduino Nano ......................................................................................... 31

2.5.4 Modu le Điề u Khi ển Động Cơ BTS7960 ........................................................ 32

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THI Ế T K Ế .............................................................. 33

3.1 GI Ớ I THI Ệ U ...................................................................................................... 33

3.2 THI Ế T K Ế H Ệ TH Ố NG PH Ầ N C Ứ N G ........................................................... 33

3.2.1 Kh ố i thu tín hi ệ u ........................................................................................... 34

3.2.2 Kh ố i x ử lý v à kh ố i hi ể n th ị ............................................................................ 35

3.2.4 Kh ố i giao ti ếp và điề u khi ể n .......................................................................... 35

3.2.5 Kh ố i ngu ồ n ................................................................................................... 37

3.3 CÁC TÍNH TOÁN TRONG X Ử LÝ ẢNH ĐẦ U VÀO ................................. 39

3.3.1 Nh ậ n d ạ ng v ậ t m ố c b ằ ng ả nh màu c ủ a camera .............................................. 39

3.3.2 Tính kho ả ng cách d ự a vào ảnh độ sau nh ận đượ c t ừ camera.......................... 42

CHƯƠNG 4: THI CÔNG H Ệ TH Ố NG..................................................................... 43

4.1 GI Ớ I THI Ệ U .................................................................................................. 43

4.2 THI CÔNG H Ệ TH Ố NG ............................................................................... 43

4.2.1 Các linh ki ệ n và model c ầ n thi ế t cho mô hình ............................................... 43

4.2.2 K ế t n ố i, l ắ p ráp và ki ể m tra mô hình.............................................................. 43

4.3 THI CÔNG MÔ HÌNH .................................................................................. 44

4.3.2 K ế t n ố i b ộ ph ận điề u khi ển độ ng l ự c v ớ i ngu ồ n............................................. 45

4.3.3 K ế t n ố i b ộ ph ậ n camera v ớ i laptop ................................................................ 45

4.3.4 Mô hình hoàn ch ỉ nh....................................................................................... 46

4.4 L Ậ P TRÌNH H Ệ TH Ố N G ................................................................................. 47

4.4.1 Lưu đồ gi ả i thu ậ t ........................................................................................... 47

4.4.2 L ậ p trình ngôn ng ữ Python v ớ i Sublime Text 3 ............................................. 49

4.4.2 L ậ p trình Arduino v ớ i Arduino IDE .............................................................. 52

4.5 VI Ế T TÀI LI ỆU HƯỚ NG D Ẫ N S Ử D Ụ NG, THAO TÁC .............................. 53

4.5.1 Vi ế t tài li ệu hướ ng d ẫ n s ử d ụ ng..................................................................... 53

4.5.2 Quy trình thao tác.......................................................................................... 54

CHƯƠNG 5: KẾ T QU Ả _NH ẬN XÉT_ĐÁNH GI Á .................................................... 55

5.1 CAMERA 3D ..................................................................................................... 55

5.2 XÁC ĐỊ NH V Ậ T C Ả N ................................................................................... 55

5.3 NH Ậ N D Ạ NG V Ậ T M Ố C .............................................................................. 57

5.4 K Ế T QU Ả TR Á NH V Ậ T C Ả N ...................................................................... 58

5.5 K Ế T QU Ả ĐO KHOẢ NG C Á CH C ỦA XE LĂN ......................................... 60

CHƯƠNG 6:

K Ế T LU ẬN VÀ HƯỚ NG PHÁT TRI Ể N .......................................... 62

6.1 K Ế T LU Ậ N ....................................................................................................... 62

LIỆT KÊ HÌNH VẼ

Hình

Trang

H ì nh 1 : Bluetoot h ......................................................................................................... 22

H ì nh 2: Arduino ID E ..................................................................................................... 26

H ì nh 3: camera Intel RealSense D435 3D...................................................................... 27

H ì nh 4: C ấ u t ạ o camera Intel RealSense D435 3D......................................................... 28

H ì nh 5: Nguyên lý camera Intel RealSense D435 3D..................................................... 28

H ì nh 6: Sơ đồ ph ầ n c ứ ng camera Intel RealSense D435 3D........................................... 29

H ì nh 7: Module HC0 6 ................................................................................................... 30

H ì nh 8: Kit Arduino Nano. ............................................................................................ 31

H ì nh 9 : Module điề u khi ển động cơ BTS 796 0 ............................................................... 32

H ình 10: Sơ đồ kh ố i ...................................................................................................... 34

H ì nh 11: Kh ố i thu tín hi ệ u ............................................................................................. 34

H ì nh 12: Laptop ............................................................................................................ 35

H ì nh 13: Hình ảnh động cơ xe lăn ................................................................................. 36

H ình 14: Sơ đồ nguyên lý m ạch điề u khi ển động c ơ ...................................................... 37

H ì nh 15: Acquy c ủa xe lăn điệ n..................................................................................... 37

H ình 16: Sơ đồ nguyên lý kh ố i ngu ồ n acquy ................................................................. 39

H ì nh 17: Giao gi ữ a 2 t ậ p h ợ p keypoint .......................................................................... 42

H ì nh 18: B ộ ph ận điề u khi ể n ......................................................................................... 44

H ì nh 19: B ộ ph ận điề u khi ể n ho à n ch ỉ n h ....................................................................... 44

H ì nh 20: B ộ ph ận điề u khi ể n v ớ i ngu ồ n ........................................................................ 45

H ì nh 21: B ộ ph ậ n camera và lapto p ............................................................................... 46

H ì nh 22: mô hình hoàn ch ỉ nh......................................................................................... 46

H ình 23: Lưu đồ gi ả i thu ậ t chính ................................................................................... 47

H ì nh 24: Ma tr ậ n không gian màu RGB ........................................................................ 48

H ì nh 25: Truy ề n d ữ li ệ u cho xe di chuy ể n ..................................................................... 49

H ình 26: Xác đị nh kho ả ng c á ch d ừ ng camer a ................................................................ 50

H ì nh 27: Truy ề n d ữ li ệ u cho xe di chuy ể n ..................................................................... 50

H ì nh 28: T ạ o file m ớ i Sublime Text 3 ........................................................................... 52

H ì nh 29: ch ọ n c ổ ng Arduino ......................................................................................... 52

H ì nh 30: Ki ểm tra thư việ n ............................................................................................ 53

H ì nh 31: K ế t qu ả ả nh RGB và ảnh độ sâu t ừ camera ..................................................... 55

H ì nh 32: K ế t qu ả xác đị nh v ậ t c ả n c ủ a camera............................................................... 56

H ì nh 33: K ế t qu ả xác đị nh v ậ t m ố c c ủa camera trườ ng h ợ p 1 ........................................ 57

H ì nh 34: K ế t qu ả xác đị nh v ậ t m ố c c ủa camera trườ ng h ợ p 2 ........................................ 57

H ì nh 35: K ế t qu ả xác đị nh v ậ t m ố c c ủa camera trườ ng h ợ p 3 ........................................ 58

H ình 36: đi thꢀ ng........................................................................................................... 58

H ì nh 37: r ẽ tr á i .............................................................................................................. 59

H ì nh 38: r ẽ ph ả i............................................................................................................. 59

H ình 39: xe lăn dừng trướ c v ậ t m ố c............................................................................... 60

TÓM TẮT

Trong đời sống, xe lăn là thiết bị hꢁ trợ cần thiết cho những người khuyết tật, nó đã

và đang được ứng dụng trong các hộ gia đình đang có người khuyết tật, di chuyển một cách

khó khăn.

Đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3D” là

mô hình với mục đꢂch giúp người khuyết tật có cả năng di chuyển một cách tự động, linh

hoạt. Xe lăn đạt được những mục tiêu nhận diện vật cản phꢂa trước, xác định được vật mốc

và cho xe ngừng di chuyển tại vật mốc.

Kết quả đã đạt được những mục tiêu đề ra với đề tài là:

 Xác định được vật cản

 Điều hướng xe lăn di chuyển khi có vật cản

 Nhận dạng được vật mốc

 Xác dịnh vị trꢂ dừng khi có vật mốc

Với kết quả đạt được xe lăn có thể chạy theo đúng với yêu cầu trong điều kiện thực

tế, khả thi trong thương mại và cuộc sống.

Có khả năng ứng dụng trong các bệnh viện, nhà ở,… nơi có địa hình di chuyển không

quá gồ ghề.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Theo công bố của Tổng cục thống kê và UNICEF ngày 11 -1 -2019, hơn 7% dân số

Việt Nam từ 2 tuổi trở lên – khoảng 6,2 triệu người là người khuyết tật. Bên cạnh đó, có

13% dân số - gần 12 triệu người, sống chung trong hộ gia đình có người khuyết tật. Người

khuyết tật được phân thành 6 loại dạng tật, đó là: khuyết tật vận động (chân, tay); khuyết

tật nghe, nói (câm, điếc); khuyết tật nhìn (khuyết tật về mắt, khiếm thị); khuyết tật thần

kinh, tâm thần (người rối loạn thần kinh, người điên); khuyết tật trí tuệ (bại não, động

kinh, tự kỷ); khuyết tật khác (nạn nhân chất độc da cam, người nhiễm vi rút độc hủy hoại

cơ thể…).[1]

Cơ sở hạ tầng hiện nay ở nước ta vẫn chưa phát triển các hạng mục dành cho người

khuyết tật. Nhà nước đã trợ cấp các dụng cụ hꢁ trợ cho người khuyết tật như chân tay giả,

xe lăn, máy trợ thꢂnh…nhưng đối với người khuyết tật về vận động hay nghe, nhìn thì xe

lăn là vật dụng rất cần thiết để di chuyển. Tuy nhiên, để một người khuyết tật có thể tự đi

lại được bằng xe lăn thì đòi hỏi phải có bộ điều khiển để xe lăn có thể di chuyển theo ý

muốn của người khuyết tật.

Có nhiều nghiên cứu về bộ điều khiển cho xe lăn điện như bài báo “Gyro-

Accelerometer based Control of an Intelligent Wheelchair” [2] của nhớm tác giả Rafia

Hassani, Mohamed Boumehraz, Maroua Hamzi, Zineb Habba được ra mắt ngày 9 tháng

6 năm 2018, đề tài xe lăn điện điều khiển bằng cử động đầu của nhóm sinh viên đại học

sư phạm kỹ thuật Đà Nẵng, Đại học giao thông vận tải, … vẫn còn một số nhược điểm

như thiết bị điều khiển còn sơ sài, sử dụng cảm biến siêu âm phát hiện vật cản quá nhiều

gây mất thẩm mĩ, …

Với mục đꢂch có thể tạo ra một bộ điều khiển giúp người khuyết tật có thể di chuyển

dễ dàng bằng xe lăn vận dụng một các ưu điểm và nhằm khắc phục một số nhược điểm

mà các nghiên cứu trước đã thực hiện, nhóm xin giới thiệu đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

và thi công bộ điều khiển xe lăn điện bằng cảm biến gia tốc”, do chꢂnh nhóm tiến hành

nghiên cứu và thực hiện. Với mô hình này, chúng ta có thể phát triển bộ điều khiển biến

chiếc xe lăn thành một vật dụng hữu ꢂch giúp cho người khuyết tật có thể đi lại dễ dàng

hơn

Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật trong một vài thập

kỷ gần đây, xử lý ảnh tuy là một ngành khoa học còn tương đối mới mẻ so với nhiều

ngành khoa học khác nhưng hiện nay đang là một trong những lĩnh vực phát triển rất

nhanh và thu hút sự quan tâm đặc biệt từ các nhà khoa học, thúc đẩy các trung tâm

nghiên cứu, ứng dụng về lĩnh vực hấp dẫn này. Xử lý ảnh đóng vai trò quan trọng trong

nhiều ứng dụng thực tế về khoa học kĩ thuật cũng như trong cuộc sống thường ngày

như: sản xuất và kiểm tra chất lượng, sự di chuyển của Robot, các phương tiện đi lại tự

trị, công cụ hướng dẫn cho người mù, an ninh và giám sát, nhận dạng đối tượng, nhận

dạng mặt, các ứng dụng trong y học, sản xuất, hiệu chỉnh video.

Camera 3D [1-2] hiện đang là loại camera có độ ứng dụng cao trong khoa học kỹ

thuật vì camera này có khả năng ghi nhận chiều sâu đối tượng, tương tự mắt con người.

1.2 MỤC TIÊU

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong

nhà dùng camera 3D” sử dụng laptop xử lý được tín hiệu từ camera 3D Realsense sau đó

giao tiếp với Arduino Nano là bộ xử lý tín hiệu điều khiển động cơ đặt dưới xe để điều

khiển xe lăn điện.

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để tài “Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3D” Có

những nội dung sau:

. NỘI DUNG 1: Tìm hiểu phương pháp nhận dạng vật mốc

. NỘI DUNG 2: Tổng quan về xử lý ảnh.

. NỘI DUNG 3: Tìm hiểu camera 3D và các Module liên quan.

. NỘI DUNG 4: Viết chương trình trên Python va Arduino.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

. NỘI DUNG 5: Hoàn thành mô hình.

. NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện

1.4 GIỚI HẠN

Với đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3D”

thì chỉ sử dụng được ở những nơi có địa hình bằng phꢀng không gồ ghề, tránh ánh sáng

trực tiếp từ mặt trời gây ra nhiễu camera. Khoảng cách phát hiện được vật cản là dưới 1.5m,

độ cao của vật phải trên 0.5m so với mặt đất.

1.5 BỐ CỤC

 Chương 1: Tổng quan

Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung

nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.

 Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương này sẽ trình bày cơ bản về xử lý ảnh, phương pháp cơ bản để nhận dạng và

phân loại ảnh, tꢂnh kꢂch thước sản phẩm, giới thiệu cơ bản về camera3D và thư viện liên

quan.

 Chương 3: Thiết kế và tính toán

Chương này sẽ đi tìm hiểu kỹ các thuật toán nhận dạng sản phẩm theo hình dạng,

thuật toán tꢂnh kꢂch thước và thiết kế mô hình sản phẩm.

 Chương 4: Thi công hệ thống

Nội dung chương này là quá trình thi công cùng với việc chạy chương trình về phân

loại sản phẩm cũng như tꢂnh kꢂch thước sản phẩm.

 Chương 5: Kết quả nhận xét và đánh giá

Nội dung chương này là tổng hợp các kết quả đạt được sau khi thi công mô hình và

kết quả đạt được khi phân loại sản phẩm.

 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Kết quả nhận được khi hoàn thiện đề tài, đưa ra các hướng phát triển hoàn thiện.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ CÁC THƯ VIỆN LIÊN QUAN

2.1.1 Giới thiệu xử lý ảnh

Xử lý ảnh không còn là đề tài quá mới, nó được áp dụng từ trong các hoạt động

thường ngày cho đến việc nâng cao sản xuất. Nó giúp ꢂch cho cá nhân hay gia đình, mà

còn ứng dụng cả trong Chính trị, Y tế, Giáo dục…

Xử lý tín hiệu là một môn học trong kỹ thuật điện tử, viễn thông và trong toán học.

Liên quan đến nghiên cứu và xử lý tín hiệu kỹ thuật số và analog, giải quyết các vấn đề về

lưu trữ, các thành phần bộ lọc, các hoạt động khác trên tín hiệu. Các tín hiệu này bao gồm

truyền dẫn tín hiệu, âm thanh hoặc giọng nói, hình ảnh, và các tín hiệu khác…

Trong số các phương pháp xử lý tín hiệu kể trên, lĩnh vực giải quyết với các loại tín

hiệu mà đầu vào là một hình ảnh và đầu ra cũng là một hình ảnh, sản phẩm đầu ra được

thực hiện trong một quá trình xử lý. Đó chꢂnh là quá trình xử lý ảnh. Nó có thể được chia

thành xử lý hình ảnh tương tự và xử lý hình ảnh kỹ thuật số.

Để có 1 bức ảnh số ta có quá trình thực hiện như sau: Chụp ảnh từ một máy ảnh là

một quá trình vật lý. Ánh sáng mặt trời sử dụng như một nguồn năng lượng. Một dãy cảm

biến được sử dụng cho việc thu lại của hình ảnh. Vì vậy, khi ánh sáng mặt trời rơi trên

người đối tượng, sau đó số lượng ánh sáng phản xạ của đối tượng được cảm nhận từ các

cảm biến, và một tín hiệu điện áp liên tục được tạo ra bởi số lượng dữ liệu cảm biến đó. Để

tạo ra một hình ảnh kỹ thuật số, chúng ta cần phải chuyển đổi dữ liệu này thành một dạng

kỹ thuật số. Điều này liên quan đến việc lấy mẫu và lượng tử hóa. Kết quả của việc lấy

mẫu và lượng tử hóa sau một quá trình xử lý là một hình ảnh kỹ thuật số.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

19

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.2 Những kiến thức cơ bản trong xử lý ảnh

A. Điểm ảnh:

Là đơn vị cơ bản nhất để tạo nên một bước ảnh kỹ thuật số, địa chỉ của điểm ảnh

được xem như là một tọa độ (x,y) nào đó. Một bức ảnh kỹ thuật số - có thể được tạo ra

bằng cách chụp hoặc bằng một phương pháp đồ họa nào khác - được tạo nên từ hàng ngàn

hoặc hàng triệu pixel riêng lẻ. Bức ảnh càng chứa nhiều pixel thì càng chi tiết. Một triệu

pixel thì tương đương với 1 megapixel.

B. Ảnh số:

là tập hợp hữu hạn các điểm ảnh với mức xám phù hợp dùng để mô tả ảnh gần với

ảnh thật. Số điểm ảnh xác định độ phân giải của ảnh. Ảnh có độ phân giải càng cao thì càng

thể hiện rõ nét các đặt điểm của tấm hình càng làm cho tấm ảnh trở nên thực và sắc nét

hơn. Một hình ảnh là một tín hiệu hai chiều. Nó được xác định bởi hàm toán học f(x, y)

trong đó x và y là hai tọa độ theo chiều ngang và chiều dọc. Các giá trị của f(x, y) tại bất

kỳ điểm nào là cung cấp các giá trị điểm ảnh (pixel ) tại điểm đó của một hình ảnh.

C. Phân loại ảnh:

Mức xám của điểm ảnh là cường độ sáng, gán bằng một giá trị tại điểm đó. Các mức

ảnh xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256. Mức được sử dụng thông dụng nhất là 256,

tức là dùng 1 byte để biểu diễn mức xám.

Ảnh nhị phân: Là ảnh có 2 mức trắng và đen. Chỉ có 2 giá trị 0 và 1 và chỉ sử dụng

1 bit dữ liệu trên 1 điểm ảnh.

Ảnh đen trắng: Là ảnh có hai màu đen, trắng (không chứa màu khác) với mức xám

ở các điểm ảnh có thể khác nhau.

Ảnh màu: Là ảnh kết hợp của 3 màu cơ bản lại với nhau để tạo ra một thế giới màu

sinh động. Người ta thường dùng 3 byte để mô tả mức màu, tức là có khoảng 16,7 triệu

mức màu.

Hiện nay xử lý ảnh được giảng dạy trường đại học và ứng dụng vào thực tế rất nhiều

như các phần mềm chỉnh sửa hình ảnh hay nhận biết khuôn mặt. Chính vì thế có rất nhiều

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

20