Đang tải... (xem toàn văn)
Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)Nhận dạng và phân loại hoa quả trong ảnh màu (Luận văn thạc sĩ)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN ĐẮC THÀNH NHẬN DẠNG VÀ PHÂN LOẠI HOA QUẢ TRONG ẢNH MÀU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHẦN MỀM Hà Nội – 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN ĐẮC THÀNH NHẬN DẠNG VÀ PHÂN LOẠI HOA QUẢ TRONG ẢNH MÀU Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 60480103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHẦN MỀM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ THANH HÀ NGƯỜI ĐỒNG HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN QUỐC LONG Hà Nội – 2017 Lời cam đoan Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng hướng dẫn khoa học PGS TS Lê Thanh Hà TS Trần Quốc Long Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Học viên Cao học Nguyễn Đắc Thành Lời cảm ơn Trước tiên, xin bày tỏ biết ơn chân thành sâu sắc tới PGS TS Lê Thanh Hà – Giáo viên hướng dẫn trực tiếp TS Trần Quốc Long – Giáo viên đồng hướng dẫn tôi, người hết lòng hỗ trợ giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn thạc sĩ Đồng thời tơi gửi lời cám ơn chân thành đến Trần Tuấn Linh, thành viên nhóm đề tài, hỗ trợ tơi nhiều thời gian xây dựng sở liệu phát triển cài đặt giải pháp cho toán luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy, cô giảng viên trường Đại học Cơng nghệ tận tình dạy dỗ hướng dẫn cho suốt trình học tập thạc sĩ trường Và tơi xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ người thân gia đình ni nấng, dạy dỗ, chăm lo cho tơi, động viên tơi hồn thành thật tốt khóa học thạc sĩ Mặc dù cố gắng hoàn thành luận văn chắn khơng tránh khỏi sai sót Kính mong nhận cảm thơng, bảo tận tình quý thầy cô bạn Tôi xin chân thành cảm ơn! Mục lục Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục hình vẽ Danh mục bảng biểu Danh mục từ viết tắt MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận văn Mục tiêu luận văn 2.1 Cơ sở liệu ảnh hoa 2.2 Bộ huấn luyện nhận dạng hoa 2.3 Ứng dụng nhận dạng hoa Cấu trúc luận văn Chương Giới thiệu tổng quan 11 1.1 Bài toán nhận dạng phân loại hoa 11 1.2 Các hướng tiếp cận giải toán .12 1.2.1 Phương pháp Học máy truyền thống .13 1.2.2 Phương pháp Học sâu .15 Chương Mạng nơ-ron tích chập 19 2.1 Kiến trúc Mạng nơ-ron tích chập 19 2.2 Học chuyển giao tinh chỉnh mơ hình huấn luyện 22 2.3 Mạng huấn luyện AlexNet 25 2.3.1 Kiến trúc mạng AlexNet 26 2.3.2 Ứng dụng mạng AlexNet vào toán Nhận dạng, phân loại hoa .27 Chương Hệ thống phần mềm nhận dạng hoa 29 3.1 Tổng quan hệ thống 29 3.2 Mô đun quản lý sở liệu 32 3.3 Bộ huấn luyện mơ hình .33 3.3.1 Môi trường huấn luyện 37 3.3.2 Cấu hình mạng huấn luyện AlexNet 38 3.3.3 Một số hình ảnh đặc trưng mạng AlexNet tính tốn .39 3.4 Các mơ đun phía Server 41 3.5 Ứng dụng phía Client 45 Chương Kết thử nghiệm đánh giá 49 4.1 So sánh với phương pháp Học máy truyền thống .49 4.2 So sánh kết với CSDL sinh tự động .51 4.3 Thử nghiệm ứng dụng thực tế 53 Chương Kết luận 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 Danh mục hình vẽ Hình 1.1: Các khó khăn tốn nhận dạng vật thể ảnh 12 Hình 1.2: Sự đa dạng chủng loại loại hoa 12 Hình 1.3: Các thơng tin hình học tính tốn thuật tốn Xử lý ảnh .13 Hình 1.4: Mơ hình hoạt động chung phương pháp Học máy [2] .14 Hình 1.5: Mối quan hệ Học sâu với lĩnh vực liên quan 16 Hình 1.6: Mức độ trừu tượng tăng dần qua tầng học Học sâu [11] 16 Hình 1.7: Bức ảnh tạ hai đầu sinh mơ hình dự đốn Học sâu 17 Hình 2.1: Kiến trúc mạng tích chập .19 Hình 2.2: Ví dụ lọc tích chập sử dụng ma trận điểm ảnh 20 Hình 2.3: Trường hợp thêm/khơng thêm viền trắng vào ảnh tích chập 21 Hình 2.4: Phương thức Avarage Pooling Max Pooling 22 Hình 2.5: Kết thực nghiệm theo số lượng lớp mạng CNN chuyển giao [16] 24 Hình 2.6: Kết huấn luyện sau tinh chỉnh mạng AlexNet [17] 25 Hình 2.7: Kiến trúc mạng AlexNet [20] 26 Hình 2.8: Kiến trúc mạng AlexNet dạng phẳng 27 Hình 3.1: Kiến trúc Client-Server n tầng .30 Hình 3.2: Luồng hoạt động hệ thống 32 Hình 3.3: Biểu đồ ca sử dụng Bộ huấn luyện mơ hình 34 Hình 3.4: Các framework Học sâu tiếng giới 37 Hình 3.5: Cách thức framework Caffe định nghĩa lớp mạng CNN 39 Hình 3.6: Các đặc trưng tiêu biểu lớp tích chập [25] 40 Hình 3.7: Kết ảnh đầu qua lớp tích chập 41 Hình 3.8: Biểu đồ ca sử dụng Server 41 Hình 3.9: Biểu đồ ca sử dụng Client .46 Hình 4.1: Một số ảnh lọc CSDL 20 loại .49 Hình 4.2: Ảnh hoa gốc ảnh sinh tự động 52 Hình 4.3: Kết nhận dạng tốt với loại có đặc trưng riêng biệt 53 Hình 4.4: Kết nhận dạng chưa tốt với loại khơng có đặc trưng riêng biệt .53 Hình 4.5: Kết nhận dạng với loại khơng huấn luyện 54 Danh mục bảng biểu Bảng 4.1: So sánh sơ kết huấn luyện phương pháp 51 Bảng 4.2: Ảnh hưởng ảnh sinh tự động với chất lượng mơ hình nhận dạng .52 Danh mục từ viết tắt Ý nghĩa STT Từ viết tắt CSDL Cơ sở liệu CNN Convolutional Neural Network – Mạng nơ ron tích chập ReLU Rectified Linear Unit – Tinh chỉnh đơn vị tuyến tính GPU Graphics Processing Unit – Bộ vi xử lý đồ họa MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận văn Hiện nay, nước ta nói riêng nước phát triển có nông nghiệp ngành sản xuất chủ yếu, trình thu hoạch, phân loại đánh giá chất lượng loại sản phẩm nông nghiệp, đặc biệt loại hoa quả, chủ yếu phải thực phương pháp thủ công Đây công việc khơng q khó, tiêu tốn nhiều thời gian, công sức người rào cản mở rộng phát triển quy mô sản xuất nông nghiệp Do đó, nhiều phương pháp tự động hóa cơng việc thu hoạch, nhận dạng đánh giá chất lượng hoa nghiên cứu đưa vào ứng dụng thực tế, sử dụng chủ yếu phương pháp Xử lý ảnh đơn Tuy nhiên, phương pháp chưa thực thỏa mãn yêu cầu khả nhận dạng số lượng lớn loại hoa với độ xác cao bị hạn chế đặc trưng toán nhận dạng hoa quả: số lượng chủng loại lớn với nhiều loại hoa tương tự nhau, biến thiên hình dạng, màu sắc, chi tiết loại khó dự đốn trước… Trong thời gian gần đây, nhờ có phát triển mạnh mẽ khả tính tốn hệ máy tính đại bùng nổ liệu thông qua mạng lưới Internet trải rộng, ta chứng kiến nhiều đột phá lĩnh vực Học máy, đặc biệt lĩnh vực Thị giác máy tính Sự quay lại phát triển vượt bậc phương pháp Học sâu giúp Thị giác máy tính đạt thành tựu đáng kể lĩnh vực Nhận dạng ảnh, có tốn nhận dạng hoa Đề tài nghiên cứu “Nhận dạng phần loại hoa ảnh màu” đưa với hy vọng ứng dụng thành cơng mơ hình học sâu xây dựng hệ thống nhận dạng hoa tự động, đặc biệt loại hoa phổ biến nước ta Mục tiêu luận văn Do thời gian hạn chế thời gian thực nghiên cứu, luận văn trước hết tập trung nghiên cứu, tìm hiểu so sánh phương pháp Học máy truyền thống với phương pháp Học sâu, đồng thời thực cài đặt mơ hình huấn luyện nhận dạng ảnh Học sâu với số lượng hoa hạn chế, sử dụng chúng làm nhận dạng sở cho ứng dụng hỗ trợ nhận dạng hoa điện thoại thông minh 2.1 Cơ sở liệu ảnh hoa Bộ sở liệu ảnh thành phần quan trọng hàng đầu phương pháp Học máy nói chung, sử dụng để phục vụ cho q trình tính tốn tham số huấn luyện, tinh chỉnh mơ hình Thông thường, liệu lớn chọn lọc tỉ mỉ cẩn thận độ xác mơ hình cải thiện, ... Nhận dạng ảnh, có tốn nhận dạng hoa Đề tài nghiên cứu Nhận dạng phần loại hoa ảnh màu đưa với hy vọng ứng dụng thành cơng mơ hình học sâu xây dựng hệ thống nhận dạng hoa tự động, đặc biệt loại. .. ĐẮC THÀNH NHẬN DẠNG VÀ PHÂN LOẠI HOA QUẢ TRONG ẢNH MÀU Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 60480103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHẦN MỀM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS... loại hoa với độ xác cao bị hạn chế đặc trưng toán nhận dạng hoa quả: số lượng chủng loại lớn với nhiều loại hoa tương tự nhau, biến thiên hình dạng, màu sắc, chi tiết loại khó dự đốn trước… Trong