Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
1 Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh.

1 Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh.

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2. 1 Sơ đồ hệ thống xử lý ảnh.

2.1.1 Các thiết bị thu nhận ảnh.

Ảnh có thể thu nhận qua Camera, hoặc ảnh cũng có thể thu nhận từ vệ tinh

thông qua các bộ phận cảm ứng (sensor) hay ảnh, tranh được quét trên các máy

scanner...

2.1.2 Khái niệm về Camera.

Camera là một thiết bị ghi hình. Với một chiếc camera, ta có thể ghi lại được

những hình ảnh trong một khoảng thời gian nào đó, lưu trữ và sau đó có thể xem lại

bất cứ khi nào ta muốn. Camera sẽ truyền hình ảnh nhận được tại địa điểm được lắp

đặt đến các thiết bị được hiển thị như TV (Television), computer, máy chiếu, ...

2.1.2.1 Phân loại Camera

- Phân loại theo kỹ thuật hình ảnh.

- Phân loại theo đường truyền.

- Phân loại theo tính năng sử dụng.



 Phân loại theo kỹ thuật hình ảnh.



+ Camera analog:

Ghi hình băng từ xử lý tín hiệu analog, xử lý tín hiệu màu vector màu, loại

camera này hiện nay ít dùng.

+ Camera CCD (Charge Couple Device) (100% số):

Sử dụng kỹ thuật CCD để nhận biết hình ảnh. CCD là tập hợp những ơ tích điện

có thể cảm nhận ánh sáng sau đó chuyển tín hiệu ánh sáng sang tín hiệu số để đưa vào

các bộ xử lý.

CCD thu nhận những hình ảnh thơng qua các hệ thống thấu kính của Camera. CCD

có hàng ngàn những điểm ảnh sẻ chuyển đổi ánh sáng thành những hạt điện tích và

được số hóa. Đây là một q trình chuyển đổi tương tự số.

7



Các thơng số kỹ thuật của Camera CCD là đường chéo màn hình cảm biến ( tính

bằng inch). Kích thước màn hình cảm biến càng lớn thì chất lượng càng tốt (màn hình

1/3 inch Sony CCD sẽ tốt hơn màn hình 1/4 inch CCD, vì 1/3 > 1/4) . Hiện nay chỉ có

hai hãng sản xuất màn hình cảm biến là Sony và Sharp. Chất lượng của Sharp kém hơn

của Sony.

+ Camera CMOS (Complementary metal oxide semiconductior).

CMOS có nghĩa là chất bán dẫn có bổ sung oxit kim loại. Các camera số sử

dụng công nghệ CMOS. Các camera số thương mại sử dụng công nghệ CMOS thì

chưa đủ khả năng cung cấp trong thời điểm này khi so sánh chất lượng hình ảnh với

Camera CCD. Các Camera CMOS có giá thành khoảng 500 USD đến 50000 USD.

Các Camera số sử dụng công nghệ CMOS và CCD có ưu điểm rất rõ so với

Cameraanalog Camera analog về độ rõ nét và chất lượng hình ảnh.

 Phân loại theo kỹ thuật đường truyền:



Có ba loại: Camera có dây, Camera khơng dây và IP Camera (Camera mạng).

+ Camera có dây.



Hình 2. 2 Camera có dây.

Camera







dây có ưu diểm là khả



năng an tồn cao, tính bảo mật tốt, truyền tín hiệu trên dây cáp đồng trục khoảng

75Ohm – 1Vpp, dây C5. Đây là giải pháp được đánh giá là an toàn. Nhược điểm là khi



8



truyền với khoảng cách xa hơn 300m thì cần có bộ khuếch đại để tránh việc tín hiệu

đường truyền suy hao, dẫn đến chất lượng hình ảnh khơng tốt.

+ Camera khơng dây.



Hình 2. 3 Camera không dây.

Giống như tên gọi, các camera này đều khơng có dây. Nhưng rất tiếc là cũng

khơng hồn tồn như vậy. Các Camera này vẫn cần phải có dây nguồn để hoạt động.

Ưu điểm của loại camera này là dễ thi công lắp đặt do không cần đi dây, tuy nhiên

nhược điểm của Camera là có hệ số an tồn khơng cao, do phải lưu ý đến tần số sử

dụng, dao động từ 1,2 đến 2,4 Mhz. Vì vậy camera rất dễ bị bắt sóng hoặc bị ảnh

hưởng nhiễu trước các nguồn sóng như điện thoại di động...

+ IP Camera



Hình 2. 4 IP Camera

9



Như đã đề cập ở trên, IP Camera được kết nối trực tiếp vào mạng, tín hiệu hình ảnh

và điều khiển được truyền qua mạng. Với Camera IP người dùng có thể điều khiển và

giám sát ở bất cứ đâu thông qua mạng Internet.

 Phân loại theo tính năng sử dụng.



+ Dome Camera (Camera áp trần ).

Camera này thường được đặt trong nhà, kiểu dáng trang nhã, có tính năng bảo

mật cao được bọc trong hộp kín.

+ Camera ẩn.

Camera này khơng thể nhận biết được. Có nhiều hình dạng và kích thước khác

nhau, có thể ngụy trang tránh phát hiện.Tuy nhiên khi sử dụng Camera này cần phải

đảm bảo tính hợp pháp tại nơi lắp đặt cũng như các ràng buộc tại nơi cư trú.

+ Box Camera.

Đây là loại Camera truyền thống thường được dùng trong các văn phòng siêu

thị. Đây là loại Camera giá thành rẻ , được bảo vệ trong hộp tránh tác động từ mơi

trường.

+ Camera PTZ.

Pan: Qt ngang

Tilt: Qt dọc

Z: Zoom (Phóng to)

+ IR Camera và Exview.





Khoảng cách quan sát của Camera phụ thuộc vào công suất của đèn hồng ngoại,

dao động từ khoảng 10m đến 300m.Camera IR có thể quan sát trong điều kiện



tối hồn tồn.

• Exview: Màn hình tự động khuếch đại ánh sáng làm rõ hình ảnh khi sáng tối,

tuy nhiên nếu tối hồn tồn thì camera sẽ khơng quay được.



10



2.1.3 Thu nhận ảnh và số hóa.

Việc thu nhận ảnh có thể thơng qua Camera. Hình ảnh thu được có thể là tương

tự hoặc số, nếu ảnh nhận được là tương tự nó phải được số hóa nhờ quá trình lấy mẫu

và lượng tử hóa trước khi phân tích, xử lý hay lưu trữ ảnh.

2.1.4 Lưu trữ ảnh.

Ảnh trên máy tính là kết quả thu nhận theo các phương pháp số hóa được nhúng

trong cách thiết bị kỹ thuật khác nhau. Quá trình lưu trữ ảnh nhằm hai mục đích:







Tiết kiệm bộ nhớ

Giảm thời gian xử lý



Việc lưu trữ thơng tin trong bộ nhớ có ảnh hưởng rất lớn đến việc hiển thị, in

ấn, và xử lý ảnh, được xem như là một tập hợp các điểm với cùng kích thước nếu sử

dụng càng nhiều điểm ảnh thì bức ảnh càng đẹp, càng mịn và càng hiển thị rõ hơn chi

tiết của ảnh, người ta gọi đặc điểm này là độ phân giải.

Để lưu trữ ảnh trên máy tính ta có các định dạng sau như: JPG, PNG, GIF...

2.1.5 Phân Tích Ảnh.

2.1.5.1 Một sơ khơng gian màu.

• Khơng gian màu RGB (Red, Green, Blue) .

Còn gọi là ảnh “ truecolor” do tính trung thực của nó. Ảnh này được biểu diễn

bởi một ma trận ba chiều kích thước m x n x 3, với m x n là kich thước ảnh theo

pixels. Ma trận này định nghĩa các thành phần màu Red, Green, Blue cho mỗi điểm

ảnh, các phần tử của nó có thể thuộc kiểu unit 8, unit 16,hoắc double.



11



Hình 2. 5 Mơ hình khơng gian màu RGB.







Khơng gian màu HSV.



Khơng gian màu này còn có tên gọi khác là HSI ( INTENSITY), HSL

(LIGHTNESS).

Mơ hình này do AR Smith tạo ra vào năm 1978. Dực trên các đặc tính màu trực quan

như sắc (tint), bóng ( shade) và tơng màu (tone); nói khác là họ màu, độ thuần khiết,

và độ sáng.

Hệ tọa độ cho không gian màu này là hình trụ:

+ Giá trị màu thuần khiết chạy từ 0 đến 360 độ.

+ Độ bão hòa màu (Saturation) là mức độ thuần khiết của màu, có thể hiểu là có bao

nhiều màu trắng được thêm vào màu thuần khiết này. Gía trị của S nằm trong đoạn

[ 0;1], trong đó S = 1 là màu tinh khiết nhất, hồn tồn khơng pha trắng. Nói cách khác

, S càng lớn màu càng tinh khiết, nguyên chất.

+ Độ sáng của màu (Value), có khi được gọi là intensity, Lightness, cũng có giá trị dao

động trong đoạn [ 0;1], trong đó V = 0 là hoàn toàn tối (đen), V = 1 là hồn tồn sáng.

Nói cách khác, V càng lớn thì màu càng sáng.



Hình 2. 6 Mơ hình khơng gian màu HSV.





Mơ hình màu HLS

Mơ hình màu HLS được xác định bởi tập hợp hình chóp sáu cạnh đơi của



khơng gian hình trụ. Sắc màu là góc quanh trục đứng của hình chóp sáu cạnh đơi với

màu đỏ tại góc 0 độ. Các màu sẽ xác định theo thứ tự giống như trong biểu đồ CIE khi

12



ranh giới của nó bị xoay ngược chiều kim đông hồ: Màu đỏ, màu vàng, màu lục, màu

xanh tím, màu lam và đỏ thẫm. Điều này cũng giống như thứ tự sắp xếp trong mẫu

hình chóp sáu cạnh đơn HSV.



Hình 2. 7 Mơ hình màu HLS.





Mơ hình màu



L*a*b



Là khơng gian màu phổ biến cho việc so sánh sự khác biệt về màu sắc. Trong đó hệ

thống L*a*b đại diện cho ba mức tỉ lệ với L (Light) đại diện cho độ sáng.



Hình 2. 8 Mơ hình màu L*a*b.

2.1.5.2 Biên và các phương pháp phát hiện biên.

Biên là các vấn đề quan trọng trong trích chọn đặc điểm nhằm tiến tới hiệu

ảnh.

Cho đến nay vẫn chưa có định nghĩa chính xác về biên, trong mỗi ứng dụng người ta

đưa ra các độ đo khác nhau về biên, một trong các độ đo đó là độ đo về sự thay đổi đột

ngột về cấp xám .

Ví du: Đối với ảnh đen trắng, một diểm được gọi là điểm biên nếu nó là điểm

đen có ít nhất một điểm trắng bên cạnh. Tập hợp các điểm biên tạo nên biên hay đường

13



bao của đối tượng. Xuất phát từ cơ sở này người ta thường sử dụng hai phương pháp

phát hiện biên cơ bản:

+ Phát hiện biên trực tiếp: Phương pháp này làm nổi biên dựa vào sự biến thiên mức

xám của ảnh. Kỹ thuật chủ yếu dùng để phát hiện biên ở đây là kỹ thuật lấy đạo hàm.

Nếu lấy đạo hàm bậc nhất của ảnh ta được ta có các kỹ thuật Gradient, nếu lấy đạo

hàm bậc hai của ảnh ta được kỹ thuật Laplace. Ngoài ra còn có một số các tiếp cận

khác.

+ Phát hiện biên gián tiếp: Nếu bằng cách nào đó ta phân được ảnh thành các vùng thì

ranh giới giữa các vùng đó gọi là biên, Kỹ thuật dò biên và phân vùng ảnh là hai bài

tốn đối ngẫu nhau vì dò biên để thực hiện phân lớp đối tượng mà khi đã phân lớp

xong nghĩa là đã phân vùng được ảnh và ngược lại, khi đã phân vùng ảnh đã được

phân lớp thành các đội tượng, do đó có thể phát hiện được biên.

Phương pháp phát hiện biên trực tiếp tỏ ra khá hiệu quả và ít chịu ảnh hưởng

của nhiễu, song nếu sự biến thiên độ sáng không đột ngột, phương pháp tỏ ra kém hiệu

quả, phương pháp phát hiện biên gián tiếp, tuy khó cài đặt, song lại áp dụng khá tốt

trong trương hợp này. Sự khác biệt cơ bản giữa hai phương pháp này là: Phương pháp

phát hiện trực tiếp cho ta kết quả này là ảnh biên, còn phương pháp phát hiện gián tiếp

cho kết quả là đường biên.

2.1.6 Hệ quyết định.

Cuối cùng tùy theo mục đích của ứng dụng, sẽ là giai đoạn nhận dạng hiển thị

hay đưa ra quyết định khác.

2.1.7 Màn hình LCD (16x2).

Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng rất rộng

rãi. LCD có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác: Nó có khả năng hiển thị

kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng

theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẻ.



14



Hình 2. 9 Hình dáng của LCD 16x2.

Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên

trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết. Các chân này được đánh số thứ tự

và đặt tên như hình :



Hình 2. 10 Sơ đồ chân của LCD.

 Chức năng các chân của LCD.



Bảng 1 Chức năng các chân của LCD.

Châ

n





hiệu



1



Vss



2



VDD



3



VEE



4



RS



5



R/W



6



E



Mô tả

Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với

GND của mạch điều khiển

Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này

với VCC=5V của mạch điều khiển

Điều chỉnh độ tương phản của LCD.

Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với logic

“0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.

+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của

LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của

LCD (ở chế độ “đọc” - read)

+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR

bên trong LCD.

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với

logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic

“1” để LCD ở chế độ đọc.

Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus

DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho

phép của chân E.

+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp

nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-tolow transition) của tín hiệu chân E.

15



+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi

phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được

LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp.



7–

14



DB0 DB7



15

16



-



Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với

MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :

+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit

MSB là bit DB7.

+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới

DB7, bit MSB là DB7

Nguồn dương cho đèn nền

GND cho đèn nền



2.2 Tổng quan về Raspberry Pi.

2.2.1 Giới thiệu về Raspberry Pi.

Raspberry Pi là một chiếc máy tính tí hon chạy hệ điều hành dựa trên nhân

Linux ra mắt vào tháng 2 năm 2012. Ban đầu Raspberry Pi được phát triển dựa trên ý

tưởng tiến sĩ Eben Upton tại đại học Cambridge muốn tạo ra một chiếc máy tính giá rẻ

để học sinh có thể dễ dàng tiếp cận và khám phá thế giới tin học.

Raspberry Pi có thể làm được hầu như mọi ứng dụng hằng ngày như lướt web,

học lập trình, xem phim HD đến những ý tưởng khơng ngờ đến như điều khiển

robot...v.v.Nó cũng có thể kết nối và điều khiển các thiết bị trong cuộc sống thực tế

như đèn, động cơ, GPS… Rất nhiều ứng dụng nhà thông minh đã sử dụng Raspberry

Pi làm bộ điều khiển trung tâm.

Đặc biệt với kích thước chỉ tương đương một chiếc thẻ ATM và nặng chưa đầy

50 gram. Gắn với chiếc tivi, có thể biến thành nó thành một thiết bị giải trí thơng minh

trong phòng khách. Gắn với màn hình và bàn phím, chuột, có thể biến nó thành một

chiếc máy tính đúng nghĩa. Nhỏ gọn và tiện lợi.



Hình 2. 11 Raspberry Pi B+

16



2.2.2 Các

Hình 2. 12 Sơ đồ chân Raspbeery Pi B+.

Bản.

Raspberry Pi có hai phiên bản, Model A và Model B



Loại Phiên



 Model B thông dụng hơn cả. Model B bao gồm những phần cứng và những cổng



giao diện:

 SoC 700MHz với 512MB RAM .

 1 cổng HDMI cho đầu ra âm thanh / video số .

 1 cổng video RCA cho đầu ra video Analog .

 Jack Headphone Stereo 3.5mm cho đầu ra âm thanh Analog .

 02 cổng USB .

 01 đầu đọc thẻ nhớ SD để tải hệ điều hành.

 01 cổng Ethernet LAN.

 01 giao diện GPIO (General Purpose Input/Output) .

 Model A cũng gần tương tự như Model B nhưng có sự thay đổi như sau:

 1 cổng USB

 Khơng có cổng Ethernet vì thế người dùng phải thêm Adapter USB Wi-Fi

hoặc Ethernet nếu cần kết nối mạng .

 Có 256MB RAM .



17



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

1 Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×