Đang tải... (xem toàn văn)
Nhận dạng và xử lý ảnh vật thể ứng dụng trong điều khiển
BӜ GIÁO DӨ& 9¬ Ĉ¬2 7ҤO 75ѬӠ1* ĈҤI HӐC NÔNG LÂM THÀNH PHӔ HӖ CHÍ MINH KHÓA LUҰN TӔT NGHIӊP NHҰN DҤNG VÀ XӰ LÝ ҦNH VҰT THӆ ӬNG DӨ1*7521*Ĉ,ӄU KHIӆN Hӑ và tên sinh viên: Ĉһng Minh Chӭc PhҥP7Uѭӡng Giang Niên khóa: 2007-2011 Tháng 5/2011 i NHҰN DҤNG VÀ XӰ LÝ ҦNH VҰT THӆ ӬNG DӨ1*7521*Ĉ,ӄU KHIӆN ĈҺNG MINH CHӬC PHҤ0 75ѬӠNG GIANG Ts NGUYӈ1 9Ă1 +Ô1* Tháng 5/2011 ii LӠI CҦ0Ѫ1 ҫy NguyӉ ҫ Xin trân trӑng. Ĉһng Minh Chӭc PhҥP7Uѭӡng Giang iii TÓM TҲT ĈӅ tài nghiên cӭX ³QKұn dҥng và xӱ lý ҧnh ӭng dөng trong ÿLӅu khiӇQ´ÿѭӧc thӵc hiӋn tҥL WUѭӡQJĈҥi Hӑc Nông Lâm Thành Phӕ Hӗ Chí Minh, thӡi gian 3 tháng tӯ tháng 3 ÿӃQQJj\WKiQJQăP ĈӅ WjL ÿmWKӵc hiӋQ WKjQK F{QJYjÿҥWÿѭӧc kӃt quҧ khҧ TXDQQKѭ ÿLӅu khiӇQÿѭӧc URERW ÿӃn vӏ trí nhұn dҥng và thӵc hiӋn WKDR WiF KiL Fj FKXD Ĉk\ ÿѭӧc xem là kӃt quҧ chính cӫDÿӅ WjLÿӇ thӵc hiӋn tӕt kӃt quҧ Qj\WKuFK~QJW{LFNJQJSKҧi thӵc hiӋn thành công quá trình xӱ lý ҧnh nhұn dҥng v ұt thӇ, vӏ trí vұt thӇ trong không gian 3 chiӅu bҵng :HEFDPH WK{QJ TXD FKѭѫQJ WUuQK 0atlab và cҧm biӃQ 65) WK{QJ TXD YL ÿLӅu khiӇn $70(*$ ĈӇ tӯ ÿyFK~QJ W{LOҩy tín hiӋXÿLӅu khiӇn robot. 1JRjL UD FK~QJW{LFNJQJ WKLӃt kӃ giao diӋn giao tiӃp vӟLQJѭӡi quan sát bҵng ÿӗ thӏ trong lұp trình GUI cӫa Matlab mӝt cách thân thiӋn ,dӉ hiӇu và dӉ ÿLӅu khiӇn. iv MӨC LӨC LӠI CҦ0Ѫ1 . ii TÓM TҲT . iii MӨC LӨC iv DANH MӨC HÌNH vii &KѭѫQJ MӢ ĈҪU . 1 1.1 Ĉһt vҩQÿӅ . 1 1.2 MөFÿtFK 2 &KѭѫQJ TӘNG QUAN . 3 2.1 Lý thuyӃt xӱ lý ҧnh. . 3 2.1.1 HӋ thӕng xӱ lý ҧnh. . 3 2.1.2 Thu nhұn ҧQKYjOѭXWUӳ ҧnh. . 4 2.1.3 Phân tích ҧnh 9 2.2 ;iFÿӏnh khoҧng cách bҵng sóng siêu âm . 22 2.2.1 Khái niӋm siêu âm . 22 2.2.2 Cҧm biӃn siêu âm và nguyên tҳc TOF 22 2.2.3 Cҧm biӃn siêu âm SRF10. 28 2.3 Phҫn mӅm Matlap ӭng dөng xӱ lý ҧnh. 31 2.3.1 Khái niӋm MATLAB 31 2.3.2 Giao diӋn trong Matlab . 31 2.3.3 Khҧ QăQJYjӭng dөng cӫa Matlab. 33 2.3.4 HӋ thӕng lӋnh trong Matlab (Matlab Funtion). . 33 v &KѭѫQJ 3+ѬѪ1*7,ӊN 9¬3+ѬѪ1*3+È31*+,Ç1&ӬU. . 36 3.1 Bӕ trí thӵc hiӋQÿӅ tài. . 36 3.1.1 Thӡi gian. . 36 3.1.2 ĈӏDÿLӇm. 36 3.2 3KѭѫQJWLӋn nghiên cӭu. . 36 3.3 3KѭѫQJSKiSQJKLrQFӭu. . 37 3.3.1 3KѭѫQJSKiSOêWKX\Ӄt. . 37 3.3.2 3KѭѫQJSKiSWKӵc nghiӋm . 37 &KѭѫQJ KӂT QUҦ VÀ THҦO LUҰN. 39 4.1 Xây dӵng quy trình nhұn dҥng và xӱ lý ҧnh. 39 4.1.1 Quy trình nhұn dҥng và xӱ lý ҧnh. 39 4.1.2 4X\WUuQK[iFÿӏnh khoҧng cách sӱ dөng cҧm biӃn siêu âm 40 4.2 Kêt quҧ nhұn dҥng và xӱ lý ҧnh. 41 4.2.1 Quá trình nhұn dҥng và xӱ lý ҧnh. 41 4.2.2 Quá trình nh ұn tín hiӋu cҧm biӃn SRF 10. . 48 4.2.3 KӃt quҧ FKѭѫQJWUình. . 50 4.3 KӃt quҧ chӃ tҥRYjÿLӅu khiӇn robot . 51 4.3.1 Mô hình chӃ tҥo. 51 4.3.2 ĈLӅu khiӇn robot. . 52 4.3.3 KӃt quҧ khҧo nghiӋPVѫEӝ 54 4.4 Nhұn xét. . 56 &KѭѫQJ KӂT LUҰ19¬Ĉӄ NGHӎ 57 5.1 KӃt luұn . 57 vi 5.2 ĈӅ nghӏ. . 57 TÀI LIӊU THAM KHҦO . 58 PHӨ LӨC . 59 vii DANH MӨC HÌNH Hình 2.1 6ѫÿӗ hӋ thӕng xӱ lý ҧnh 3 Hình 2.2 Sensor quét dòng CCD 6 Hình 2.3 4X\ѭӟc tӑDÿӝ cho biӇu diӉn ҧnh 7 Hình 2.4 Pixel P và các lân c ұn cӫa P 9 Hình 2.5 Mô hình màu RGB . 11 Hình 2.6 Các màu gӕc bù và sӵ pha trӝn giӳa chúng 11 Hình 2.7 Sӵ biӃQÿәi tӯ RGB thành CMY 12 Hình 2.8 Mô hình màu HSV . 12 Hình 2.9 Mô hình màu HLS 13 Hình 2.10 Mӝt lân cұQNtFKWKѭӟF[TXDQKÿLӇm (x,y) . 16 Hình 2.11 Các lân cұn cӫa p sӱ dөQJÿӇ làm nhҹn ҧnh nhӏ phân 19 Hình 2.12 /jPWUѫQKuQKҧnh nhӏ phân 21 Hình 2.13 Vùng hoҥWÿӝng cӫa cҧm biӃn siêu âm( nguӗn internet) . 24 Hình 2.14 Khu vӵc mù cӫa cҧm biӃn siêu âm( nguӗn internet) . 24 Hình 2.15 Thӡi gian truyӅn trong nguyên lý TOF . 26 Hình 2.16 Tҫm quét cӫa cҧm biӃn siêu âm. 26 Hình 2.17 Cҧm biӃn siêu âm SRF10 28 Hình 2.18 6ѫÿӗ kӃt nӕi SRF10 30 Hình 2.19 Giao diӋn Matlab 32 Hình 3.1 6ѫÿӗ SKѭѫQJSKiSÿLӅu khiӇn robot . 37 Hình 3.2 3KѭѫQJSKiSÿLӅu khiӇn hӗi tiӃp . 38 Hình 4.1 6ѫÿӗ nhұn dҥng và xӱ lý ҧnh 39 Hình 4.2 6ѫÿӗ [iFÿӏnh kho ҧng cách sӱ dөng cҧm biӃn SRF10 40 Hình 4.3 6ѫÿӗ mҥFKYLÿLӅu khiӇn 41 Hình 4.4 6ѫÿӗ nhұn dҥng và xӱ lý ҧnh ӭng dөQJÿLӅu khiӇn 41 Hình 4.5 Hình ҧnh thu nhұn tӯ Webcame . 42 viii Hình 4.6 6ѫÿӗ nhұn dҥQJYjWUtFKÿӕLWѭӧng. 42 Hình 4.7 Ҧnh sau khi chuyӇn sang ҧnh xám . 43 Hình 4.8 Ҧnh khi trích xuҩWJDPPjXÿӓ 44 Hình 4.9 6ѫÿӗ quá trình xӱ lý phân tích ҧnh 44 Hình 4.10 Ҧnh sau khi lӑc trung vӏ 45 Hình 4.11 Lӑc bӓ YQJGѭӟi 300px . 46 Hình 4.12 ҦQKÿmÿѭӧFÿӏQKWkPYjÿyQJNKXQJ . 46 Hình 4.13 ;iFÿӏnh khoҧng cáchhiӇn thӏ tӑDÿӝ tӟi tâm hình 47 Hình 4.14 KӃt quҧ hӋ quyӃWÿӏnh 47 Hình 4.15 6ѫÿӗ khӕi qúa trình nhұn tín hiӋu cҧm biӃn SRF10 . 48 Hình 4.16 KӃt quҧ hiӇn thӏ trên màn hình LCD . 49 Hình 4.17 KӃt quҧ hiӇn thӏ tín hiӋu cҧm biӃn trên Matlap 49 Hình 4.18 Giao diӋn hiӇn thӏ FKѭѫQJWUuQK[ӱ lý ҧnh 50 Hình 4.19 Giao diӋn hiӇn thӏ kӃt quҧ hӋ thӕng . 51 Hình 4.20 Mô hình robot ӭng dөng xӱ lý ҧnh 52 Hình 4.21 Giҧi thuұWÿLӅu khiӇn robot . 53 Hình 4.22 BiӇXÿӗ khҧo nghiӋPÿӝ phân giҧi 55 Hình 4.23 BiӇXÿӗ thӡLJLDQÿiSӭng . 56 ix DANH MӨC VIӂT TҲT CCD Charge Coupled Device CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor GIF Graphics Interchange Format P Pixel CMY Cyan, Magenta, Yellow TOF Time Of Flight RLE Run-Length-Encoded RGB Red, Green, Bule [...]...M 1.1 tv U g 1 1.2 M z 2 T NG QUAN 2.1 Lý thuy t x lý nh 2.1.1 H th ng x lý nh M t h th ng x lý ng bao g m nh ng thành ph n sau: L tr Thi t b thu nh n nh (camera, sensor) L tr Thu nh n nh S hóa Phân tích nh Nh n d ng H quy t nh Hình 2.1 h th ng x lý nh 3 2.1.1.1Thu nh n nh và s hóa 2.1.1.2Phân tích nh 2.1.1.3H quy nh 2.1.2 Thu nh n nh 2.1.2.1Thu nh n nh... chi u c a hình v i u,v=0,1,2 , N-1 và -1 2.1.3.5 nh - L m nh lân c n là m t k thu t mi nh Cho m t hình ành f(x,y) , th t c s t o ra m t hình t i m m (x,y) c a c b ng cách l y trung bình các giá tr m nh c a f n m trong m t lân c khác, c làm nh c b ng cách s d V i m i x,y n m trong f(x,y) , S là t p h p t c (x,y) và P là t ng s nh c a (x,y) Nói cách m trong lân c n 17 m trong lân c n (x,y) g m G(x,y) =... n trong không gian Fourier c a tín hi u - Bi c: Chuy i s bi u di n c ng t không gian Fourier sang không gian th c i u Cho m t hàm f(x) liên t c Bi i Fourier c a f(x), ký hi u F(u) , u bi u di n t n s F(u) = f(x) : bi u di tín hi u 14 cc - rier thu n: u,v bi u di n t n s không gian -Bi c 2.1.3.4Ti n x lý an nh g(x,y) =h[f(x.y)] m m c x lý c x lý áp lên f D n nh t c a h là lân c n có kích ph thu c vào... +n(x,y) rên, bài toán s c t o ra b ng cách l y trung bình K hình nh nhi u khác nhau Và i c a g, 18 , và n và hình Hình 2.11 Các lân c n c a p s d Làm nh n nh nh c ti n hành theo các b Hai quá trình làm nh làm nh n nh nh phân c sau: c th c hi n b ng cách dung bi u th c Bool sau: t là ký hi u c m t n ng c, pixel trong c gán là 1 và pixel tr c gán là 1, cl c áp d ti p theo c a m i v ng th i cho t t c các c... nh là thi t b có kh p và s hóa hình nh d a trên nguyên i tác d ng c a ánh sáng ( hình nh ) thu nh thông qua tín hi hình c chuy c s hóa i trên nguyên t c làm vi m bi n c chia làm hai lo i: CCD và CMOS Tuy nhiên hai c m bi c ch t o theo hai k thu t hoàn toàn khác nhau Trong th c t hi công ngh tiên ti công ngh ng camera CCD có c ch u này không h m, th m nh riêng tùy theo nhu c u và ng d ng hình 5 i vì... nh t c a h là lân c n có kích ph thu c vào giá tr c a f t i (x,y) và h tr thành hàm ánh x m nh 15 M t trong nh ng k thu c s d ng r ng rãi nh t là s ch p Trên hình minh ho m t m t n là m t m ng 2 chi c am t n c ch phát hi n m t thu c tính cho d ng m t n nhân c 3x3, các h s c trong m t hình nh Hình 2.10 M t lân c m (x,y) ng c a m t v t và miêu t v t Xét các hàm r i r c c a m t bi -1 Bi i Fourier thu n... TOF 2.2.2.1C m bi n siêu âm C m bi n siêu âm là thi t b nh v trí c a các v t thông qua phát và thu nh n sóng siêu âm C m bi n ti m c n siêu âm có th phát hi n ra h u h ho c không ph i kim lo i,ch t l ng ho c ch t r n,v t trong ho c m s ph n x l n) 22 ng là kim lo i c (nh ng v t có h 2.2.2.2C u t o và Nguyên lý ho ng c m bi n siêu âm Nguyên 23 Hình 2.13 Vùng ho ng c a c m bi n siêu âm( ngu n internet)... sau: ng th i cho t t c các pixel Và p=1 n u B2 =0 m thi u góc ph c b xung b ng bi u th c sau: u g ch trên cho bi t ph n bù logic T m thi u góc ph i c b sung b ng các bi u th c: Và B n bi u th c này th c hi c 5 c a th t Ví d : 20 nh: Hình 2.12 2.1.3.6 nh nh phân n biên 21 2.2 nh kho ng cách b ng sóng siêu âm 2.2.1 Khái ni m siêu âm Siêu âm là 2.2.2 C m bi n siêu âm và nguyên t c TOF 2.2.2.1C m bi n... Hình 2.6 Các màu g c bù và s pha tr n gi a chúng màu xanh tím, 11 C 1 R M 1 G Y 1 B Hình 2.7 S bi i t RGB thành CMY Mô hình màu HSV Hình 2.8 Mô hình màu HSV o o , màu lam là 240 o , màu o ình chóp 12 Mô hình màu HLS góc 0 o Các m HSV Hình 2.9 Mô hình màu HLS o 13 2.1.3.3M t s công c tr giúp x lý nh -Bi i Fourier thu n: chuy n s bi u di n t không gian th c sang không gian t n s (ph và pha) Các thành ph... cho bi u di n nh -1)] -1) f(N-1,0)f(N- -1,M-1) - 7 -1 2.1.2.2 nh GIF - 8 - 2 -Length- 2.1.3 Phân tích nh 2.1.3.1Khái ni m pixel và pixel lân c n P1 P2 P3 (x-1, y-1) (x-1, y) (x-1, y+1) P4 P P5 (x, y-1) (x, y) (x, y+1) P6 P7 P8 (x+1, y-1) (x+1, y) (x+1, y+1) Hình 2.4 Pixel P và các lân c n c a P P2(x-1, y) P7(x+1, y) P6(x+1, y-1) P5(x, y+1) 9 quanh p còn có 4 pixel ché P1(x-1, y-1) P3(x-1, y+1) P6(x+1,
