BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH XEM ẢNH XỬ LÝ VÀ TẠO HIỆU ỨNG ẢNH TRÊN THIẾT BỊ CẦM TAY SỬ DỤNG HỆ ĐIỀU HÀNH WINDOWS MOBILE Giảng viên hướng dẫn: Lê Trí Thành Sinh viên thực hiện : Đồng Thanh Đông Lớp : CNT45-ĐH Hải Phòng, tháng 10 năm 2008 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 1 MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI NÓI ĐẦU 4 Phần I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT XỨ LÝ ẢNH 5 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH 5 1.1. Các giai đoạn của một quá trình xử lý ảnh 5 1.1.1. Thu nhận ảnh 5 1.1.2. Xử lí trƣớc 6 1.1.3. Phân đoạn 6 1.1.4. Tách ra các đặc tính 6 1.1.5. Phân loại ảnh 7 1.2. Mô tả ảnh 7 1.2.1. Pixel (Picture Element) 7 1.2.2. Mức xám (Gray Level) 7 1.2.3. Ảnh số 7 1.2.4. Phân loại ảnh 8 1.3. Biểu diễn ảnh 10 1.3.1. Biểu diễn ảnh trong máy tính 10 1.3.2. Các loại tệp cơ bản trong xử lý ảnh 12 2.1. Kỹ thuật tăng giảm độ sáng 13 2.2. Tăng giảm độ tƣơng phản 15 2.3 Tách ngƣỡng 16 2.4. Phép giãn ảnh đa cấp xám 16 2.4.1. Định nghĩa 16 2.4.2. Thuật toán 17 2.5. Phép co ảnh đa cấp xám 18 2.5.1. Định nghĩa 18 2.5.2. Thuật toán 18 2.6. Đóng, mở mức xám 19 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 2 2.7. Làm trơn theo kiểu Morphology 19 2.8. Các tác động ảnh xám cục bộ 19 2.8.1. Tác động nhân chập ở ảnh 19 2.8.2. Phƣơng pháp lọc - làm nhẵn 19 2.8.3. Bộ lọc tuyến tính 20 2.8.4. Bộ lọc phi tuyến 21 2.9. Các phép biến đổi hình học 22 2.9.1. Phép dịch ảnh 22 2.9.2. Phóng to hoặc thu nhỏ ảnh 22 2.9.3. Phép quay ảnh 23 2.9.4. Các phép biến đổi hợp nhất 23 Chƣơng 3. CÁC MÔ HÌNH MÀU 24 3.1. Học thuyết về mầu 24 3.2. Mô hình ba mầu 24 3.3. Các mô hình mầu vật lý 25 3.4. Mô hình mầu theo hƣớng thụ cảm 26 Phần II: PHƢƠNG PHÁP LẬP TRÌNH TRÊN THIẾT BỊ CẦM TAY SỬ DỤNG HỆ ĐIỀU HÀNH WINDOWS MOBILE 28 Chƣơng 1: TÌM HIỂU CHUNG 28 1.1. Tìm hiểu các công cụ trợ giúp thực hiện 29 1.1.1. Tìm hiểu chung về hệ điều hành Windows Mobile 29 1.1.2. Tìm hiểu Microsoft .NET Compack FrameWork 31 1.1.3. Các các công hỗ trợ khác 32 1.1.4. Giả lập Windows Mobile 6 trên PC 32 2.1. Thiết lập môi trƣờng phát triển ứng dụng 37 Phần III: CHƢƠNG TRÌNH 41 Chƣơng 1: THIẾT KẾ CHƢƠNG TRÌNH 41 1.1. Kĩ thuật tổng quan 41 1.1.1. Vấn đề khó khăn và giải pháp thực hiện 41 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 3 1.1.2. Nhân chập 41 1.1.3. Các công thức cơ bản trong xử lý ảnh màu 43 1.2. Thiết kế chƣơng trình 45 1.3. Một số Forms trong chƣơng trình 47 1.4. Mô tả chƣơng trình và cách thức thực hiện 49 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… 66 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 4 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay thiết bị cầm tay đã trở thành vật dụng không thể thiếu với mỗi cá nhân. Với sự phát triển của công nghệ thông tin các thiết bị cầm tay ngày càng trở nên nhỏ gọn và đa tính năng giống nhƣ một máy vi tính để bàn thực thụ. Đó có thể là Pocket PC (Pocket Personal Computer), Palm hay Smart Phone, O2….Chúng thật sự có ích khi chúng ta công tác xa mà không thể mang hoặc không có máy vi tính cá nhân bên cạnh. Với thiết bị cầm tay hiện nay ta hoàn toàn có thể thực hiện rất nhiều công việc ví dụ: soạn thảo văn bản, gửi nhận email, tính toán, học tập, thƣ giãn và giải trí…. Với sự đa dạng phong phú về chủng loại các thiết bị cầm tay cũng nhƣ sức mạnh và khả năng trợ giúp con ngƣời làm việc ngày càng đƣợc nâng cao, việc viết các phần mềm ứng dụng cho chúng đã trở nên cần thiết và phổ biến. Do đó em lựa chọn đề tài tốt nghiệp: Xây dựng chương trình xem ảnh, xử lý và tạo hiệu ứng ảnh trên thiết bị cầm tay sử dụng hệ điều hành Windows Mobile. Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam và đặc biệt thầy Lê Trí Thành cùng các bạn trong tập thể lớp CNT45-ĐH đã giúp đỡ em thực hiện đề tài này. tháng 10  Sinh viên: Đồng Thanh Đông Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 5 Phần I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT XỨ LÝ ẢNH Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH Xử lý ảnh là một trong những mảng quan trọng nhất trong kỹ thuật thị giác máy tính, là tiền đề cho nhiều nghiên cứu thuộc lĩnh vực này. Hai nhiệm vụ cơ bản của quá trình xử lý ảnh là nâng cao chất lƣợng thông tin hình ảnh và xử lý số liệu cung cấp cho các quá trình khác trong đó có việc ứng dụng thị giác vào điều khiển. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tại nhiều quốc gia từ năm 1920 đến nay về xử lý ảnh đã góp phần thúc đẩy tiến bộ trong lĩnh vực này lớn mạnh không ngừng. Quá trình bắt đầu từ việc thu nhận ảnh nguồn (từ các thiết bị thu nhận ảnh dạng số hoặc tƣơng tự) gửi đến máy tính. Dữ liệu ảnh đƣợc lƣu trữ ở định dạng phù hợp với quá trình xử lý. Ngƣời lập trình sẽ tác động các thuật toán tƣơng ứng lên dữ liệu ảnh nhằm thay đổi cấu trúc ảnh phù hơp với các mục đích khác nhau. 1.1. Các giai đoạn của một quá trình xử lý ảnh Để có thể hình dung cấu hình một hệ thống xử lý ảnh chuyên dụng hay một hệ thống xử lý ảnh trong nghiên cứu, đào tạo, trƣớc hết chúng ta hãy xem xét các bƣớc cần thiết trong xử lý ảnh. Thu nhận ảnh Tách các đặc tính Phân đoạnXử lý trước Phân loại 1.1.1. Thu nhận ảnh Ảnh có thể thu nhận qua camera. Thƣờng ảnh thu nhận qua camera là tín hiệu tƣơng tự (loại camera ống kiểu CCIR), nhƣng cũng có thể là tín hiệu số hoá (loại CCD - Charge Coupled Device). Ảnh cũng có thể thu nhận từ vệ tinh qua các bộ cảm ứng hay ảnh, tranh đƣợc quét trên scanner. Sau đó đƣợc lƣu trữ trong máy tính. Gồm có 2 quá trình: - Biến đổi năng lƣợng quang học sang năng lƣợng điện - Biến đổi năng lƣợng điện sang các ma trận. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 6 1.1.2 Xử lí trƣớc Quá trình xử lí trƣớc thực ra bao gồm nhiều công đoạn nhỏ. Trƣớc hết là công việc tăng cƣờng ảnh để nâng cao chất lƣợng ảnh. Do những nguyên nhân khác nhau: có thể do chất lƣợng thiết bị thu nhận ảnh, do nguồn sáng hay do nhiễu, ảnh có thể bị suy biến. Do vậy cần phải tăng cƣờng và khôi phục lại ảnh để làm nổi bật một số đặc tính chính của ảnh, hay làm cho ảnh gần giống nhất với trạng thái gốc (trạng thái trƣớc khi ảnh bị biến dạng). Nhằm các mục đích phục vụ cho các bƣớc tiếp theo. Những mục đích riêng biệt có thể đặt ra cho quá trình xử lý trƣớc là: + Thực hiện điều chỉnh độ chiếu sáng để khắc phục hậu quả của sự chiếu sáng không đồng đều. + Giảm nhỏ thành phần nhiễu. + Cải thiện độ tƣơng phản của ảnh màu do khuôn màu không tốt. + Hiệu chỉnh độ méo giá trị xám + Loại bỏ tính không đồng thể của ảnh gây nên từ tính không đồng bộ của lớp nhạy quang của hệ thống thu nhận ảnh. + Chuẩn hóa độ lớn, dạng và màu. + Điều chỉnh bộ lọc để khuyếch đại các tần số với những thông tin quan trọng đƣợc khuyếch đại và nén đi các tần số khác. 1.1.3 Phân đoạn Là quá trình phân chia các đối tƣợng cần khảo sát ra khỏi phần nội dung còn lại của ảnh, phân tách các đối tƣợng tiếp giáp nhau và phân tách những đối tƣợng riêng biệt thành những đối tƣợng con. Một phƣơng pháp phân đoạn ảnh là sử dụng một ngƣỡng giá trị xám để phân tách ảnh thành đối tƣợng và nền (những điểm dƣới ngƣỡng xám thuộc về nền, ngƣợc lại thuộc về đối tƣợng). 1.1.4. Tách ra các đặc tính Dựa trên các thông tin thu nhận đƣợc qua quá trình phân đoạn, kết hợp với các kỹ thuật xử lý để đƣa ra các đặc trƣng, đối tƣợng ảnh cũng nhƣ các thông Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 7 tin cần thiết trong quá trình xử lý. Nhờ các đặc tính có đƣợc từ ảnh ta có thể phân loại các đối tƣợng khác nhau của ảnh. 1.1.5. Phân loại ảnh Thực hiện công việc sắp xếp một đối tƣợng vào một lớp đối tƣợng cho trƣớc. Để giải quyết bài toán này thì các đặc tính có ý nghĩa phải đƣợc lựa chọn. Ta tìm thấy các đặc tính có ý nghĩa khi ta phân tích các mẫu đƣợc lựa chọn từ những đối tƣợng khác nhau. 1.2. Mô tả ảnh 1.2.1. Pixel (Picture Element) : phần tử ảnh Ảnh trong thực tế là một ảnh liên tục về không gian và về giá trị độ sáng. Để có thể xử lý ảnh bằng máy tính cần thiết phải tiến hành số hoá ảnh. Trong quá trình số hoá, ngƣời ta biến đổi tín hiệu liên tục sang tín hiệu rời rạc thông qua quá trình lấy mẫu (rời rạc hóa về không gian) và lƣợng hoá thành phần giá trị mà thể về nguyên tắc bằng mắt thƣờng không phân biệt đƣợc hai điểm kề nhau. Trong quá trình này, ngƣời ta sử dụng khái niệm Picture element mà ta quen gọi hay viết là Pixel - phần tử ảnh. Mỗi Pixel bao gồm một cặp tọa độ chỉ vị trí (x,y) và một mức xám nhất định. Mật độ Pixel trên một ảnh số cho ta xác định đƣợc độ phân giải của ảnh. Ảnh có độ phân giải càng cao thì càng rõ nét và ngƣợc lại. Ví dụ một ảnh số có độ phân giải là 800 x 600 Pixel nghĩa là có 800 điểm theo chiều ngang và 600 điểm theo chiều dọc. 1.2.2. Mức xám (Gray Level) Mức xám của điểm ảnh là kết quả sự biến đổi tƣơng ứng một cƣờng độ sáng của điểm ảnh đó với một giá trị số (kết quả của quá trình lƣợng hoá). Cách mã hoá kinh điển thƣờng dùng 16, 32 hay 64 mức. Mã hoá 256 mức là phổ dụng nhất do lý do kỹ thuật. Vì 2 8 = 256 (0, 1, , 255), nên với 256 mức mỗi pixel sẽ đƣợc mã hoá bởi 8 bit. 1.2.3. Ảnh số Ảnh số là một tập hợp các điểm ảnh. Khi đƣợc số hoá, nó thƣờng đƣợc biểu diễn bởi bảng hai chiều I(n,m): n dòng và m cột. Ta nói ảnh gồm n x m Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 8 pixels. Ngƣời ta thƣờng kí hiệu P(x,y) để chỉ một pixel. Tùy theo loại ảnh mà một pixel có thể lƣu trữ trên 1, 4, 8 hay 24 bit. P(x,y)| x=0 n, y=0 m Sau đây là ví dụ về một ảnh xám. Bức ảnh đƣợc tái hiện bởi 40000 mẫu sắp xếp trên mảng 2 chiều, 200 cột và 200 dòng. Các mức xám của một Pixel nằm trong khoảng [0 255]. Với 0 là màu đen, 255 là màu trắng các giá trị trung gian là màu xám.  1.2.4. Phân loại ảnh Ảnh số (Image Digital) đƣợc thể hiện trên máy tính dƣới các dạng khác nhau tùy theo giá trị mức xám của từng điểm ảnh cũng nhƣ sự mã hóa các điểm ảnh. Dựa vào sự khác nhau đó mà ngƣời ta phân ra thành 3 loại ảnh chủ yếu đó là: ảnh nhị phân, ảnh xám và ảnh màu. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 9 a) Ảnh nhị phân Ảnh nhị phân chỉ bao gồm hai mức màu phân biệt: màu đen và màu trắng. Mức xám của tất cả các điểm ảnh chỉ nhận một trong hai giá trị 0 hoặc 1 (0 là màu đen và 1 là màu trắng). Với ảnh nhị phân, mỗi Pixel đƣợc mã hóa trên một bit. Sau đây là một ví dụ về ảnh đen trắng với tập hợp 8 x 8 = 64 điểm ảnh. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 Hình 2:   x 8. b) Ảnh đen trắng Ứng với cấp xám L bằng 2 là ảnh nhị phân. Còn với L lớn hơn 2, ta có ảnh đen trắng hay còn gọi là ảnh đa cấp xám. Ảnh xám là ảnh mà giá trị xám của tất cả các điểm ảnh nằm trong khoảng từ [0 255]. Vì 2 8 = 256, nên với 256 mức mỗi Pixel đƣợc mã hóa bởi 8 bit (1 byte). Ví dụ: Ảnh 512 x 512 cần ít nhất không gian lƣu trữ là 512 x 512 Bytes hay 256 Kbytes. c) Ảnh màu Thông tin con ngƣời thu nhận bằng hình ảnh đều bắt nguồn từ thị giác. Mắt ngƣời có thể phân biệt đƣợc rõ nét nhất 3 màu là: Đỏ (Red - R), lục (Green - G), lam (Blue - B). Ảnh màu nói chung là ảnh tổ hợp từ 3 màu cơ bản: đỏ (R), lục (G), lam (B) và thƣờng thu nhận trên các giải băng tần khác nhau. Với ảnh màu cách biểu diễn cũng tƣơng tự nhƣ ảnh đen trắng chỉ khác là mỗi Pixel ảnh gồm 3 thành phần màu P=[red,green,blue]. Mỗi Pixel cần đƣợc biểu diễn bằng 3 bytes. Mỗi màu cũng phân thành L cấp khác nhau (L thƣờng là 256). Do vậy, để lƣu [...]... PC, cần sử dụng cable USB (hoặc COM, hoặc IR) và trên PC dùng Windows, cần cài đặt chƣơng trình ActiveSync Chƣơng trình giúp đồng bộ hóa PC với PPC Khi thiết bị cầm tay đƣợc kết nối với máy để bàn Active Sync sẽ tự động dò tìm thiết bị kết nối và cho phép cấu hình các chƣơng trình đồng bộ giữa máy tính và thiết bị sử dụng Windows Mobile Đối với hệ điều hành Windows Vista thì chúng ta không sử dụng ActiveSync... màu dùng trong ảnh và bảng màu đƣợc sử dụng để hiện thị màu của ảnh SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 12 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành Chƣơng 2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ ẢNH Ta nhận thấy một ảnh màu thông thƣờng là ảnh bao gồm ba màu chính Red – Green – Blue sẽ bao gồm 3 ảnh xám: Red, Green và Blue Nhƣ vậy để xử lý ảnh mầu ta phải xử lý trên 3 ảnh xám Red, Green, Blue của nó và kết hợp lại sẽ... ActiveSync mà sử dụng chƣơng trình khác 1.1.4 Giả lập Windows Mobile 6 trên PC Do giá cả của một Pocket PC là tƣơng đối cao Việc giả lập thiết bị Pocket PC trên PC là thực sự cần thiết Thiết bị giả lập giúp chúng ta có thể kiểm tra chƣơng trình trình ngay trên máy mà ko cần cài vào thiết bị thật sƣ Nhờ thiết SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 32 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành bị giả lập ta có... M22 SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH x G B I=I1 3 Trang 27 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành Phần II: PHƢƠNG PHÁP LẬP TRÌNH TRÊN THIẾT BỊ CẦM TAY SỬ DỤNG HỆ ĐIỀU HÀNH WINDOWS MOBILE Chƣơng 1: TÌM HIỂU CHUNG Hiện nay tùy thuộc vào công nghệ sử dụng, các ứng dụng phát triển cho Pocket PC đƣợc chia thành 2 dòng chính nhƣ sau: - Native application: Các ứng dụng đƣợc viết trên các ngôn ngữ lập trình không... Với bản mô phỏng này ngƣời sử dụng có thể cài đặt, thử nghiệm các chƣơng trình trên máy mô phỏng mà không cần cài vào thiết bị thật sự WM6 SDK bao gồm hai phiên bản: + Windows Mobile 6 Standard Images dành cho các thiết bị không có màn hình cảm ứng + Windows Mobile 6 Professional Images dành cho các thiết bị có màn hình cảm ứng Microsoft Active Sync: Đối với thiết bị thật sử dụng hệ điều hành Windows... vực xử lý ảnh Nó giúp ích rất nhiều trong các ngành nhƣ y học, địa lý, quân sự, trong việc phân tích và nhận dạng Ở đây điều chỉnh Brightness không chỉ đƣợc sử dụng để làm sáng lên những ảnh tối mà còn đƣợc sử dụng để làm tối đi các ảnh sáng Một ảnh sáng hoàn toàn đơn giản là tất cả các Pixel đều màu trắng trong khi một ảnh tối tất cả các Pixel đều màu tối Sự khác nhau duy nhất trong làm tối một ảnh. .. Thành Hình 4: Hướng các điểm biên và mã tương ứng 1.3.2 Các loại tệp cơ bản trong xử lý ảnh Ảnh thu đƣợc sau quá trình số hóa thƣờng đƣợc lƣu lại phục vụ cho các quá trình tiếp theo Trong quá trình phát triển của kỹ thuật xử lý ảnh tồn tại nhiều định dạng ảnh khác nhau - Ảnh định dạng BITMAP - Ảnh định dạng IMG - Ảnh định dạng PCX - Ảnh định dạng GIF - Ảnh định dạng JPEG Tuy định dạng khác nhau nhƣng... ứng dụng nào cũng cần phải có NET Compact FrameWork Microsoft phát triển NET Compact FrameWork nhằm cạnh tranh với J2ME của Sun MicroSystem và sự thực nó đã chiếm đƣợc chỗ ứng lớn trong SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 31 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành việc phát triển các ứng dụng trên thiết bị di động sử dụng hệ điều hành Windows Mobile .NET Compact Frame Work cung cấp khả năng cho ứng dụng. .. sử dụng một thƣ mục của ổ cứng máy tính trên Windows XP để làm ổ lƣu trữ (Storage) Bƣớc 3: Kết nối với Windows XP thông qua ActiveSync Hình 10: Micorosoft ActiveSync Đối với thiết bị, để kết nối với PC, cần sử dụng cable USB (hoặc COM, hoặc IR), và trên PC dùng Windows cần cài đặt chƣơng trình ActiveSync SV : Đồng Thanh Đông – CNT45ĐH Trang 34 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Trí Thành Chƣơng trình giúp đồng... bộ các ứng dụng cơ bản cho các thiết bị di động dựa trên giao diện lập trình ứng dụng Win32 của Microsoft Các thiết bị chạy Windows Mobile bao gồm Pocket PC, Smartphone, Portable Media Center… và các máy tính lắp sẵn cho một số loại ô tô Ngoài ra, một số máy tính xách tay loại nhỏ (ultra-portable notebook) cũng có thể sử dụng hệ điều hành này Windows Mobile đƣợc thiết kế để có vẻ ngoài và các tính . CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH XEM ẢNH XỬ LÝ VÀ TẠO HIỆU ỨNG ẢNH TRÊN THIẾT BỊ CẦM TAY SỬ DỤNG HỆ ĐIỀU HÀNH WINDOWS MOBILE . chọn đề tài tốt nghiệp: Xây dựng chương trình xem ảnh, xử lý và tạo hiệu ứng ảnh trên thiết bị cầm tay sử dụng hệ điều hành Windows Mobile. Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này em. một quá trình xử lý ảnh Để có thể hình dung cấu hình một hệ thống xử lý ảnh chuyên dụng hay một hệ thống xử lý ảnh trong nghiên cứu, đào tạo, trƣớc hết chúng ta hãy xem xét các bƣớc cần thiết