Đồ án Ứng dụng camera 3D trong việc phân loại sản phẩm theo hình dạng và kích thước

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO  
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ 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:  
ỨNG DỤNG CAMERA 3D TRONG VIỆC PHÂN LOẠI  
SẢN PHẨM THEO HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƢỚC  
GVHD: ThS. Ngô Bá Việt  
SVTH: Lê Văn Thái  
MSSV: 14141289  
Tp. Hồ Chí Minh - 07/2019  
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO  
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ 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:  
ỨNG DỤNG CAMERA 3D TRONG VIỆC PHÂN LOẠI  
SẢN PHẨM THEO HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƢỚC  
GVHD: ThS. Ngô Bá Việt  
SVTH: Lê Văn Thái  
MSSV: 14141289  
Tp. Hồ Chí Minh - 07/2019  
TRƢỜNG 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 05 tháng 06 năm 2019  
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  
Họ tên sinh viên: Lê Văn Thái  
MSSV: 14141289  
Mã ngành: 01  
Chuyên ngành:  
Hệ đào tạo:  
Khóa:  
Kỹ thuật Điện - Điện tử  
Đại học chính quy  
Mã hệ:  
Lớp:  
1
2014  
14141DT1A  
I. TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CAMERA 3D TRONG VIỆC PHÂN LOẠI SẢN  
PHẨM THEO HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƢỚC  
II. NHIỆM VỤ  
1. Các số liệu ban đầu:  
Các tài liệu về Python và thƣ viện OpenCV, Giáo trình Xử lý ảnh.  
Các ví dụ về nhận dạng hình học cơ bản.  
2. Nội dung thực hiện:  
Tìm hiểu phƣơng pháp nhận dạng và phân loại sản phẩm.  
Tổng quan về xử lý ảnh.  
Tìm hiểu Camera 3D và các Module liên quan.  
Viết chƣơng trình trên Python.  
Hoàn thành mô hình.  
Đánh giá kết quả thực hiện.  
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:  
26/03/2019  
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:  
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN:  
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN  
05/06/2019  
ThS. Ngô Bá Việt  
BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
TRƢỜNG 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 05 tháng 06 năm 2019  
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  
Họ tên sinh viên: Lê Văn Thái  
Lớp: 14141DT1A - MSSV: 14141289  
Tên đề tài:  
Ứng dụng camera 3D trong việc phân loại sản phẩm theo hình dạng và kích thƣớc  
Xác nhận  
Tuần/ngày  
Nội dung  
GVHD  
Chọn đề tài  
16-20/3  
21-25/3  
26/3-05/4  
06/-09/4  
10-17/4  
18-21/4  
22-28/4  
29/5-04/5  
05-06/5  
07-08/5  
Viết đề cƣơng chi tiết  
Tìm hiểu phƣơng pháp nhận dạng hình cơ bản  
Tìm hiểu thuật toán dán nhãn  
Tìm hiểu camera 3D  
Tìm hiểu thuật toán tính khoảng cách  
Tìm hiểu thuật toán tính kích thƣớc  
Tìm hiểu về python  
Thực hiện viết code python trên window  
Làm các hình khối (sản phẩm) và chạy thử  
Hoàn thành mô hình  
13-20/5  
21-29/5  
Viết báo cáo  
GV HƢỚNG DẪN  
ThS. Ngô Bá Việt  
LỜI CAM ĐOAN  
Đề tài này là tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trƣớc đó và không sao chép  
từ tài liệu hay công trình đã có trƣớc đó.  
Ngƣời thực hiện đề tài  
Lê Văn Thái  
LỜI CẢM ƠN  
Đầu tiên tôi xin đƣợc cám ơn chân thành tới Thầy Ngô Bá Việt, Thầy đã tận tình  
hƣớng 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 đƣợc 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 đƣợc gửi lời cám 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 đƣợc.  
Tôi cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 14141DT1A đã chia sẻ trao đổi  
kiến thức cũng nhƣ 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 hƣớng tới một tƣơng lai tốt đẹp.  
Một lần cuối xin chân thành cảm ơn!  
Ngƣời thực hiện đề tài  
Lê Văn Thái  
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 ......................................................................................................... ix  
Liệt kê bảng vẽ......................................................................................................... xi  
Tóm tắt ................................................................................................................... xii  
LIỆT KÊ HÌNH VẼ  
Hình  
Trang  
TÓM TẮT  
Hiện nay, nền Công nghiệp đang hƣớng tới Công nghiệp 4.0, là sự kết hợp các  
Công nghệ lại với nhau, làm mờ ranh giới giữa Vật lý, Kỹ thuật số và Sinh học. Từ đó,  
các thiết bị điện tử thông minh đang ngày càng xuất hiện phổ biến. Không những nó  
giúp ích cho cá nhân hay gia đình, mà còn ứng dụng cả trong Chính trị, Y tế, Giáo  
dục...Điển hình là trong lĩnh sản xuất, vấn đề phân loại sản phẩm trong sản xuất là  
không thể thiếu ở khâu đóng gói. Chính vì vậy, nhóm đã chọn đề tài “Ứng dụng  
camera 3D trong việc phân loại sản phẩm theo hình dạng và kích thƣớc”  
Đề tài “Ứng dụng camera 3D trong việc phân loại sản phẩm theo hình dạng và  
kích thước” là phân loại sản phẩm theo hình dạng (hình tròn, hình vuông, hình chữ  
nhật, hình tam giác) và kích thƣớc dựa trên ngôn ngữ Python với thƣ viện chính là  
OpenCV. Ở đây sử dụng các đặc điểm riêng biệt của từng hình dạng để đi nhận dạng  
và sau đó phân loại từng sản phẩm. Kết quả thực hiện của đề tài đã nhận dạng đƣợc  
những sản phẩm có hình dạng (hình tròn, hình vuông, hình chữ nhật, hình tam giác)  
cùng với việc biết đƣợc kích thƣớc của từng sản phẩm.  
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN  
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN  
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ  
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 tƣơng đối mới mẻ so với  
nhiều ngành khoa học khác nhƣng 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 nhƣ trong cuộc  
sống thƣờng ngày nhƣ: sản xuất và kiểm tra chất lƣợng, sự di chuyển của Robot,  
các phƣơng tiện đi lại tự trị, công cụ hƣớng dẫn cho ngƣời mù, an ninh và giám sát,  
nhận dạng đối tƣợng, 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 tƣợng, tƣơng tự mắt con  
ngƣời. Dựa trên các nghiên cứu trƣớc đây nhƣ “Phân loại sản phẩm dùng Kit  
Raspberry” [3] là một ứng dụng sử dụng các thuật toán xử lý ảnh [4] trên nền tảng  
Python kết hợp với phần cứng là Raspberry [5] để phân loại sản phẩm dựa trên hình  
dạng. Đề tài “Ứng dụng camera 3D trong việc phân loại sản phẩm theo hình dạng và  
kích thƣớc” đƣơc lựa chọn thực hiện để có thể phân loại theo hình dạng sản phẩm và  
phân loại theo kích thƣớc sản phẩm dựa trên các thông tin từ camera 3D.  
1.2 MỤC TIÊU  
-
-
Tìm hiểu về camera 3D và ngôn ngữ lập trình python với thƣ viện OpenCV.  
Phân loại sản phẩm theo hình dạng và kích thƣớc.  
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  
Để tài “Ứng dụng camera 3D trong việc phân loại sản phẩm theo hình dạng và  
kích thƣớc” Có những nội dung sau:  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
1
       
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN  
NỘI DUNG 1: Tìm hiểu phƣơng pháp nhận dạng và phân loại sản phẩm theo  
hình dạng và kích thƣớc.  
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 chƣơng trình trên python.  
NỘI DUNG 5: Hoàn thành mô hình.  
NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện  
1.4 GIỚI HẠN  
Với đề tài “Ứng dụng camera 3D trong việc phân loại sản phẩm theo hình dạng  
và kích thƣớc” thì các giới hạn bao gồm:  
-
Thiết kế mô hình sử dụng camera 3D để phân loại sản phẩm theo hình dạng,  
kích thƣớc.  
-
-
Sử dụng ngôn ngữ lập trình python.  
Mô hình hoạt động trong điều kiện lý tƣởng, đủ độ sáng.  
1.5 BỐ CỤC  
Chƣơng 1: Tổng quan  
Chƣơng 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.  
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết  
Chƣơng này sẽ trình bày cơ bản về xử lý ảnh, phƣơng pháp cơ bản để nhận dạng  
và phân loại ảnh, tính kích thƣớc sản phẩm, giới thiệu cơ bản về camera 3D và thƣ viện  
liên quan.  
Chƣơng 3: Thiết kế và tính toán  
Chƣơng này sẽ đi tìm hiểu kỹ các thuật toán nhận dạng sản phẩm theo hình  
dạng, thuật toán tính kích thƣớc và thiết kế mô hình sản phẩm.  
Chƣơng 4: Thi công hệ thống  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
2
   
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN  
Nội dụng chƣơng này là quá trình thi công cùng với việc chạy chƣơng trình về  
phân loại sản phẩm cũng nhƣ tính kích thƣớc sản phẩm.  
Chƣơng 4: Kết quả nhận xét và đánh giá  
Nội dụng chƣơng này là tổng hợp các kết quả đạt đƣợc sau khi thi công mô hình  
và kết quả đạt đƣợc khi phân loại sản phẩm.  
Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển  
Kết quả nhận đƣợc khi hoàn thiện đề tài, đƣa ra các hƣớng phát triển hoàn thiện.  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
3
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT  
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT  
2.1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ CÁC THƢ VIỆN LIÊN QUAN  
2.1.1 Giới thiệu xử lý ảnh  
Xử lý ảnh không còn là đề tài quá mới, nó đƣợc áp dụng từ trong các hoạt động  
thƣờng ngày cho đến việc nâng cao sản xuất. Nó giúp ích 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  
lƣu 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 phƣơng 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 đƣợc thực  
hiện trong một quá trình xử lý. Đó chính là quá trình xử lý ảnh. Nó có thể đƣợc chia thành  
xử lý hình ảnh tƣơng tự và xử lý hình ảnh kỹ thuật số.  
Để có 1 bức ảnh số ta có quá trình thực hiện nhƣ sau: Chụp ảnh từ một máy ảnh là  
một quá trình vật lý. Ánh sáng mặt trời sử dụng nhƣ một nguồn năng lƣợng. Một dãy cảm  
biến đƣợc sử dụng cho việc thu lại của hình ảnh. Vì vậy, khi ánh sáng mặt trời rơi trên  
ngƣời đối tƣợng, sau đó số lƣợng ánh sáng phản xạ của đối tƣợng đƣợc cảm nhận từ các  
cảm biến, và một tín hiệu điện áp liên tục đƣợc tạo ra bởi số lƣợng 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 lƣợng tử hóa. Kết quả của việc lấy mẫu và  
lƣợng tử hóa sau một quá trình xử lý là một hình ảnh kỹ thuật số.  
2.1.2 Những vấn đề trong xử lý ảnh  
Điểm ảnh  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
4
       
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT  
Là đơn vị cơ bản nhất để tạo nên một bức ảnh kỹ thuật số, địa chỉ của điểm ảnh đƣợc  
xem nhƣ là một tọa độ (x,y) nào đó. Một bức ảnh kỹ thuật số - có thể đƣợc tạo ra bằng cách  
chụp hoặc bằng một phƣơng pháp đồ họa nào khác - đƣợc 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  
tƣơng đƣơng với 1 megapixel.  
Ảnh số  
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 đƣợc 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.  
Phân loại ảnh  
Mức xám của điểm ảnh là cƣờng độ sáng, gán bằng một giá trị tại điểm đó. Các mức  
ảnh xám thông thƣờng: 16, 32, 64, 128, 256. Mức đƣợc sử dụng thông dụng nhất là 256, tức  
là dùng 1byte 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. Ngƣời ta thƣờng dùng 3byte để mô tả mức màu, tức là có khoảng 16,7 triệu mức  
màu.  
Quan hệ giữa các điểm ảnh  
Lân cận điểm ảnh: đƣợc nói một cách hài hƣớc nhƣ là hàng xóm của các điểm ảnh.  
Có 2 loại lân cận cơ bản là lân cận 4 và lân cận 8.  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
5
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 83 trang yennguyen 24740 Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Ứng dụng camera 3D trong việc phân loại sản phẩm theo hình dạng và kích thước", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfdo_an_ung_dung_camera_3d_trong_viec_phan_loai_san_pham_theo.pdf