ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi LI CM N LI NểI U CHNG I .4 S LC V X Lí NH V PHẫP TON HèNH THI .4 CHNG II THAO TC VI HèNH THI HC CHNG III 35 NG DNG CA HèNH THI HC .35 CHNG IV: .46 CI T 46 KT LUN 49 TI LIU THAM KHO 51 LI CM N Trc ht em xin c by t lũng bit n sõu sc i vi thy giỏo hng dn PGS.TS.Ngụ Quc To, Vin Cụng Ngh Thụng Tin-Vin khoa hc v cụng ngh Vit Nam ó tn tỡnh giỳp , ch bo em thi gian va qua v ó dnh rt nhiu thi gian quớ bỏu giỳp em hon thnh ti c giao Em xin gi li cm n n Ban giỏm hiu, cỏc Thy cụ giỏo ca Trng i hc Dõn Lp Hi Phũng ó ging dy chỳng em sut quóng thi gian qua, cung cp cho chỳng em nhng kin thc chuyờn mụn cn thit v quý bỏu giỳp chỳng em hiu rừ hn cỏc lnh vc ó nghiờn cu hon thnh ti c giao Xin cm n cỏc bn bố v gia ỡnh ó ng viờn c v, úng gúp ý kin, trao i, ng viờn sut quỏ trỡnh hc cng nh lm tt nghip, giỳp em hon thnh ti ỳng thi hn Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Hi Phũng, thỏng nm 2009 Sinh viờn V Vit H LI NểI U Hỡnh nh l mt dng d liu úng vai trũ quan trng vic trao i, x lý, lu gi thụng tin Trong chỳng ta cú l khụng cú ó khụng tng s dng hỡnh nh cho mt mc ớch no y Trong nhiu ngnh ngh, mt s cỏc loi hỡnh cụng vic, ngi ta iu cn n hỡnh nh mụ t, minh chng hay din t nhng iu m ụi ch vit hay ngụn ng núi khụng lt t ht c t bit hu ht cỏc mt s ngnh cụng nghip nh: c khớ ch to, ch bin, sn xut vic c hỡnh nh cú th núi l thng xuyờn v cc k quan trng Bn v k thut (mt dng ca hỡnh nh) chớnh l kt qa ngụn ng k thut, M qua nú, mt qui trỡnh cụng ngh phi c xõy dng quỏ trỡnh sn xut, cng nh nú chớnh l c s cho vic nghim thu cho bt k sn phm no lu nh ca cỏc ti liu, cỏc bn v hoc sa i chỳng v chuyn chỳng sang cỏc dng ho khỏc tin cho vic nhn dng, i sỏnh mu s dng sau ny l iu cn thit Nhng phi t chc vic lu cỏc dng hỡnh nh ny nh th no? Cú cn x lý gỡ trc lu chỳng khụng? Cõu tr li l cú Do vy tin x lý nh l vic cn lm Cú nhiu phng phỏp, nhiu cụng c, nhiu phn mm x lý nh ó i Tng cng cht lng nh, m cụng on u tiờn l mt bc tin x lý nhm loi b nhiu, khc phc nhng khim khuyt Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin * ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi bc thu nhn nh khụng tt l vic lm quan trng Cú nhiu phng phỏp cho vic nõng cao cht lng nh núi chung v tin x lý núi riờng Trong lun ny ch mụ t mt vi phng phỏp tin x lý hỡnh nh, (chỳ trng n nh nh phõn, bi nh ca cỏc bn v k thut thng ch l nh mu: en, trng) ci thin cht lng hỡnh nh bng cỏc thao tỏc Hỡnh thỏi hc (Morphology), mt vi k thut phỏt hin xng, lm mnh ỏn bao gm : Chng 1:S lc v x lý nh v Morphology Gii thiu s b v x lý nh v ng dng ca nú Chng :Thao tỏc vi Morphology Chng ny l chng chớnh gii thiu v cỏc thao tỏc vi nh nh phõn, nh a cp xỏm C th ú l cỏc thao tỏc nh : Phộp dón, phộp co, phộp úng m nh, ỏnh trỳng ỏnh trt v k thut m vựng.Trong nh a cp xỏm, ta cũn cp n phộp toỏn lm trn nh, phng phỏp gradient, cỏch phõn vựng theo cu trỳc, cỏch phõn loi c i tng Bờn cnh cỏc thao tỏc cú kốm theo ý ngha ca chỳng, cú thut toỏn v cú hỡnh minh ho Chng 3:ng dng ca Morphology Trong chng ny ca ỏn gii thiu v ý ngha ca hỡnh thỏi hc thc tin v cỏc ng dng núi chung ca thao tỏc hỡnh thỏi c bit, chng ny cú trỡnh by khỏ chi tit mt ng dng ca phộp toỏn hỡnh thỏi cú tớnh thit thc Chng 4:Ci t Trỡnh by quỏ trỡnh ci t chi tit mt s thao tỏc hỡnh thỏi hc Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi CHNG I S LC V X Lí NH V PHẫP TON HèNH THI 1.1 X lý nh Cng nh x lý d liu bng ho, x lý nh s l mt lnh vc ca tin hc ng dng X lý d liu bng cp n nhng nh nhõn to, cỏc nh ny c xem xột nh l mt cu trỳc d liu v c to bi cỏc chng trỡnh X lý nh s bao gm cỏc phng phỏp v k thut bin i, truyn ti hoc mó húa cỏc nh t nhiờn Mc ớch ca x lý nh gm: Th nht: bin i nh v lm p nh Th hai: t ng phõn tớch nhn dng nh hay oỏn nhn nh v ỏnh giỏ cỏc ni dung ca nh Nhn dng nh l quỏ trỡnh liờn quan n cỏc mụ t i tng m ngi ta mun c t nú Quỏ trỡnh nhn dng thng i sau quỏ trỡnh trớch chn cỏc c tớnh ch yu ca i tng Cú hai kiu mụ t i tng: - Mụ t tham s (nhn dng theo tham s) - Mụ t theo cu trỳc(nhn dng theo cu trỳc) Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Nhn bit v ỏnh giỏ cỏc ni dung ca nh l s phõn tớch mt hỡnh nh thnh nhng phn cú ngha phõn bit i tng ny vi i tng khỏc Da vo ú ta cú th mụ t cu trỳc ca hỡnh nh ban u Cú th lit kờ mt s phng phỏp nhn dng c bn nh nhn dng biờn ca mt i tng trờn nh, tỏch cnh, phõn on hỡnh nh K thut ny c s dng nhiu y hc (x lý t bo, nhim sc th) Trong thc t, ngi ta ó ỏp dng k thut nhn dng khỏ thnh cụng vi nhiu i tng khỏc nh: Nhn dng nh võn tay, nhn dng ch (ch cỏi, ch s, ch cú du) Nhn dng ch in hoc ỏnh mỏy bn phc v cho vic t ng hoỏ quỏ trỡnh c ti liu, tng nhanh tc v cht lng thu nhn thụng tin t mỏy tớnh, nhn dng ch vit tay (vi mc rng buc khỏc v cỏch vit, kiu ch, 1.2 Cỏc quỏ trỡnh ca x lý nh Cỏc quỏ trỡnh ca x lý nh c tin hnh theo s sau: Thu nhận ảnh Tiền xử lý Phân đoạn Tách đặc tính Phân loại Hỡnh 1: S quỏ trỡnh x lý nh Thu nhn nh: õy l cụng on u tiờn mang tớnh quyt nh i vi quỏ trỡnh XLA nh u vo s c thu nhn qua cỏc thit b nh camera, sensor, mỏy scanner, vv v sau ú cỏc tớn hiu ny s c s hoỏ Vic la chn thit b thu nhn nh s ph thuc vo c tớnh ca cỏc i tng cn x lý Cỏc thụng s quan trng bc ny l phõn gii, cht lng mu, dung lng b nh v tc thu nhn nh ca cỏc thit b Tin x lý: bc ny, nh s c ci thin v tng phn, kh nhiu, kh búng, kh lch, v.v vi mc ớch lm cho cht lng nh tr nờn tt hn na, Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi chun b cho cỏc bc x lý phc hn v sau quỏ trỡnh XLA Quỏ trỡnh ny thng c thc hin bi cỏc b lc Phõn on nh: Phõn on nh l bc then cht XLA Giai on ny nhm phõn tớch nh thnh nhng thnh phn cú cựng tớnh cht no ú da theo biờn hay cỏc vựng liờn thụng Tiờu chun xỏc nh cỏc vựng liờn thụng cú th l cựng mu, cựng mc xỏm hay cựng nhỏm vv Mc ớch ca phõn on nh l cú mt miờu t tng hp v nhiu phn t khỏc cu to nờn nh thụ Vỡ lng thụng tin cha nh rt ln trong a s cỏc ng dng chỳng ta ch cn trớch chn mt vi c trng no ú, vy cn cú mt quỏ trỡnh gim lng thụng tin khng l y Quỏ trỡnh ny bao gm phõn vựng nh v trớch chn c tớnh ch yu Tỏch cỏc c tớnh: Kt qu ca bc phõn on nh thng c cho di dng d liu im nh thụ, ú hm cha biờn ca mt vựng nh, hoc hp tt c cỏc im nh thuc v chớnh vựng nh ú.Trong c hai trng hp, s chuyn i d liu thụ ny thnh mt dng thớch hp hn cho vic x lý mỏy tớnh l rt cn thit chuyn i chỳng, cõu hi u tiờn cn phi tr li l nờn biu din mt vựng nh di dng biờn hay di dng mt vựng hon chnh gm tt c nhng im nh thuc v nú Biu din dng biờn cho mt vựng phự hp vi nhng ng dng ch quan tõm ch yu n cỏc c trng hỡnh dng bờn ngoi ca i tng, vớ d nh cỏc gúc cnh v im un trờn biờn chng hn Biu din dng vựng li thớch hp cho nhng ng dng khai thỏc cỏc tớnh cht bờn ca i tng, vớ d nh võn nh hoc cu trỳc xng ca nú S chn la cỏch biu din thớch hp cho mt vựng nh ch mi l mt phn vic chuyn i d liu nh thụ sang mt dng thớch hp hn cho cỏc x lý v sau Chỳng ta cũn phi a mt phng phỏp mụ t d liu ó c chuyn i ú cho nhng tớnh cht cn quan tõm n s c lm ni bt lờn, thun tin cho vic x lý chỳng Phõn loi : õy l bc cui cựng quỏ trỡnh XLA Nhn dng nh (image recognition) cú th c nhỡn nhn mt cỏch n gin l vic gỏn nhón cho cỏc i tng nh Vớ d i vi nhn dng ch vit, cỏc i tng nh cn nhn dng l cỏc mu ch, ta cn tỏch riờng cỏc mu ch ú v tỡm cỏch gỏn ỳng cỏc ký t ca bng ch cỏi tng ng cho cỏc mu ch thu c nh Gii thớch l cụng on gỏn ngha cho mt cỏc i tng ó c nhn bit Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi 1.3 Khỏi nim v phộp toỏn hỡnh thỏi MORPHOLOGY Hiu mt cỏch y thỡ Morphology l hỡnh thỏi v cu trỳc ca i tng, hay nú din t nhng phm vi v cỏc mi quan h gia cỏc phn ca mt i tng Hỡnh thỏi hc quỏ quen thuc cỏc lnh vc ngụn ng hc v sinh hc Trong ngụn ng hc, hỡnh thỏi hc l s nghiờn cu v cu trỳc ca t, hp t, cõu v ú cng l mt lnh vc nghiờn cu t nhiu nm Cũn sinh hc, Hỡnh thỏi hc li chỳ trng ti hỡnh dng ca mt cỏ th hn, chng hn cú th phõn tớch hỡnh dng ca mt chic lỏ t ú cú th nhn dng c loi cõy ú l cõy gỡ; nghiờn cu hỡnh dng ca mt nhúm vi khun, da trờn cỏc c im nhn dng phõn bit chỳng thuc nhúm vi khun no, v.v Tu theo trng hp c th m cú mt cỏch phõn lp phự hp vi nú: Cú th phõn lp da trờn nhng hỡnh dng bao quanh nh (elip, trũn, ), kiu v mc ca nhng hỡnh dng bt quy tc (li, lừm, ), nhng cu trỳc (l, ng thng, ng cong, ) m ó c tớch lu qua nhiu nm quan sỏt Tớnh khoa hc ca Hỡnh thỏi hc s ch mi thc s phỏt huy kh nng ca nú k t mỏy tớnh in t s i v ó lm cho Hỡnh thỏi hc tr nờn thụng dng, cú nhiu tớnh nng mi Nhng i tng nh Hỡnh thỏi hc hu nh, ta cú th coi hu nh l hp ca cỏc im nh, nhúm li theo cu trỳc chiu Nhng thao tỏc toỏn hc c th trờn hp im ú c s dng lm rừ (tỏi hin ) nhng nột c trng ca nhng hỡnh dng, vy m cú th tớnh toỏn c hay nhn bit c chỳng mt cỏch d dng CHNG II THAO TC VI HèNH THI HC 2.1 Thao tỏc trờn nh nh phõn Trong quỏ trỡnh x lý nh, mt nh thu nhp vo mỏy tớnh phi c mó hoỏ Hỡnh nh lu tr di dng tin phi c s hoỏ Tiờu chun t l nh phi lu tr th no cho cỏc ng dng khỏc cú th thao tỏc trờn cỏc loi d liu ny Hin cú trờn 30 kiu lu tr nh khỏc nhau, ú ta thng gp cỏc Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi dng nh sau: TIFF, GIF, BMP, PCX, JPEG, Núi chung mi kiu lu nh cú u im riờng Nhng thao tỏc hỡnh thỏi nh phõn c xõy dng trờn nh cú cp xỏm bao gm ch nhng im nh, ta kớ hiu en (1) hoc trng (0) Trc ht, bt u, ta hóy xem hỡnh 2.1a Tp hp cỏc im nh en to nờn i tng nh hỡnh vuụng v 2.1b, i tng nh cng l hỡnh vuụng nhng l hỡnh vuụng ln hn so vi 2.1a im nh v mi phớa, ngha l thay mi lõn cn trng ca cỏc im nh 2.1a thnh cỏc im nh en i tng 2.1c cng c thao tỏc tng t, tc l 2.1b c tng thờm im nh v mi phớa Thao tỏc ú cú th coi nh mt phộp dón n gin, phộp dón mt im nh v mi phớa Vic dón ú cú th c thc hin cho n ton b nh c thay bng cỏc im nh en Tuy nhiờn thc t, i tng nh c xem nh l mt hp toỏn hc ca cỏc im nh en, mi im nh en c coi nh l mt im khụng gian hai chiu v nú c xỏc nh bi s hng v s ct Do vy, i tng nh 2.1a cú th c vit li l { (3, 3) (3, 4) (4, 3) (4, 4) }, vi im nh phớa trờn bờn trỏi l (0, 0) Tuy nhiờn, vic vit nh vy s rt di dũng v bt tin nờn ta gi n gin i tng nh l A, v cỏc phn t ú l cỏc im nh Hỡnh 2.1: Hiu qu ca thao tỏc nh phõn n gin trờn mt nh nh (a) nh ban u (b) nh dón im nh (c) nh dón im nh (so vi nh ban u ) Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi 2.1.1 Phộp dón nh phõn(Dilation) Bõy gi ta s ch mt s thao tỏc hp n gin nhm mc ớch nh ngha phộp dón nh phõn qua chỳng.Phộp dch A bi im x(hng, ct), c nh ngha l mt (A)x = {c | c = a + x, a A} Chng hn nu x cú to (1, 2), ú im nh u tiờn phớa trờn bờn trỏi ca A s dch n v trớ: (3, 3) + (1, 2) =(4, 5) Cỏc im nh khỏc A s dch chuyn mt cỏch tng ng, tc nh c dch sang phi (ct) im nh v xung phớa di (hng) im nh Phộp i ca A c nh ngha nh sau: = {c | c = - a, a A } ú chớnh l phộp quay A mt gúc 180 so vi ban u Phn bự ca A l cỏc im nh khụng thuc i tng A, õy chớnh l cỏc im nh trng Theo lý thuyt hp thỡ: Ac = {c | c A} Giao ca hai hp A v B l cỏc phn t thuc v c A ln B Kớ hiu: A B = {c | (c A) (c B)} Hp ca hai hp A v B l cỏc phn t thuc A hoc / v B Kớ hiu: A B = {c | (c A) (c B)} Hiu ca hai hp A v B l tp: A - B = { c | (c A) (c B)} nú l cỏc cỏc phn t thuc A nhng khụng thuc B hay A- B = A Bc Bõy gi ta cú th nh ngha phộp dón (delation) qua lý thuyt hp nh sau: Phộp dón A bi B, ú l : A B = {c | c =a + b, a A, b B} (1) D thy toỏn hc, õy l phộp tng trc tip A v B A l i tng nh c thao tỏc v B c gi l phn t cu trỳc (vit tt l cu trỳc ) hiu k hn v iu ny, ta hóy coi A l i tng 2.1a v B = {(0, 0) (0, 1)} Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Nhng phn t C = A B c tớnh da trờn phng trỡnh (1), cú th vit li nh sau: A B = (A + {(0, 0)}) (A + {(0, 1)}) C th: A (3, 3) (3, 4) (4, 3) (4, 4) (3, 3) (3, 4) (4, 3) (4, 4) + + + + + + + + B (0, 0) (0, 0) (0, 0) (0, 0) (0, 1) (0, 1) (0, 1) (0, 1) = = = = = = = = C (3, 3) (3, 4) (4, 3) (4, 4) (3, 4) (3, 5) (4, 4) (4, 5) Trong ú, C gi l kt qu ca phộp dón A s dng phn t cu trỳc B v gm cỏc phn t nh c mụ t trờn, nhiờn mt vi im s chỳng cú th trựng Hỡnh 2.2: Dón A bi B (a) Tp A ban u (b) Tp A cng phõn t 45phõn t (0,1) (d)hp ca (b) v (c) (kt qu (0,0) (c) Tp A cng phộp dón) Nhỡn hỡnh 2.2 trờn, ta nhn thy rng cỏc nh cú hỡnh du thp (ì) Nhng phn t c ỏnh du (ì) hoc en, hoc trng c coi nh gc (Ogirin ) ca mi nh Vic xỏc nh v trớ ca gc cu trỳc l rt quan trng, nú cú th quyt 10 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi trng tụ pụ da trờn xng ca ng nột Phng phỏp trớch chn c im s dng nh ó mnh c s dng nhiu vỡ vic trớch chn c im tr nờn d dng Sau bc ny cỏc ng nột ó mnh c vộct hoỏ nh phc v vic nộn d liu, nhm gim thiu yờu cu v khụng gian lu tr, x lý v thi gian x lý K thut lm mnh l mt nhiu ng dng ca phộp toỏn hỡnh thỏi hc (Morphology) Thụng thng cỏc thut toỏn lm mnh thng bao gm nhiu ln lp, mi ln lp tt c cỏc im ca i tng s c kim tra nu nh chỳng tho iu kin xoỏ no ú tu thuc vo thut toỏn thỡ nú s b xoỏ i Quỏ trỡnh c lp li cho n khụng cũn im biờn no c xoỏ i tng c búc dn lp biờn cho n b thu mnh li thnh mt ng nht cú b dy im nh Nhng thc t, chng hn s dng cỏc phộp toỏn hỡnh thỏi nhm lp y cỏc l hng, lm trn biờn v ni s ng t nột, ụi ta ch búc mt s lp nht nh lm mnh i tng n mt nht nh v bn thõn mi phn cựng mt nh li cn lm mnh vi mt s lp khỏc 3.2 Xng v lm mnh Nh chỳng ta ó bit rng, phộp toỏn dón n nh cho phộp lp y cỏc l hng, lm trn biờn v ni mt s ng t nột Sau giai on ni cỏc ng t nột cn gim dy ca ng phộp toỏn dón n, ú phi s dng phộp co Trong mt s trng hp thỡ nhc im ca phộp co nh l lm t nột cỏc ng, lm mt tớnh liờn thụng ca ng Do ú ta phi tỡm cỏch khc phc nhc im ú v phộp toỏn lm mnh nh " hay tỡm xng" ó i ú l mt nhiu ng dng ca phộp toỏn Hỡnh thỏi hc (Morphology), m ỏn ny ta mun s qua Mi ngi ang lm vic lnh vc th giỏc mỏy tớnh u bit lm mnh (thinning) l gỡ ? ú l vic bn phi lm gỡ xỏc nh xng (Skeleton) ca mt i tng, thng l ca mt i tng nh phõn Vy ta cú th t mt cõu hi: "Xng l gỡ ?" Bõy gi chỳng ta s tỡm hiu chỳng Nh vi cu trỳc (texture), khụng cú mt nh ngha chung no cho khỏi nim mt xng l gỡ ? V t hn khụng ging vi cu trỳc, chỳng ta cú th khụng nhn bit c mt xng chỳng ta nhỡn thy nú õy l mt iu ỏng tic bi vỡ s phỏt sinh ca mt xng s (digital skeleton) thng l mt cỏc bc x lớ u tiờn thc hin bi mt h 37 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi thng th giỏc mỏy th trớch cỏc c tớnh (featurre) t mt i tng mt nh Mt xng c xem nh dựng mụ t hỡnh dng ca i tng theo mt s ớt cỏc im nh cú liờn quan, tt c cỏc im nh ú (trong mt vi kh nng) thuc v cựng mt cu trỳc (structural) v ú nú rt cn thit Trong cỏc nh on, xng truyn t tt c cỏc thụng tin c thy nh nguyờn bn ban u, xng cỏc giỏ tr nh: V trớ, phng hng v di ca cỏc on thng chớnh l nhng c trng ct yu ca cỏc ng nh ban u iu ny n gin hoỏ vic biu din cỏc b phn ca nh on Do ú lm mnh nh cú th c nh ngha nh l hot ng ca vic nhn dng (idenfying) cỏc im nh ca mt i tng m cỏc im nh ú l cỏc im ct yu cho vic mụ t hỡnh dng ca i tng: ú l cỏc im xng v cỏc im xng ú to thnh mt cỏc im xng;hay núi cỏch khỏc lm mnh cú th c xem l vic ng nht cỏc im nh ca mt i tng m cỏc im nh ú cha thụng tin v hỡnh dỏng ca i tng, cỏc im nh ny c gi l cỏc im xng nh, v l mt b mu Cng cú mt s xng dng s c a nhng cha hon ton c chp nhn Hng trm bi bỏo da trờn ch ca vic lm mnh c in n; phn ln chỳng quan tõm n vic thc hin mt s thay i (bin tu) trờn mt phng phỏp lm mnh ang tn ti, ú cỏc hng mi l c liờn kt (liờn h) cho vic thc hin thut toỏn Nhiu thut toỏn lm mnh gn õy c thit k vi mt tc ỏng k Tc ca thut toỏn c ci tin khụng ngng; Cht lng ca xng cng ngy cng c ci tin Trong chng ny mt s tip cn v lm mnh nh s c kho sỏt (xem xột) v chỳng ta s luụn tr li kt qu nguyờn bn ca nh ngha ngoi tr vic tỡm kim mt cỏch gii quyt Tuy nhiờn, cú iu cn lu ý v lm mnh: 1) Khụng phi tt c cỏc i tng u cú th v phi c lm mnh, vic lm mnh l hu dng (cú ớch) cho cỏc i tng n khp ca cỏc on, ngha l chỳng ch thng hoc cong v vic lm mnh l khụng hu dng (khụng cú ớch) cho cỏc i tng cú hỡnh dng khộp kớn mt vựng Vớ d, mt ng cong cú th c lm mnh nhng mt hỡnh a khụng th lm mnh mt cỏch y 2) Nhng gỡ hot ng nh l mt xng tỡnh ny cú th khụng hot ng tỡnh khỏc Lm mnh thng l mt bc chun b mt nh cho cỏc bc x lý tip theo Tt nhiờn, cỏc bc tip theo sau thng lm vic vi cỏc c trng (thuc tớnh) cn thit ca xng 38 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi 3) Lm mnh l hot ng ca vic nhn dng xng v khụng c xỏc nh bng thut toỏn ó dựng c bit, vic lm mnh khụng phi luụn luụn lm cụng vic x lý lp li vic lt b i lp bờn ngoi ca cỏc im nh 3.3 Cỏc phng phỏp lp hỡnh thỏi hc Phn ln cỏc thut toỏn lm mnh da trờn mt vũng lp lt b dn i cỏc lp im nh cho n khụng cũn nhiu hn mt lp oc xoỏ b Cú mt cỏc quy tc xỏc nh cỏc im nh cn loi b v thụng thng mt vi dng ca cu trỳc mu phự hp (template-matching) c dựng thc hin cỏc quy tc ú Thụng thng cỏc quy tc c thit k cho d dng nhn bit c no thỡ kt thỳc: ú l khụng cú s thay i no xy sau ln duyt qua nh Thut toỏn u tiờn (thut toỏn Stentiford) c xut nm 1983 l in hỡnh ca kiu ny Nú s dng cỏc mu 3x3 v cỏch thc hot ng ca nú nh sau: Di mu trờn nh, nu nh mu phự hp nh thỡ loi b (t trng ) im nh trung tõm Thut toỏn c bn nh sau: 1) Tỡm mt v trớ im nh (i, j), v trớ m cỏc im nh nh I phự hp vi cỏc im nh mu M1(Hỡnh 3.2a) 2) Nu im nh trung tõm khụng phi l im cui (endpoint) v cú giỏ tr liờn kt l thỡ ỏnh du im ny cho ln xoỏ sau ú 3) Lp li bc v cho tt c cỏc v trớ im nh phự hp vi mu M1 4) Lp li bc 1-3 ln lt cho cỏc mu cũn li: M2, M3 v M4 5) Nu bt k im nh no c ỏnh du cho thao tỏc xoỏ b thỡ xoỏ chỳng bng cỏch to cho chỳng thnh mu trng 6) Nu bt k im nh no ó c xoỏ bc 5) thỡ lp li ton b quỏ trỡnh x lý t bc 1), cũn khụng thỡ thut toỏn dng 39 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Hỡnh 3.2: Cỏc mu dựng cho vic nhn dng nhng im nh cú th b xoỏ thut toỏn lm mnh Stienford a Mu M1 b Mu M2 c Mu M3 d Mu M4 Nhng im en v trng xỏc nh mu phi tng ng nhng im cựng mu nh; Nhng im X quyt nh ch no nh ta khụng cn quan tõm ti mu ca nú nh phi c quột theo mt th t riờng bit i vi tng mu Chc nng ca mu M1 l tỡm cỏc im nh cú kh nng c xoỏ dc theo cnh trờn cựng ca i tng v chỳng ta tỡm kim cho mt s phự hp t trỏi sang phi, sau ú t trờn xung di Mu M2 phự hp vi mt im nh phớa bờn trỏi ca mt i tng, mu ny xoỏ t di lờn trờn nh, t trỏi sang phi Mu M3 s nh v cỏc im nh dc theo cnh di v xoỏ t phi sang trỏi, t di lờn trờn Cui cựng, tỡm cỏc im nh cú th xoỏ phớa bờn phi ca i tng, phự hp vi mu M4 tớnh t trờn xung di, t phi sang trỏi Phng hng v th t xỏc nh ny ỏp dng cho cỏc mu m bo rng cỏc im nh s b xoỏ theo cỏch i xng m khụng cn bt c mt ng chộo nh hng no Cú hai tip tc cn gii quyt m c ny u xut phỏt t bc Mt im nh l mt im cui (endpoint) nu nú ch c liờn kt vi mt im nh khỏc, ngha l, nu mt im nh en ch cú mt im en bờn ngoi 8-lỏng ging ca nú Nu cỏc im cui b xoỏ thỡ bt k cỏc ng thng v cỏc ng cong m no cng s b xoỏ hon ton, iu ny phn no ging nh vic m mt dõy khoỏ qun ỏo(zipper) 40 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Khỏi nim s liờn kt (connectivity number) l mt chỳt thỏch thc hn cho chỳng ta Bi vỡ chỳng ta ch ang s dng cỏc phn rt nh ca mt nh Vai trũ ca cỏc on nh ú ton b bc nh khụng c rừ rng ụi khi, mt im nh n kt ni phn ln hn ca mt i tng v ú l trc giỏc tt nhiờn m nh vy mt im nh khụng th c xoỏ lm c nh vy ta s phi to i tng ú ch cú mt i tng nguyờn bn Hỡnh 3.3: Mt minh ho v s liờn kt a im trung tõm khụng liờn kt vi bt c vựng no v cú th b xoỏ S liờn kt bng b Nu im trung tõm ó b xoỏ, hai phn trỏi v phi s tr thnh khụng liờn kt S liờn kt bng c S liờn kt bng d S liờn kt bng 4, cc i e Liờn kt bng 41 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi ch lm mnh mt nh n gin ny iu ú tr nờn ti t hn: Mi quỏ trỡnh ỏp kt xem ni chớnh l mt o lng xemmi cú ln baocú nhiờu i hp tng mxy mtra, im dngSmu xột kim tra s im nh v s phự mu 18 nh cú th kt ni Mt cỏch o lng cỏc kt ni, c thy nh hỡnh 3.3 im nh khỏc c xem xột kim tra (gii hn trờn l: 10108800 im nh, nhng (ng 1973)chỳng l: c kim tra thc hnh) Cui cựng, s cú thờm ch cú thc mt Yokoi phn mt quỏ trỡnh duyt mi vũng lp xoỏ cỏc im nh ó ỏnh du(10, 102, 000 ) Ctn n =kộm Nklm (mnh Nk *mt Nknh +1* Nnhng k + )(l Eq 31 ) phỏp in õy l mt cỏch lm nh phng k S hỡnh hon chnh ca cỏc thut toỏn ỏnh du v xoỏ mu c bn Cú mt vi c hu cựng vi thut toỏn lm mnh ny m chỳng trỡnh by Trong ú Nk l giỏ tr mu ca mt cỏc 8_lỏng ging ca im nh c di õy nh nh l cỏc to tỏc xng Chỳng l c hu bi vỡ chỳng cú liờn kt v S= {1, 3, 5, 7} N1 l giỏ tr mu ca im nh bờn phi ca im nh khuynh hng xut hin rt nhiu thut toỏn kiu ny, cỏc nh nghiờn cu trung tõm v chỳng c s hoỏ theo th t ngc chiu kim ng h, xung quanh lnh vc ny ó nhn thc c oỏn nhn chỳng im nh trung tõm Giỏ tr ca N k l nu im nh l im trng (im nh nn) Thut toỏn u tiờn c gi l necking m ú mt im hp giao im v giỏ tr ca Nk l nu im nh l im en (im nh thuc i tng) im ca hai ng thng c kộo dón thnh mt on thng nh (hỡnh 3.6a) Cỏc nh trung tõm l N0 v Nk=Nk - nu k>8 Mt cỏch khỏc m giỏ tr liờn kt cú th phn uụi cú th c to ni khụng tn ti vic lm mnh quỏ mc ni hai c tớnh toỏn bng cỏch xột cỏc im lỏng ging theo th t: N 1, N2, Ns, N1 S cỏc ng gp mt gúc nhn (hỡnh 3.6b) Cui cựng, cú l ph bin, l s thay i mu(en-trng) c dựng m s vựng im nh trung tõm kt ni to ca cỏc on thng ph ngoi chp ni mt on xng thc s Nú c gi Hỡnh 3.4 trỡnh by mt vũng lp (u tiờn) ca thut toỏn lm mnh ỏp dng cho l mt phộp chiu gi mo, nhng si túc (Hỡnh 3.6) i tng cú hỡnh dng ch T Mt vũng lp bao gm mt quỏ trỡnh duyt qua i vi mi mu mu ó cho Cỏc im en c ỏnh du cho thao tỏc xoỏ v iu ú d nhn s mt cỏch chớnh xỏc nhng gỡ mi mu thc hin Mi vũng lp hon thnh cú hiu qu xúi mũn mt lp cỏc im nh t bờn ngoi ca i tng nhng khụng ging vi phộp co nh hỡnh thỏi chun, vic xoỏ b ca mt im nh khụng lm mt tớnh liờn thụng Hỡnh 3.4: Bn phn ca mi phộp lp phng phỏp lm mnh Stentiford Stentiorda.Sau ngh giai mu onM1 tin x lý cc tiu hoỏ cỏc ch tỏc lm mnh khimt ỏp dng ú Do bi cỏc ng s thng c to bi nhng bt quy tc nh theo ng b Sau mu M2 biờn ngoi ca i tng, nờn phi tin hnh lm trn trc lm mnh xúa b c Sau M3 chỳng iu c bn l mt quỏ trỡnh duyt c thc hin trờn tt c cỏc im nh, d Sau M4 Trong mi trng hp, nhng im en i din cho xoỏ b cỏc im nh cú hai hoc ớt hn cỏc im lỏng ging en v cú mt giỏ tr liờn chỳng b xoỏ ln lp ny kt nh hn 42 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi x lý vi necking, ụng ngh mt th tc c gi l th tc phõn giỏc gúc nhn (acute angle amphasis), m ú cỏc im nh gn khp ni gia hai dũng c to thnh mu trng nu chỳng khộp li to thnh mt gúc nhn iu ny c thc hin bng cỏch dựng mu nh ó thy hỡnh 3.7 Mt s phự hp vi bt kỡ mu no ỏnh du im nh trung tõm cho thao tỏc xoỏ v to vũng lp khỏc ca mt s ớt cỏc phõn giỏc gúc nhn quan trng ch dựng ba mu u tiờn ca mi kiu Nu bt k im nh no ó c xoỏ b, mt ln duyt cui cựng ch dựng cỏc mu u tiờn ca mi kiu c thc hin Hỡnh 3.7: Cỏc mu c dựng cho bc x lý phõn giỏc gúc nhn Lm trn (Smoothing) c hon thnh u tiờn, tip theo l tt c cỏc quỏ trỡnh duyt qua nh ca cỏc phõn giỏc gúc nhn Cui cựng l cỏc bc lm mnh nh Hỡnh 3.8 trỡnh by cỏc xng kt qu cui cựng ca cỏc ký t hỡnh 3.8 Khi cỏc bc tin x lý c gp vo 43 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Hỡnh 3.8: Nhng kớ t c lm mnh cui cựng, sau hai bc x lý v lm mnh Hn na, hu ht cỏc xng ú xut hin dựng phng phỏp ny b rn nt Cỏch dựng giai on ca cỏc phõn giỏc gúc nhn s khụng hiu qu i vi cỏc ký t rt dy, v cỏc mu khụng phự hp vi tt c cỏc tỡnh m cú th gõy c ct v uụi ct Cng nh vy, bc lm trn s khụng bt gp cỏc bt quy tc m cỏc bt quy tc ny cú th to nờn cỏc ũng s Mc dự vy, vic hon chnh thut toỏn s khụng c nh mong i v phng phỏp l tng i tt, c bit l bc tin x lý cho vic nhn dng ký t Mt thut toỏn lm mnh dng nh l cụng c cho mi ngi, ú l thut toỏn Zhang_Suen(Zhang 1984) Thut toỏn ny c s dng nh mt nn tng c s cho vic so sỏnh cỏc thut toỏn lm mnh nhiu nm, v nú nhanh, n gin thc hin Thut toỏn ny l mt phng phỏp song song, cú ngha l giỏ tr mi cho bt k im nh no cú th c tớnh toỏn ch dựng cỏc giỏ tr ó bit t vũng lp trc Do ú, nu mỏy tớnh cú mt CPU cho mi im nh ó c cung cp trc, nú cú th xỏc nh ton b quỏ trỡnh lp tip theo mt cỏch ng thi Vỡ hu ht chỳng ta khụng cú mt mỏy tớnh cú kớch c nh vy, ú, chỳng ta ch xem xột phiờn bn ca chng trỡnh m nú ch dựng CPU Thut toỏn c ngt thnh hai vũng lp con, vớ d, thay vỡ vũng lp ca thut toỏn Stentiford Trong mt vũng lp con, mt im nh I(i, j) c xoỏ (hay c ỏnh du cho thao tỏc xoỏ b) nu iu kin sau õy c tho món: 1) Giỏ tr liờn kt cu nú l 2) Nú cú im lỏng ging en nh nht v khụng ln hn 3) Mt cỏc im en nh nht: I(i, j+1), I(i-1, j) v I(i, j-1) l im nn(im mu trng) 4) Mt cỏc im nh nht: I(i-1, j), I(i+1, j) v I(i, j-1) l im nh nn 44 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Ti cui vũng lp ny cỏc im ó ỏnh du c xoỏ b Vũng lp tip theo sau lm tng t ngoi tr bc v 1) Mt cỏc im en nh nht: I(i, j+1), I(i-1, j) v I(i, j-1) l im nn(mu trng) 2) Mt cỏc im nh nht I(i-1, j), I(i+1, j) v I(i, j-1) l im nh nn Tr li, bt k im nh no ó ỏnh du u c xoỏ b Nu cui vũng lp khỏc khụng cú im no c xoỏ thỡ xng hon ton c xỏc nh v chng trỡnh kt thỳc 3.4 Nhn dng biờn Nhng im nh trờn biờn ca mt i tng l nhng im nh trờn biờn m cú ớt nht mt im nh lõn cn thuc nn Do bi lõn cn nn c th l khụng bit trc m phi tỡm, v li khụng th to c mt cu trỳc n m cho phộp phộp co hoc phộp dón dũ biờn, mc du rng thc t, mt phộp co bi phn t cu trỳc n gin chớnh xỏc l cú th xoỏ nhng im biờn Mt khỏc ta li cú th ỏp dng iu ny thit k mt phộp toỏn hỡnh thỏi dũ biờn Biờn cú th c tỏch bng cỏch s dng mt phộp co v nh c co sau ú c tr i bi nh gc Tng tỏc ny s li cho ta nhng im nh m c co, ú chớnh l biờn iu ny c vit nh sau: Biờn = A - (A Cu trỳc n gin ) Hỡnh 3.9: Kt qu lm mnh a) nh ban u b) p dng Erosion c) nh ban u i nh ó bin i 45 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi CHNG IV: CI T Ci t th nghim cỏc phộp toỏn hỡnh thỏi : co nh, dón nh ,open , close , lm mnh v phỏt hin biờn trờn ngụn ng Visual C Giao din chng trỡnh 46 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Mt s kt qu chng trỡnh t c Kt qu ca phộp dón (dilation) Kt qu ca phộp co(Erosion) 47 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Kt qu ca phộp úng (close) Kt qu ca phộp m(open) 48 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Kt qu ca lm mnh KT LUN ỏn ó cú mt cỏch nhỡn tng quỏt v Morphology v cỏch s dng chỳng S lc v x lý nh v Morphology ó nờu : - H thng x lý nh tng quỏt - Cỏc giai on ca quỏ trỡnh x lý nh - Khỏi nim v x lý nh, Morphology,nh nh phõn Thao tỏc vi Morphology gii thiu : - nh ngha cỏc phộp toỏn hỡnh thỏi nh : dón, co, úng, m, nhn dng biờn, ỏnh trỳng, ỏnh trt - Cỏch s dng ca cỏc thao tỏc, ch yu i vi nh nh phõn v nh xỏm, cú kốm cỏc minh ho v s dng chỳng ng dng ca Morphology trỡnh by : - ng dng ca Morphology thc tin 49 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi - Trỡnh by mt ng dng quan trng ca Morphology l lm mnh v phỏt hin biờn Ci t th nghim chng trỡnh : - Minh ho mt cỏch chi tit mt s thao tỏc hỡnh thỏi hc nh: Dón, co, úng, m,lm mnh, nhn dng biờn ỏn cú th l ti liu tham kho cho nhng ngi bt u tỡm hiu v x lý nh núi chung v cỏc thao tỏc hỡnh thỏi hc (Morphology) núi riờng, giỳp h cú c nhng khỏi nim, ỏnh giỏ s ng, thun tin cho vic nghiờn cu sau ny Vỡ thi gian cú hn nờn ỏn ch cp n mt s thao tỏc, khỏi nim c bn, ng dng ch yu nh nh phõn v nh xỏm ú khụng th trỏnh nhng s sut v thiu sút Rt mong nhn c s thụng cm v gúp ý thờm Em xin chõn thnh cm n ! 50 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi TI LIU THAM KHO Nng Ton, Ngụ Quc To (1998), "Kt hp cỏc phộp toỏn hỡnh thỏi hc v lm mnh nõng cao cht lng nh ng nột", Tp Tin hc v iu khin hc, Tp 14, s 3, tr 23-29 Bch Hng Khang, Lng Chi Mai, Ngụ Quc To, Nng Ton, et al., An Examination of Techiques for Raster to Vector Process and Its Implementation Mapscan Package Software, International Symposium, AMPST 96, University of Braford, UK, 26-27 March, 1996 Najman L (2004), Using mathematical morphology for document skew estimation, In procs SPIE Document Recognition and Retrieval XI, pp 182-191 Paker J R (1997), Algorithms for Image processing and Computer Vision John Wiley & Sons, Inc www.cuasoit.com www.diendantinhoc.com 51 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ - Ngnh Cụng ngh thụng tin [...]... tay AFIS (Automated fingerprint Identification System) v.v 35 Sinh viờn thc hin: V Vit H - Lp CT901 - Khoỏ 9 - Ngnh Cụng ngh thụng tin ti tt nghip Tỡm hiu phộp toỏn hỡnh thỏi Đọc ảnh Tiền (Scanner/Camera) xử lý (Nâng cấp và khôi phục) Trích trọn đặc điểm Đối sánh Nhận dạng Hỡnh 3.1 : Mụ hỡnh tng quỏt ca h thng nhn dng nh Cú nhiu phng phỏp trớch chn c im c bit ti nh phng phỏp s dng súng ngn (Wavelet),... úng thnh phn Red v Blue v m phn Green f nh gc c che vi mt nh c x lý cho ta thy hỡnh con chõu chu CHNG III NG DNG CA HèNH THI HC 3.1 ng dng thc tin Trong x lý nh v nhn dng nh, cú mt s loi nh ng nột gm cỏc i tng (objects) l cỏc ng cong cú di ln hn nhiu so vi dy ca nú, vớ d nh l nh cỏc kớ t, du võn tay, s mch in t, bn v k thut, bn v.v x lý cỏc loi nh ny ngi ta thng xõy dng cỏc h mụ phng theo cỏch phõn... tht him khi x lý nh mt cỏch hon chnh m ch cn mt k thut, phi s dng nhiu phn t cu trỳc m cú khi cú nhng k thut nm ngoi Hỡnh thỏi hc (phộp toỏn hỡnh thỏi) úng nh cng cú th c s dng lm trn nhng ng vin ca nhng i tng trong mt nh.Thnh thong, vic phõn ngng cú th a ra mt s xut hin nhng im nhỏm trờn vin; Trong nhng trng hp khỏc, i tng nhỏm " t nhiờn, cũn nhỏm do nh chp cú th dựng phng phỏp úng nh x lý. Tuy nhiờn... Thao tỏc lm trn trờn nh xỏm cú th c coi nh l mt phộp m m tip theo sau ú l mt phộp úng nh Hiu qu ca thao tỏc ny l nú s xoỏ i nhng im quỏ sỏng hoc quỏ ti trờn nh gc Do vy, cú nhng im nh thc s l nhiu s c x lý, nhng cng khụng trỏnh khi nhng giỏ tr nh thc s cng b nh hng v nhỡn chung, giỏ phi tr cho vic gim nhiu l nh b m i so vi ban u Hỡnh 2.16 a miờu t nh ca mt chic bo v a m ó c lit vo dng nhiu Gauss(theo... mt i tng khỏc, hon ton tng t, s dng phộp m nh v nhiu gia s 3 ó bin mt Bc co trong phộp m nh s xoỏ nhng im nh cụ lp c coi nh nhng biờn, v phộp dón nh tip sau s khụi phc li cỏc im biờn v loi nhiu Vic x lý ny dng nh ch thnh cụng vi nhng nhiu en cũn nhng nhiu trng thỡ khụng Vớ d m ta ó xột 2.6 cng cú th coi l mt phộp m nhng phn t cu trỳc õy phc tp hn nh c xúi mũn ch cũn li mt ng ngang v sau ú c dón ra... gi li ) v khi ú ta gi l phộp m Tng t i vi phộp úng, nhng thay vỡ ln cu phớa di, ta ln cu phớa trờn ca b mt cong v cng ly nhng im tip xỳc cu C th hn, ta hóy xem hỡnh 2.15 hỡnh 2.15 ch ra quỏ trỡnh x lý ny trong hai chiu, hỡnh cu c thay bng hỡnh trũn Trong trng hp ny phộp m cú th c coi nh mt quỏ trỡnh lm trn gim mc xỏm trung bỡnh ca cỏc im nh, trỏi li phộp úng xut hin lm tng mc xỏm trung bỡnh ca cỏc