BăGIỄOăDCăVÀăÀOăTO TRNGăIăHCăLCăHNG *** NGUYNăHUăNAM PHỄTăHINăNHăKăTHUTăSăGIăMOă DNGăCT/DỄN Lun vn Thc s Công ngh Thông tin NG NAI, 2011 BăGIỄOăDCăVÀăÀOăTO TRNGăIăHCăLCăHNG *** NGUYNăHU NAM PHỄTăHINăNHăKăTHUTăSăGIăMO DNGăCT/DỄN Chuyên ngƠnh: Công ngh Thông tin Mƣ s: 60.48.05 Lun vn Thc s Công ngh Thông tin Ngi hng dn khoa hc: PGS.ăTSăăNNGăTOÀN NG NAI, 2011 LIăCAMăOAN Tôi xin cam đoan lun vn thc s công ngh thông tin: ắPhát hin nh k thut s gi mo dng ct/dán” lƠ kt qu ca quá trình hc tp, nghiên cu khoa hc đc lp, nghiêm túc. Các s liu trong lun vn lƠ trung thc, có ngun gc rõ rƠng, đc trích dn vƠ có tính k tha, phát trin t các tƠi liu, tp chí, các công trình nghiên cu đƣ đc công b, các website, ầ Các phng pháp nêu trong lun vn đc rút ra t nhng c s lý lun vƠ quá trình nghiên cu tìm hiu ca tác gi. ng Nai, tháng 11 nm 2011. Tác gi Nguyn Hu Nam LIăCMăN Li đu tiên tôi xin gi li cm n Thy PGS. TS  Nng Toàn đã tn tình giúp đ tôi trong sut thi gian hc tp va qua, đc bit là đnh hng nghiên cu và tn tình hng dn cho tôi trong sut quá trình làm lun vn. Nu không có s giúp đ tn tình ca thy, tôi khó có th hoàn thành lun vn này. Bên cnh đó, tôi chân thành cám n các thy cô Trung tâm Thông tin T liu, trng i Hc Lc Hng, ni tôi công tác và nghiên cu đã to điu kin và h tr tôi trong sut thi gian qua. Tôi cng xin chân thành cám n các thy cô Khoa Công ngh Thông tin đã tn tình ging dy, ch bo và cung cp cho tôi nhng kin thc cn thit trong sut thi gian hc và cng xin gi li cám n chân thành đn nhng ngi thân, bn bè và đng nghip đã giúp đ và đng viên tôi trong sut thi gian hc tp cng nh trong thi gian thc hin lun vn. Chân thành cám n ! Biên Hòa, ngày 01 tháng 11 nm 2011 Nguyn Hu Nam MCăLC Trang LI CAM OAN i LI CM N ii MC LC iii DANH MC CÁC T VIT TT iv DANH MC HÌNH v DANH MC BNG BIU vi PHN M U 1 CHNG 1: KHÁI QUÁT V X LÝ NH VÀ NH GI MO 3 1.1. X lý nh vƠ mt s vn đ c bn trong x lý nh. 3 1.1.1. X lý nh lƠ gì ? 3 1.1.2. Biu din nh s 3 1.1.3. Mt s khái nim c s trong x lý nh 5 1.1.4. Các giai đon trong x lý nh 10 1.1.4.1. Thu nhn nh 10 1.1.4.2. Tin x lý 10 1.1.4.3. Phơn đon nh 11 1.1.4.4. H quyt đnh 12 1.1.4.5. Trích chn đc đim 12 1.1.4.6. Nhn dng 13 1.1.5. Biên vƠ các phng pháp dò biên 14 1.1.5.1. Biên vƠ các kiu biên c bn trong nh 14 1.1.5.2. Vai trò ca biên trong nhn dng 15 1.1.5.3. Các phng pháp dò biên trc tip 17 1.1.5.4. Mt s phng pháp dò biên 19 1.1.5.4.1. Phng pháp Canny 19 1.1.5.4.2. Phng pháp Shen ậ Castan 21 1.1.6. Phát hin vƠ so khp các đc trng bt bin 21 1.1.6.1. im bt đng vƠ đc trng bt bin 21 1.1.6.2. So khp đc trng 24 1.2. nh gi mo vƠ phát hin nh gi mo 25 1.2.1. Gii thiu nh gi mo 25 1.2.2. Các dng nh gi mo c bn 28 1.2.3. Mt s nh ni ting đƣ đc phát hin lƠ nh gi mo [18] 30 1.2.4. Hng tip cn bƠi toán phát hin nh gi mo 35 1.2.4.1. Da vƠo hình dng 35 1.2.4.2. Da vƠo phơn tích ngun sáng 36 1.2.4.3. Da vƠo bin đi mƠu sc 36 1.2.4.4. Da vƠo c s d liu 36 1.2.4.5. Da vƠo du vt ca quá trình điu chnh t l 37 1.2.4.6. Da vƠo phơn tích ánh sáng 37 CHNG 2 : MT S K THUT PHÁT HIN NH K THUT S GI MO 38 2.1. Phát hin nh gi mo da vƠo Thut toán Exact Match [3] 38 2.2. Phát hin nh gi mo da vƠo k thut thay đi kích thc [3] 40 2.3. Phát hin nh gi mo da trên s khác bit hng ngun sáng 42 2.3.1. Các dng ngun sáng 42 2.3.1.1. Ngun sáng  vô tn (3-D) 43 2.3.1.2. Ngun sáng  vô tn (2-D) 45 2.3.1.3. Ngun sáng  gn (b phn) (2-D) 46 2.3.1.4. Nhiu ngun sáng 47 2.3.2. Phng pháp c lng hng chiu ngun sáng 48 2.3.2.1. c lng hng chiu ca ngun sáng 48 2.3.2.2. Tìm nhng đng có kh nng lƠ biên khut 49 2.3.2.3. c lng hng chiu sáng cho tng đng biên tìm đc 50 2.3.2.4. S dng mng Bayes tìm c lng tt nht 50 2.3.3. Phng Pháp da trên s khác bit hng ngun sáng 50 2.3.4. Phng pháp xác đnh hng ánh sáng theo đng biên 53 2.3.4.1. Loi b các đi tng nh, nhiu vƠ lƠm mnh biên 56 2.3.4.1.1. Loi b các đi tng nh vƠ nhiu 56 2.3.4.1.2. LƠm mnh biên vƠ ni nét đt 56 2.3.4.2. La chn các đon biên liên thông ca đi tng dùng c lng hng ngun sáng 59 2.3.4.3. Xơy dng thut toán xác đnh hng ánh sáng trên mi đng biên 60 2.3.4.4. Kt qu thc nghim 61 2.4. Phát hin nh k thut s gi mo dng ct/dán da vƠo thut toán SIFT. 64 2.5. So sánh mt s k thut phát hin nh gi mo 84 CHNG 3: CHNG TRÌNH THC NGHIM 85 3.1. Bài toán 85 3.2. Mô hình bƠi toán phát hin nh gi mo 86 3.3. Chng trình phát hin nh k thut s gi mo FImage 1.0 86 3.3.1. CƠi đt chng trình 86 3.3.2. Kt qu thc nghim 87 PHN KT LUN 90 TÀI LIU THAM KHO CỄCăTHUTăNGăVÀăCỄCăTăVITăTT 2D 2 Dimensions (Không gian 2 chiu) 3D 3 Dimensions (Không gian 3 chiu) ADC Analog to Digital Converter CPU Control Processing Unit DoG Difference of Gaussians H Homography IC Inconsistency Coefficient LoG Laplacian of Gaussian RAM Random Access Memory RANSAC RANdom Sample Consensus algorithm SIFT Scale Invarian Feature Tranorms SVD Singular Value Decomposition DANH MC HÌNHăNH Trang Hình 1.1- Biu din nh bng hƠm ,()XYf 3 Hình 1.2 - Ma trn 8 láng ging 6 Hình 1.3 - Các bc c bn trong x lý nh s 10 Hình 1.4 - Các thƠnh phn c bn ca mt h x lý nh 14 Hình 1.5 - S đ phơn tích nh 15 Hình 1.6 ậ LƠm trn nh 20 Hình 1.7 - Minh ha v vic gi mo nh [3] 26 Hình 1.8 - Ghép nh t 2 nh riêng r [3] 28 Hình 1.9 - nh che ph vƠ b đi đi tng [16] 29 Hình 1.10 - nh b sung đi tng [16] 29 Hình 1.11 - Bc nh gi chnh sa nhm tng đ mnh ca thông tin chin tranh [18] 30 Hình 1.12 - nh gi ca John Kerry vƠ Jane Fonda đc ct/dán t hai nh riêng l. [16] 31 Hình 1.13 - nh gi mo Tng thng Bush đc sách ngc [18] 31 Hình 1.14 - DƠn khoan du, bƣo vƠ sét [18] 32 Hình 1.15 - nh gi ca Holmes vi nam din viên Tom Cruise đc ct/dán t tp chí bao gm hin th Kimo vi n din viên Katie Holmes [16] 33 Hình 1.16 - Cá mp tn công trc thng [18] 33 Hình 1.17 - Con mèo trng khng l [18] 34 Hình 1.18 - Sóng Thn  Thái Lan [18] 35 Hình 1.19 - S đ vic phát hin gi mo da vƠo c s d liu [3] 36 Hình 1.20 - S khác bit ca các hng ngun sáng khác nhau [8]. 37 Hình 2.1 - Minh ha cho vic tìm kim khi bao ca thut toán Exact Match 38 Hình 2.2 - Mô hình ánh x các đim nh t nh gc sang nh đích [3] 40 Hình 2.3 - Minh ha hng ngun sáng vƠ pháp tuyn b mt ca đi tng 45 Hình 2.4 - Hai đi tng đc chiu bi 1 ngun sáng  gn [8]. 47 Hình 2.5 ậ Qu cu hin th 3 ngun sáng khác nhau trong khong t ậ 20 0 ti +20 0 48 Hình 2.6 ậ Hng ngun sang t bên trái sang 50 Hình 2.7 - nh ghép gia cn nhƠ vƠ cơy thông có ngun sáng khác nhau 51 Hình 2.8 - S đ chc nng phát hin nh gi mo 52 Hình 2.9 - Kt qu đo hƠm theo 2 hng x vƠ y 54 Hình 2.10 - Kt qu minh ha tính đ ln biên 54 Hình 2.11 ậ Hng pháp tuyn 55 Hình 2.12 - Minh ha các liên thông theo 4, 8, 6 láng ging 56 Hình 2.13 - Minh ha các đim đc đánh du đ xóa [2]. 56 Hình 2.14 - Lơn cn 8 ca đim p1 57 Hình 2.15 - Minh ha các đim đc đánh du đ ni nét đt [2] 58 Hình 2.16 - nh minh ha đ xem có gi mo không 61 Hình 2.17 - nh minh ha kt qu xác đnh hng ánh sáng trên bc nh lƠ khác nhau nên đơy lƠ nh gi mo dng ct/dán 61 Hình 2.18 ậ Ch ra hng ngun sáng khác nhau bng mi trên 62 Hình 2.19 ậ Hình gc cha ct/dán, ch có 1 ngun sáng duy nht 125 0 62 Hình 2.20 ậ Hình gc cha ct/dán, ch có 1 ngun sáng duy nht 80 0 63 Hình 2.21 - Minh ha kt qu xác đnh hng ánh sáng trên bc nh gi mo có sn [15]. 63 Hình 2.22 - Xây dng mt không gian t l [9] 65 . THUT PHÁT HIN NH K THUT S GI MO 38 2.1. Phát hin nh gi mo da vƠo Thut toán Exact Match [3] 38 2.2. Phát hin nh gi mo da vƠo k thut thay đi kích thc [3] 40 2.3. Phát. nhng nhu cu, đòi hi. Xut phát trong hoƠn cnh đó, lun vn la chn đ tƠi Phát hin nh k thut s gi mo dng ct /dán nhm nghiên cu mt s k thut phát hin nh k thut s gi. dng ct /dán 61 Hình 2.18 ậ Ch ra hng ngun sáng khác nhau bng mi trên 62 Hình 2.19 ậ Hình gc cha ct /dán, ch có 1 ngun sáng duy nht 125 0 62 Hình 2.20 ậ Hình gc cha ct /dán, ch