Đồ án Kỹ thuật Morphing và ứng dụng trong bài toán nắn chỉnh sách

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPNGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TINĐề tài: Kỹ thuật Morphing và ứng dụng trong bài toán nắn chỉnh sáchGiáo viên hướng dẫn : PGS.TS. Đỗ Năng ToànGiáo viên phản biện : PGS.TS. Ngô Quốc TạoSinh viên : Hoàng Thị Hoa1NỘI DUNG BÁO CÁO Tổng quan về nắn chỉnh biến dạng hình học Kỹ thuật Morphing biểu diễn bề mặt Nắn chỉnh biến dạng sách2 Phân loại nắn chỉnh biến dạng Xác định cơ sở để nắn chỉnh TỔNG QUAN VỀ NẮN CHỈNH BIẾN DẠNG HÌNH HỌC3- Xét trên phương diện cấu trúc ảnh Nếu phân chia theo luồng dữ liệu biến đổi Nếu xét đến công cụ dùng để xác định đặc trưng cho đối tượng khi thực hiện nắn chỉnhPHÂN LOẠI NẮN CHỈNH BIẾN DẠNG4XÁC ĐỊNH CƠ SỞ ĐỂ NẮN CHỈNHĐể thực hiện nắn chỉnh, trước hết phải xác định các đặc trưng tương ứng giữa ảnh nguồn và ảnh đích. Để đạt được chất lượng nắn chỉnh hình tốt, chúng ta phải nội suy từng phần của ảnh gốc sang các phần tương ứng bên ảnh đích. 5KỸ THUẬT MORPHING BIỂU DIỄN BỀ MẶT Các phép nội suy Kỹ thuật biến đổi dựa trên khung lưới Kỹ thuật biến đổi trên cơ sở các vector Thuật toán biến đổi trên cơ sở phân hình tam giác Thuật toán biến đổi trên cơ sở tập các điểm đặc trưng 6CÁC PHÉP NỘI SUY Affine Bilinear Interpolation Projective Interpolation 7AFFINE Định nghĩa một ánh xạ T cho các đỉnh của tam giác : T(A)=D, T(B)=E, T(C)=F Các điểm còn lại chúng ta sẽ ánh xạ chúng theo toạ độ Barycentric (1, 2, 3) : P= 1*A+2*B+3*C Trong đó: i  0 và 1+ 2+ 3 =1 Khi đó điểm Q là ánh xạ của P qua T được tính toán như sau: Q = T(P) = T(1*A+2*B+3*C) = 1* T (A) +2*T(B) +3*T(C) =1*D+2*E+3*F8BILINEAR INTERPOLATION- Giả sử toạ độ của khối hình vuông là u và v thì phép biến đổi B được thực hiện như sau B(u,v) =(1- u v) A D B C 1-v uNội suy trên các cạnh AD và BC thu được điểm P và Q P=(1 - v) A + vD Q=(1 - v) B + vCNội suy trên đoạn PQ sử dụng thông số u: B(u,v)=(1 - u) P + uQ9KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI DỰA TRÊN KHUNG LƯỚIKhung lưới B-Spline của hai ảnh Tập đặc trưng được xây dựng là một khung lưới B-Spline cho cả ảnh gốc và ảnh đích. Xây dựng hàm biến đổi Công việc này được tiến hành qua hai giai đoạn: quét ngang và quét dọc.Giả sử khung lưới Ma và Mb của hai ảnh A và B như hình vẽ - Quét ngang - Quét dọc10KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI TRÊN CƠ SỞ CÁC VECTORXác định các đặc trưng Tập các đặc trưng được xây dựng dưới dạng các vector và có sự tham chiếu một - một trên ảnh gốc và ảnh đích. Xây dựng hàm biến đổi - Chuyển đổi với một cặp vector - Chuyển đổi với nhiều cặp vector 11THUẬT TOÁN BIẾN ĐỔI TRÊN CƠ SỞ PHÂN HÌNH TAM GIÁC Xây dựng thuật toán Phương pháp xác định tất cả các điểm thuộc một tam giác Tìm các giá trị xmax, xmin, ymax,ymin đối với các đỉnh của tam giác.For a = ymin to ymax do Tìm giao điểm của đường thẳng y=a với 3 cạnh của tam giác. Chỉ xét các giao điểm có hoành độ thuộc [xmin,xmax] và sắp xếp các giao điểm theo chiều tăng dần của hoành độ. Các điểm nằm trên đường thẳng y=a và có hoành độ thuộc đoạn [x­_min,x_max] là thuộc tam giác (với x_ thể hiện hoành độ giao điểm). 12 THUẬT TOÁN BIẾN ĐỔI TRÊN CƠ SỞ TẬP CÁC ĐIỂM ĐẶC TRƯNG Lý do đưa ra thuật toán Ý tưởng cơ bản Xây dựng thuật toán Xây dựng công thức biến đổi 13XÂY DỰNG THUẬT TOÁN Lý do lựa chọn ba điểm để biểu diễn sự phụ thuộc Tiêu chí lựa chọn 3 điểm thích hợp 14XÂY DỰNG CÔNG THỨC BIẾN ĐỔIỨng với mỗi đa giác A1A2...Am đã xác định, thực hiện các công việc sau:Tìm tất cả các điểm đặc trưng thuộc vào đa giác đang xét A1A2...Am. Tập các điểm đặc trưng tìm được gọi là S0 = {D1 , D2 ,...,D­n}. Dĩ nhiên, { A1,A2,...,Am } S0.2. Ứng với mỗi điểm M thuộc đa giác A1A2...Am, thực hiện các bước sau:Tìm 3 điểm thuộc S0 theo thuật toán tập các điểm đặc trưng đã được trình bày ở phần trên. Tức là tìm 3 điểm thuộc S0 thoả mãn hai điều kiện: + Tổng khoảng cách từ 3 điểm này tới M là nhỏ nhất. + M thuộc tam giác tạo bởi 3 điểm này.Gọi 3 điểm đặc trưng vừa tìm được là Di ,Dj ,Df và các điểm này tương ứng với các điểm D’i , D’j , D’f ở ảnh đích.Tìm M’ thuộc tam giác D’i D’j D’f tương ứng với điểm M dựa vào thuật toán nội suy tam giác Di Dj Df thành tam giác D’i D’j D’f.Gán giá trị màu của M cho M’. 15NẮN CHỈNH SÁCH Bài toán Xây dựng chương trình 16BÀI TOÁN Mục đích Yêu cầu 17MỤC ĐÍCH Đối tượng cần xử lý là ảnh của một cuốn sách (đối tượng có dạng hình hộp) được chụp vào sao cho nhìn thấy được mặt của nó. Công việc cần làm: + Nắn chỉnh các mặt của cuốn sách sao cho sau khi nắn chỉnh các mặt của cuốn sách không bị cong(có dạng hình bình hành), các mép không bị nhăn và hình ảnh của các mặt nhìn rõ hơn. + Sau khi nắn chỉnh các mặt, áp dụng kỹ thuật làm đẹp ảnh để thu được ảnh có màu sắc, đường nét rõ và đẹp hơn.18YÊU CẦUMẫu ảnh làm khung phải thỏa mãn: Là khung của một hình hộp có hình dạng gần với hình dạng của cuốn sách. Được chụp vào ở tư thế nhìn thấy ba mặt tương ứng với ba mặt của cuốn sách. Có kích thước không sai khác nhiều so với kích thước của cuốn sáchẢnh ban đầuKhung (mẫu) mong muốn19MỘT SỐ VẤN ĐỀ CỦA BÀI TOÁN Xác định các cặp điểm đặc trưng Xây dựng khung nắn chỉnh Những điểm cần nội suy20GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNHGiao diện của chương trìnhMột số kết quả của chương trình21GIAO DIỆN CỦA CHƯƠNG TRÌNH22MỘT SỐ KẾT QUẢ CỦA CHƯƠNG TRÌNH23em xin ch©n thµnh c¶m ¬n !24