Dò tìm và cắt ảnh mặt người dùng pca

  • Số trang: 115 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 38 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: DÒ TÌM VÀ CẮT ẢNH MẶT NGƯỜI DÙNG PCA GVHD: Ths. Đào Thị Thu Thủy SVTH : Nguyễn Trung Hiếu -06052461 Bùi Ngọc Liêm -06054491 Lớp : DHDT2B1 TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, cùng với sự phát triển của xã hội, vấn đề an ninh bảo mật đang được yêu cầu khắt khe tại mọi quốc gia trên thế giới. Các hệ thống nhận dạng con người được ra đời với độ tin cậy ngày càng cao. Một trong các bài toán nhận dạng con người rất được quan tâm hiện nay là nhận dạng khuôn mặt. Vì nhận dạng khuôn mặt là cách mà con người sử dụng để phân biệt nhau. Bên cạnh đó, ngày nay việc thu thập, xử lý thông tin qua ảnh để nhận biết đối tượng đang được quan tâm và ứng dụng rộng rãi. Với phương pháp này, chúng ta có thể thu nhận được nhiều thông tin từ đối tượng mà không cần tác động nhiều đến đối tượng nghiên cứu. Sự phát triển của khoa học máy tính tạo môi trường thuận lợi cho bài toán nhận dạng khuôn mặt người từ ảnh số. Các hệ thống nhận dạng offline đã ra đời và có độ tin cậy cao, tuy nhiên các hệ thống nhận dạng online lại chưa đáp ứng được nhiều. Bài toán nhận dạng khuôn mặt người là một bài toán hấp dẫn, không giới hạn giải pháp sử dụng, vận dụng linh hoạt kiến thức trong nhiều lĩnh vực, đã thách thức nhiều người nghiên cứu vì tính ứng dụng to lớn trong thực tế. Đây là một chủ đề có thể nói còn tương đối mới với những ứng dụng mang tính công nghệ cao như: robot, các thiết bị camera,các hệ thống bảo mật, nhận dạng,…đã và đang được các hãng, công ty áp dụng vào nhằm nâng cao các tính năng sản phẩm của mình trong quá trình cạnh tranh trên thị trường hiện nay… Với mong muốn tiếp cận các công nghệ mới, đồng thời bổ sung kiến thức về khoa học kỹ thuật hiện đại, cũng như tổng kết lại những kỹ năng, kiến thức trong suốt quá trình học tập tại trường, chúng em xin chọn đề tài “ Dò tìm và cắt ảnh mặt người dùng PCA”. Đây có thể là một bài toán nhỏ, nhưng nó cũng giúp chúng em có một cái nhìn khái quát về bài toán, tạo cơ sở tiền đề cho sự tìm tòi và phát triển các hướng cao hơn trong sự nghiên cứu các công nghệ mới... Bài luận này được trình bày bao gồm có 5 chương: • Chương 1: Giới thiệu Matlab và khái quát về ảnh. • Chương 2: Các phương pháp xác định khuôn mặt. • Chương 3: Phân tích thành phần chính PCA. • Chương 4: Chương trình mô phỏng. • Chương 5: Kết luận. Nội dung của đề tài: - Tìm hiểu phương pháp nhận diện ảnh. - Nghiên cứu PCA. - Dò tìm ảnh mặt người có không gian (1=>4). - Cắt ảnh mặt và lưu vào 1 file. - Xử lý ảnh động qua webcam. Trong bài luận này chúng em xin đề cập tới vấn đề dò tìm và nhận dạng mặt người qua một ảnh tĩnh cho trước, đồng thời mở rộng hơn là xử lý ảnh thu được qua một thiết bị thu ảnh, ví dụ như: camera, webcam,… LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, cuối cùng chúng em cũng đã hoàn thành bài luận nghiên cứu của mình. Đây là thời điểm tốt nhất để chúng em có dịp được bày tỏ lòng biết ơn của mình đến những người thân đã giúp đỡ động viên trong suốt quá trình chúng em thực hiện bài luận này. Trước tiên, chúng em xin cảm ơn BGH trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, Quý Thầy Cô trong khoa Công nghệ Điện Tử đã tạo điều kiện cho chúng em thực hiện bài luận này. Đặc biệt là Cô Đào Thị Thu Thủy, Cô không chỉ là người hướng dẫn khoa học một cách tài tình, mà còn là người dìu dắt chúng em, động viên và định hướng cho chúng em có những bước đi đầu đời về một cách nhìn khoa học về trí thức, cuộc sống, và sự cố gắng phấn đấu trong tương lai, điều này có ý nghĩa rất sâu sắc đối với chúng em, giúp chúng em tự tin và nổ lực hoàn thành bài luận này đúng thời hạn. Một lần nữa, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến với Cô. Đồng thời chúng con xin cám ơn cha mẹ, anh chị đã hết sức thông cảm, chia sẽ và động viên chúng con trong những khó khăn trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp này. Xin cám ơn những người bạn thân yêu, những người đã yêu mến, chia sẽ, giúp đỡ chúng tôi trong lúc chúng tôi thực hiện bài luận này. Kết quả của bài luận này là món quà mà chúng em dành tặng cho tất cả mọi người thân yêu, với tất cả tấm lòng mình! Sinh viên thực hiện Nguyễn Trung Hiếu Bùi Ngọc Liêm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... Chữ ký của giáo viên NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... Chữ ký của giáo viên MỤC LỤC Trang Chương 1: GIỚI THIỆU MATLAB VÀ KHÁI QUÁT VỀ ẢNH .............................................................................................................................1 1.1 Giới thiệu chung về phần mềm Matlab.........................................................2 1.1.1 Khái niệm về Matlab ............................................................................2 1.1.2 Tổng quan về cấu trúc dữ liệu Matlab, các ứng dụng ..........................2 1.1.2.1 Dữ liệu..........................................................................................3 1.1.2.2 Ứng dụng......................................................................................3 1.1.2.3 Toolbox là một công cụ quan trọng trong Matlab .......................3 1.1.3 Hệ thống Matlab ...................................................................................3 1.1.4 Làm quen với Matlab............................................................................4 1.1.5 Các cửa sổ làm việc của Matlab ...........................................................5 1.2 Giới thiệu khái quát về ảnh số......................................................................7 1.2.1 Các khái niệm cơ bản về ảnh................................................................7 1.2.2 Các cách phân loại ảnh .........................................................................8 1.3 Xử lý ảnh với Matlab ...................................................................................9 1.3.1 Xử lý ảnh .............................................................................................9 1.3.2 Các giai đoạn xử lý ảnh ..................................................................... 10 1.3.3 Xử lý ảnh với Matlab.......................................................................... 11 1.3.3.1 Các kiểu ảnh trong Matlab......................................................... 11 1.3.3.2 Các hàm xử lý ảnh cơ bản trong Matlab .................................... 13 1.3.3.3 Biến đổi không gian ảnh ............................................................ 20 Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHUÔN MẶT ........................................................................................................................... 36 2.1 Định nghĩa bài toán xác định khuôn mặt người.......................................... 37 2.2 Ứng dụng của phương pháp xác định khuôn mặt ....................................... 37 2.3 Phương pháp xác định khuôn mặt............................................................... 39 2.3.1 Hướng tiếp cận dựa trên tri thức......................................................... 40 2.3.2 Hướng tiếp cận dựa trên đặc trưng không thay đổi ............................ 41 2.3.2.1 Các đặc trưng khuôn mặt ........................................................... 42 2.3.2.2 Kết cấu ....................................................................................... 45 2.3.2.3 Sắc màu của da........................................................................... 45 2.3.2.4 Đa đặc trưng............................................................................... 45 2.3.3 Hướng tiếp cận dựa trên so khớp mẫu................................................ 45 2.3.4 Hướng tiếp cận dựa trên diện mạo ..................................................... 46 2.4 Khó khăn và thử thách trong bài toán xác định khuôn mặt người.............. 47 Chương 3: PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH PCA (PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS) ........................................................................................................................... 48 3.1 Sơ lược về phân tích thành phần chính PCA .............................................. 49 3.2 Thuật toán PCA và ứng dụng trong nhận dạng khuôn mặt người .............. 50 3.2.1 Thuật toán ........................................................................................... 50 3.2.2 Phân tích thành phần chính PCA ....................................................... 50 3.2.3 Hình ảnh minh họa ............................................................................. 53 3.3 Ứng dụng Eigenfaces trong việc nhận dạng mặt người.............................. 56 3.3.1 Tính toán Eigenfaces .......................................................................... 59 3.3.2 Dùng Eigenfaces để phân loại ảnh mặt người.................................... 61 3.3.3 Ứng dụng Eigenfaces để phát hiện gương mặt................................... 62 3.3.3.1 Xem xét lại không gian mặt ....................................................... 63 3.3.3.2 Nhận dạng theo thời gian thực ................................................... 64 3.4 Nhận xét ...................................................................................................... 65 3.4.1 Ưu điểm của phương pháp PCA......................................................... 65 3.4.2 Nhược điểm của PCA......................................................................... 65 Chương 4: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG ........................................................................................................................... 67 4.1 Chương trình mô phỏng .............................................................................. 68 4.1.1 Cơ sở dữ liệu ảnh................................................................................ 68 41.1.1 Tập ảnh huấn luyện ....................................................................... 68 4.1.1.2 Tập ảnh mẫu............................................................................... 69 4.1.2 Các bước thực hiện chương trình ....................................................... 70 4.1.3 Lưu đồ giải thuật................................................................................. 72 4.1.3.1 Lưu đồ giải thuật chính .............................................................. 72 4.1.3.2 Lưu đồ giải thuật chi tiết ............................................................ 72 4.1.4 Kết quả mô phỏng............................................................................... 77 4.1.5 Tốc độ thực hiện. ................................................................................ 80 4.2 Nhận xét kết quả đạt được........................................................................... 81 Chương 5: KẾT LUẬN................................................................................... 85 5.1 Kết luận ....................................................................................................... 85 5.2 Hướng phát triển đề tài................................................................................ 85 PHỤ LỤC ............................................................................................................. TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. MỤC LỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Cửa sổ khi khởi động Matlab...............................................................4 Hình 1.2 Cửa sổ Command History....................................................................6 Hình 1.3 Cửa sổ Workspace................................................................................6 Hình 1.4 Cửa sổ Array Editor.............................................................................7 Hình 1.5 Các bước cơ bản trong xử lý ảnh.........................................................9 Hình 1.6 Ảnh trước và sau khi imresize ...........................................................23 Hình 1.7 Ảnh trước và sau khi imrotate............................................................26 Hình 1.8 Ảnh được quay theo chiều ngang.......................................................27 Hình 1.9 Ảnh trước và sau khi imcrop .............................................................. 28 Hình 1.10 Ảnh trước và sau khi imcrop theo 1 tọa độ cho trước ..................... 30 Hình 1.11 Ảnh trước và sau khi imtransforms..................................................32 Hình 1.12 Ảnh trước và sau khi imtransformsvới 1 cường độ ảnh...................35 Hình 2.1 Độ phân giải của 1 ảnh......................................................................41 Hình 2.2 Một loại trí thức của người nghiên cứu phân tích trên khuôn mặt....41 Hình 2.3 Một mẫu khuôn mặt, có 16 vùng và 23 quan hệ (các mũi tên) ..........46 Hình 3.1 Eigenfaces ..........................................................................................53 Hình 3.2 Bức ảnh kiểm tra và hình chiếu của nó..............................................54 Hình 3.3 Ảnh ban đầu .......................................................................................55 Hình 3.4 Face map của bức ảnh ban đầu .........................................................55 Hình 3.5 Face map ảnh ban đầu với không gian không phải là khuôn mặt .....56 Hình 3.6 Những gương mặt dùng để huấn luyện ..............................................57 Hình 3.7 Bảy Eigenfaces được tính toán từ dãy huấn luyện của hình 4.6, phông nền đã được loại bỏ................................................................................58 Hình 3.8 Ảnh và hình chiếu của nó vào không gian mặt người xác định bởi các Eigenfaces từ hình 3.7 ................................................................................61 Hình 3.9 Ảnh gốc và bản đồ mặt người, vùng tối chỉ ra hình dạng khuôn mặt ..........................................................................................................63 Hình 3.10 Ví dụ đơn giản thể hiện 4 hình chiếu của ảnh lên không gian mặt người. Trong trường hợp này sử dụng 2 eigenfaces là µ1, µ2 và 3 lớp mặt người (cá thể) đã biết trước (Ω1, Ω2, Ω3).......................................................................................63 Hình 3.11 Hệ thống dò tìm và định vị mặt người..............................................64 Hình 4.1 Tập ảnh Face......................................................................................68 Hình 4.2 Tập ảnh nface.....................................................................................69 Hình 4.3 Tập ảnh mẫu.......................................................................................70 Hình 4.4 Lưu đồ giải thuật chính ......................................................................72 Hình 4.5 Lưu đồ giải thuật chọn ảnh ................................................................73 Hình 4.6 Lưu đồ giải thuật chương trình dò tìm ảnh mặt người ......................74 Hình 4.7 Lưu đồ giải thuật chương trình nhận dạng........................................75 Hình 4.8 Lưu đồ giải thuật PCA .......................................................................76 Hình 4.9 Giao diện chính ..................................................................................77 Hình 4.10 Giao diện chương trình 1 (ảnh tĩnh) ................................................77 Hình 4.11 Giao diện chương trình 2 (ảnh động) ..............................................78 Hình 4.12 Giao diện kết quả chương trình 1 (ảnh tĩnh) với 1 khuôn mặt .......78 Hình 4.13 Giao diện kết quả chương trình 2 (ảnh động)với 1 khuôn mặt........79 Hình 4.14 Giao diện kết quả chương trình 1 (ảnh tĩnh) với 2 khuôn mặt .......79 Hình 4.15 Giao diện kết quả chương trình 1 (ảnh tĩnh) với 4 khuôn mặt nữ ..80 Hình 4.16 Giao diện kết quả chương trình 1 (ảnh tĩnh) với 4 khuôn mặt nam 80 Hình 4.17 Ảnh lỗi do quá nhiều chi tiết không phân biệt được ........................83 Hình 4.18 Lỗi do ảnh không được sắc nét ........................................................84 1 Chương 1: Giới thiệu Matlab và khái quát về ảnh Chương 1 GIỚI THIỆU MATLAB VÀ KHÁI QUÁT VỀ ẢNH 1.1 Giới thiệu chung về phần mềm Matlab 1.2 Giới thiệu khái quát về ảnh số 1.3 Xử lý ảnh với Matlab GVHD: Ths. Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Bùi Ngọc Liêm 2 Chương 1: Giới thiệu Matlab và khái quát về ảnh Chương 1 GIỚI THIỆU MATLAB VÀ KHÁI QUÁT VỀ ẢNH 1.1 Giới thiệu chung về phần mềm Matlab 1.1.1 Khái niệm về Matlab Matlab là một ngôn ngữ lập trình thực hành bậc cao được sử dụng để giải các bài toán về kỹ thuật. Matlab tích hợp được việc tính toán, thể hiện kết quả, cho phép lập trình, giao diện làm việc rất dễ dàng cho người sử dụng. Dữ liệu cùng với thư viện được lập trình sẵn cho phép người sử dụng có thể có được những ứng dụng sau đây. • Sử dụng các hàm có sẵn trong thư viện, các phép tính toán học thông thường. • Cho phép lập trình tạo ra những ứng dụng mới. • Cho phép mô phỏng các mô hình thực tế. • Phân tích, khảo sát và hiển thị dữ liệu. • Với phần mềm đồ hoạ cực mạnh. • Cho phép phát triển, giao tiếp với một số phần mềm khác như C++, Fortran. 1.1.2 Tổng quan về cấu trúc dữ liệu của Matlab, các ứng dụng Matlab là một hệ thống tương giao, các phần tử dữ liệu là một mảng (mảng này không đòi hỏi về kích thước). Chúng cho phép giải quyết các vấn đề liên quan đến lập trình bằng máy tính, đặc biệt sử dụng các phép tính về ma trận hay vectơ và có thể sử dụng ngôn ngữ C học Fortran lập trình rồi thực hiện ứng dụng lập trình đó bằng các câu lệnh gọi từ Matlab. Matlab được viết tắt từ chữ “MATrix LABoratory” tức là thư viện về ma trận, từ đó phần mềm Matlab được viết nhằm cung cấp cho việc truy cập vào phần mềm ma trận một cách dễ dàng, phần mềm ma trận này được phát triển bởi các công trình Linpack và Eispack. Ngày nay Matlab được phát triển bởi Lapack và Artpack tạo nên một nghệ thuật phần mềm cho ma trận. GVHD: Ths. Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Bùi Ngọc Liêm 3 Chương 1: Giới thiệu Matlab và khái quát về ảnh 1.1.2.1 Dữ liệu Dữ liệu của Matlab thể hiện dưới dạng ma trận (hoặc mảng - tổng quát), và có các kiểu dữ liệu được liệt kê sau đây: • Kiểu đơn single, kiểu này có lợi về bộ nhớ dữ liệu vì nó đòi hỏi ít byte nhớ hơn, kiểu dữ liệu này không được sử dụng trong các phép tính toán học, độ chính xác kém hơn. • Kiểu double kiểu này là kiểu thông dụng nhất của các biến trong Matlab. • Kiểu Sparse. • Kiểu uint8, uint8, uint16, uint64... • Kiểu char ví dụ “Hello”. • Kiểu cell. • Kiểu Structure. Trong Matlab kiểu dữ liệu double là kiểu mặc định sử dụng trong các phép tính số học. 1.1.2.2 Ứng dụng Matlab tạo điều kiện thuận lợi cho: • Các khoá học về toán học. • Các kỹ sư, các nhà nghiên cứu khoa học. • Dùng Matlab để tính toán, nghiên cứu tạo ra các sản phẩm tốt nhất trong sản xuất. 1.1.2.3 Toolbox là một công cụ quan trọng trong Matlab Công cụ này được Matlab cung cấp cho phép bạn ứng dụng các kỹ thuật để phân tích, thiết kế, mô phỏng các mô hình. Ta có thể tìm thấy toolbox ở trong mô trường làm việc của. • Mạng nơron. • Logic mờ. • Simulink. 1.1.3 Hệ thống Matlab Hệ thống giao diện của Matlab được chia thành 5 phần: • Môi trường phát triển. GVHD: Ths. Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Bùi Ngọc Liêm 4 Chương 1: Giới thiệu Matlab và khái quát về ảnh Đây là nơi đặt các thanh công cụ, các phương tiện giúp chúng ta sử dụng các lệnh và các file, ta có thể liệt kê một số như sau. + Desktop. + Command Window. + Command History. + Browsers for viewinghelp. • Thư viện, các hàm toán học bao gồm các cấu trúc như tính tổng, sin cosin atan, atan2 etc..., các phép tính đơn giản đến các phép tính phức tạp như tính ma trận nghich đảo, trị riêng, chuyển đổi fourier, laplace, symbolic library. • Ngôn ngữ Matlab. Đó là các ngôn ngữ cao về ma trận và mảng, với các dòng lệnh, các hàm, cấu trúc dữ liệu vào, có thể lập trình hướng đối tượng. • Đồ hoạ trong Matlab. Bao gồm các câu lệnh thể hiện đồ họa trong môi trường 2D và 3D, tạo các hình ảnh chuyển động, cung cấp các giao diện tương tác giữa người sử dụng và máy tính. • Giao tiếp với các ngôn ngữ khác. Matlab cho phép tương tác với các ngôn ngữ khác như C, Fortran … 1.1.4 Làm quen với Matlab Trước tiên để khởi động Matlab bạn kích click vào biểu tượng file Matlab.exe, trên màn hình xuất hiện cửa sổ sau. (Xem hình vẽ 1.1) Cửa sổ đó chứa các thanh công cụ (Giao diện người và máy) cần thiết cho việc quản lý các files, các biến, cửa sổ lệnh, có thể coi desktop là các panel gồm các ô, vùng, quản lý và tác dụng của từng cửa sổ nhỏ được quản lý bởi desktop. Hình 1.1 Cửa sổ khi khởi động Matlab GVHD: Ths. Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Bùi Ngọc Liêm 5 Chương 1: Giới thiệu Matlab và khái quát về ảnh Trên hình vẽ ta thấy cửa sổ desktop (cửa sổ lớn nhất), và các cửa sổ phụ của nó. 1.1.5 Các cửa sổ làm việc của Matlab a) Cửa sổ Command Window Là cửa sổ giao tiếp chính của Matlab bởi đây là nơi nhập giá trị các biến, hiển thị giá trị, tính toán giá trị của biểu thức, thực thi các hàm có sẵn trong thư viện (dạng lệnh), hoặc các hàm (dạng function) do người dùng lập trình ra trong M-file. Các lệnh được nhập sau dấu nhắc “>>”, và nếu có sai sót trong quá trình gõ (nhập) lệnh thì hãy nhấn phím Enter cho đến khi nhận được dấu nhắc “>>”. Thực thi lệnh bằng nhấn phím Enter. Gõ các lệnh sau: >> A= pi/2 ; >> B= sin(A) B= 1 Hoặc chương trình soạn thảo trong M-file dưới đây: % Chuong trinh trong M-file x= 0:pi/6:2*pi; y=sin(x); plot(x, y); % chuong trinh được lưu với tên file là “ve_sin.m” b) Cửa sổ command History Các dòng mà bạn nhập vào trong cửa sổ Command Window (các dòng này có thể là dòng nhập biến, hoặc có thể là dòng lệnh thực hiện hàm nào đó) được giữ lại trong cửa sổ Command History, và cửa sổ này cho phép ta sử dụng lại những lệnh đó bằng cách click chuột lên các lệnh đó hoặc các biến, nếu như bạn muốn sử dụng lại biến đó. Xem hình 1.2 GVHD: Ths. Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Bùi Ngọc Liêm 6 Chương 1: Giới thiệu Matlab và khái quát về ảnh Click chuột lên lệnh hoặc biến để sử dụng lại Hình 1.2 Cửa sổ Command History c) Cửa sổ Workspace Là cửa sổ thể hiện tên các biến bạn sử dụng cùng với kích thước vùng nhớ (số bytes), kiểu dữ liệu(lớp), các biến được giải phóng sau mỗi lần tắt chương trình. (xem hình 1.3) Click chuột lên biến để xem dữ liệu (hoặc thay đổi giá trị) Hình 1.3 Cửa sổ Workspace Ngoài ra nó cho phép thay đổi giá trị, cũng như kích thước của biến bằng cách click chuột lên các biến. Hoặc click vào nút bên trái ngay cạnh nút save. Ví dụ khi chọn biến (giả sử là biến b) rồi click (hoặc click chuột vào nút cạnh nút save) ta được cửa sổ sau gọi là Array Editor (xem hình 1.4) GVHD: Ths. Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Bùi Ngọc Liêm 7 Chương 1: Giới thiệu Matlab và khái quát về ảnh Hình 1.4 Cửa sổ Array Editor Tiêu đề là tên biến b, định dạng dữ liệu ở ô có tên là: Numeric format, mặc định là dạng short, kích thước size là 1 by 3 (tức là một hàng và 3 cột) ta có thể thay đổi kích thước này bằng cách thay đổi giá trị có trong ô kích thước size. Dùng cửa sổ này để lưu các biến ở dưới là dữ liệu của biến b, ta có thể thay đổi chúng bằng cách thay đổi giá trị trong các ô đó. Tất cả các biến đều được lưu trong Workspace trong đó thể hiện cả kích thước (Size), số Bytes và kiểu dữ liệu (class) (8 bytes cho mỗi phần tử dữ liệu kiểu double cụ thể là 24 bytes dành cho b và 8 bytes dành cho a). d) Cửa sổ M-file Là một cửa sổ dùng để soạn thảo chương trình ứng dụng, để thực thi chương trình viết trong M-file bằng cách gõ tên của file chứa chương trình đó trong cửa sổ Commandwindow. Khi một chương trình viết trong M-file, thì tuỳ theo ứng dụng cụ thể, tuỳ theo người lập trình mà chương trình có thể viết dưới dạng sau: • Dạng Script file: Tức là chương trình gồm tập hợp các câu lệnh viết dưới dạng liệt kê, không có biến dữ liệu vào và biến lấy giá trị ra. • Dạng hàm function: có biến dữ liệu vào và biến ra. e) Đường dẫn thư mục: Nơi lưu giữ các files chương trình. 1.2 Giới thiệu khái quát về ảnh số 1.2.1 Các khái niệm cơ bản về ảnh 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 GVHD: Ths. Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Bùi Ngọc Liêm 8 Chương 1: Giới thiệu Matlab và khái quát về ảnh 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. a) Điểm ảnh (Picture Element) Điểm ảnh (Pixel) là một phần tử của ảnh số tại toạ độ (x, y) với độ xám hoặc màu nhất định. Kích thước và khoảng cách giữa các điểm ảnh đó được chọn thích hợp sao cho mắt người cảm nhận sự liên tục về không gian và mức xám (hoặc màu) của ảnh số gần như ảnh thật. Mỗi phần tử trong ma trận được gọi là một phần tử ảnh. b) Mức xám của ảnh Mức xám: Là kết quả của sự biến đổi tương ứng 1 giá trị độ sáng của 1 điểm ảnh với 1 giá trị nguyên dương. Thông thường nó xác định trong [0, 255] tuỳ thuộc vào giá trị mà mỗi điểm ảnh được biểu diễn. Các thang giá trị mức xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256 (Mức 256 là mức phổ dụng. Lý do: từ kỹ thuật máy tính dùng 1 byte (8 bit) để biểu diễn mức xám. Mức xám dùng 1 byte biểu diễn: 28=256 mức, tức là từ 0 đến 255). c) Độ phân giải của ảnh Định nghĩa: Độ phân giải (Resolution) của ảnh là mật độ điểm ảnh được ấn định trên một ảnh số được hiển thị. Theo định nghĩa, khoảng cách giữa các điểm ảnh phải được chọn sao cho mắt người vẫn thấy được sự liên tục của ảnh. Việc lựa chọn khoảng cách thích hợp tạo nên một mật độ phân bổ, đó chính là độ phân giải và được phân bố theo trục x và y trong không gian hai chiều. Ví dụ: Độ phân giải của ảnh trên màn hình CGA (Color Graphic Adaptor) là một lưới điểm theo chiều ngang màn hình: 320 điểm chiều dọc * 200 điểm ảnh (320*200). Rõ ràng, cùng màn hình CGA 12” ta nhận thấy mịn hơn màn hình CGA 17” độ phân giải 320*200. Lý do: cùng một mật độ (độ phân giải) nhưng diện tích màn hình rộng hơn thì độ mịn (liên tục của các điểm) kém hơn. 1.2.2 Các cách phân loại ảnh Ảnh nhị phân: Giá trị xám của tất cả các điểm ảnh chỉ nhận giá trị 1 hoặc 0 như vậy mỗi điểm ảnh trong ảnh nhị phân được biểu diễn bởi 1 bit. Ảnh xám: Giá trị xám nằm trong [0, 255] như vậy mỗi điểm ảnh trong ảnh nhị phân được biểu diễn bởi 1 byte. GVHD: Ths. Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Bùi Ngọc Liêm 9 Chương 1: Giới thiệu Matlab và khái quát về ảnh Ảnh màu: - Hệ màu RGB: Một pixel được biểu diễn bằng 3 giá trị (R, G, B) trong đó R, G, B là một giá trị xám và được biểu biểu diễn bằng 1 byte. Khi đó ta có một ảnh 24 bits. P(x, y) = (R, G, B) - Hệ màu CMY: là phần bù của hệ màu RGB (C, M, Y) = (1, 1, 1) - (R, G, B) Hay C+R=M+G=Y+B=1 => Hệ màu này thường được dùng trong máy in. - Hệ màu CMYK: trong đó K là độ đậm nhạt của màu K= min(C, M, Y) P(x, y) = (C-K, M-K, V-K, K). Ví dụ: Với (C1, M1, Y1) ta sẽ có K=min(C1, M1, Y1) vậy CMYK=(C1-K, M1-K, Y1-K, K) 1.3 Xử lý ảnh với Matlab 1.3.1 Xử lý ảnh Các bước cần thiết trong xử lý ảnh. Đầu tiên, ảnh tự nhiên từ thế giới ngoài được thu nhận qua các thiết bị thu (như Camera, máy chụp ảnh). Trước đây, ảnh thu qua Camera là các ảnh tương tự (loại Camera ống kiểu CCIR). Gần đây, với sự phát triển của công nghệ, ảnh màu hoặc đen trắng được lấy ra từ Camera, sau đó nó được chuyển trực tiếp thành ảnh số tạo thuận lợi cho xử lý tiếp theo. Máy ảnh số hiện nay là một thí dụ gần gũi. Mặt khác, ảnh cũng có thể tiếp nhận từ vệ tinh; có thể quét từ ảnh chụp bằng máy quét ảnh. Hình dưới đây mô tả các bước cơ bản trong xử lý ảnh. Thu nhận ảnh Tiền xử lý ảnh Phân đoạn ảnh Biểu diễn và mô tả Nhận dạng và nội suy Cơ sở tri thức GVHD: Ths. Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Bùi Ngọc Liêm
- Xem thêm -