Nội dung

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: PHÂN LOẠI SẢN PHẨM DÙNG KIT RASPBERRY GVHD: ThS. Nguyễn Duy Thảo SVTH: Hà Duy Khánh MSSV: 14141151 Tp. Hồ Chí Minh -07/2018 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: PHÂN LOẠI SẢN PHẨM DÙNG KIT RASPBERRY GVHD: ThS. Nguyễn Duy Thảo SVTH: Hà Duy Khánh MSSV: 14141151 Tp. Hồ Chí Minh -07/2018 TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC ----o0o---- Tp. HCM, ngày 06 tháng 07 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hà Duy Khánh MSSV: 14141151 Chuyên ngành: Điện tử Công nghiệp Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 14141DT3A I. TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN LOẠI SẢN PHẨM DÙNG KIT RASPBERRY II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: Một kit Raspberry Pi, Một Camera Pi, một chuột và một bàn phím. Bánh quy gồm bốn hình dạng khác nhau: Hình tròn, hình vuông, hình chữ nhật, hình tam giác. 2. Nội dung thực hiện: Tổng quan về xử lý ảnh;Tìm hiểu phương pháp nhận dạng và phân loại sản phẩm; Tìm hiểu kit Raspberry Pi và các Module liên quan; Viết chương trình trên kit Raspberry Pi; Mô hình phân loại sản phẩm dùng kit Raspberry. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 16/04/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2018 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Duy Thảo CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC ----o0o---- Tp. HCM, ngày 06 tháng 07 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Hà Duy Khánh Lớp: 14141DT3A .......................................................... MSSV: 14141151 Tên đề tài: Phân loại sản phẩm dùng Kit Raspberry Xác nhận Tuần/ngày Nội dung 16/4-20/4 Chọn đề tài 21/4-25/4 Viết đề cương chi tiết 26/4-05/5 Tìm hiểu phương pháp nhận dạng hình cơ bản 06/5-17/5 Tìm hiểu đếm sản phẩm theo hình dạng 18/5-21/5 Nhận dạng sản phẩm bị dính nhau 22/5-04/6 Tìm hiểu thuật toán nhận dạng sản phẩm lỗi 05/6-06/6 Thực hiện trên kit Raspberry ở chế độ offline 07/6-08/6 Chạy chế độ online trên Raspberry 09/6-12/6 Viết giao diện điều khiển trên raspberry 13/6-20/6 Hoàn thành mô hình 21/6-29/6 Viết báo cáo GVHD GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) Ths. Nguyễn Duy Thảo LỜI CAM ĐOAN Đề tài “Phân loại sản phẩm dụng kit Raspberry” là nhóm tôi tự thực hiện dựa vào tham khảo một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình nào khác. Người thực hiện đề tài Hà Duy Khánh LỜI CẢM ƠN Đầu tiên nhóm thực hiện đề tài xin được cám ơn chân thành tới Thầy Nguyễn Duy Thảo, Thầy đã tận tình hướng dẫn nhóm từ những vấn đề nhỏ nhặt nhất cho tới việc hoàn thành tốt đề tài. Nhóm xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Những kiến thức bổ ích mà các Thầy Cô dạy, nó được áp dụng vào đề tài Đồ Án Tốt Nghiệp rất nhiều, từ những kiến thức nhỏ nhăt cho tới những bài học lớn. Một lần nữa nhóm xin được gửi lời cám ơn đến tất cả Thầy Cô, nếu không có Thầy Cô thì chắc giờ này nhóm sẽ khó có thể hoàn thành đề tài này. Tiếp theo nhóm cũng xin cám ơn tới các Anh, Chị khóa trên cùng các bạn sinh viên đã tạo điều kiện giúp đỡ, từ những tài liệu liên quan tới đề tài cho tới những kinh nghiệm sống thực tế. Nhờ họ mà nhóm mới cỏ thể phát triển được. Nhóm em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 14141DT3A đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài, và cũng là lớp học có nhiều kí ức nhất thời sinh viên của chúng em. Cuối cùng là gửi lời cảm ơn đến Cha, Mẹ nếu không có hai đấng sinh thành thì ngày hôm nay cũng không có ai hiện diện ở đây để thực hiện những việc mình muốn, họ đã tạo mọi điều kiện để giúp con của mình hướng tới một tương lai tốt đẹp. Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài Hà Duy Khánh MỤC LỤC TRANG BÌA ..................................................................................................................... i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ........................................................................................................ii LỊCH TRÌNH ..................................................................................................................iii CAM ĐOAN ................................................................................................................... iv LỜI CÁM ƠN .................................................................................................................. v MỤC LỤC ....................................................................................................................... vi LIỆT KÊ HÌNH VẼ ........................................................................................................ ix LIỆT KÊ BẢNG ............................................................................................................xii TÓM TẮT .....................................................................................................................xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................ 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................... 1 1.2 MỤC TIÊU ......................................................................................................... 2 1.3 NỘi DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 2 1.4 GIỚI HẠN .......................................................................................................... 2 1.5 BỐ CỤC ............................................................................................................. 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................ 4 2.1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH ....................................................................... 4 2.1.1 Giới thiệu xử lý ảnh............................................................................................ 4 2.1.2 Những vấn đề trong xử lý ảnh .......................................................................... 5 2.1.3 Các bước cơ bản trong xử lý ảnh .................................................................... 12 2.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO HÌNH DẠNG............... 15 2.2.1 Các hình dạng cơ bản của sản phẩm ................................................................ 15 2.2.2 Phương pháp nhận dạng hình dạng ................................................................ 16 2.2.3 Phương pháp tìm đặc điểm hình dạng để phân loại sản phẩm ....................... 19 2.2.4 Phương pháp kiểm tra sản phẩm lỗi ............................................................... 22 2.2.5 Các bước thực hiện phân loại sản pẩm theo hình dạng[2].............................. 24 2.3 NGÔN NGỮ PYTHON VÀ THƯ VIỆN OPENCV........................................ 28 2.3.1 Ngôn ngữ Python ............................................................................................ 28 2.3.2 Thư viện OpenCV ........................................................................................... 29 2.4 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ............................................................................ 30 2.4.1 Raspberry Pi 3 Model B.................................................................................. 30 2.4.2 Camera Raspberry Pi ....................................................................................... 32 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .................................................................. 35 3.1 GIỚI THIỆU ..................................................................................................... 35 3.2 HỆ THỐNG PHẦN CỨNG ............................................................................. 36 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống........................................................................... 36 3.2.2 Sơ đồ kết nối hệ thống .................................................................................... 37 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ......................................................................... 44 4.1 GIỚI THIỆU ..................................................................................................... 44 4.2 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ................................................................................ 45 4.2.1 Tiền xử lý ảnh ................................................................................................. 48 4.2.2 Tách biên và lấp đầy ....................................................................................... 49 4.2.3 Phân loại sản phẩm và nhận dạng sản phẩm lỗi ............................................. 50 4.3 PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ............................................................................... 55 4.4 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC ......................................................... 59 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ .................................................... 63 5.1 KẾT QUẢ ......................................................................................................... 63 5.1.1 Kết quả nhận dạng và phân loại sản phẩm ..................................................... 63 5.1.2 Kết quả nhận dạng sản phẩm lỗi ..................................................................... 70 5.2 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH HỆ THỐNG .................................. 76 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ PHÁT TRIỂN .............................................................. 77 6.1 KẾT LUẬN ...................................................................................................... 77 6.1.1 Kết quả đạt được ............................................................................................. 77 6.1.2 Những mặt hạn chế ......................................................................................... 77 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................................... 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 78 PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 79 LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Lân cận 4 và lân cận 8..................................................................................... 6 Hình 2.2: Hình tách biên ................................................................................................. 8 Hình 2.3: Phép giãn ....................................................................................................... 11 Hình 2.4: Phép co .......................................................................................................... 11 Hình 2.5: Sơ đồ xử lý ảnh ............................................................................................. 12 Hình 2.6: Đặc điểm hình chữ nhật ................................................................................ 16 Hình 2.7: Đặc điểm hình vuông .................................................................................... 17 Hình 2.8: Đặc điểm hình tròn........................................................................................ 17 Hình 2.9: Đặc điểm hình tam giác ................................................................................ 18 Hình 2.10: Đỉnh của hình .............................................................................................. 19 Hình 2.11: Đoạn Ramer-Douglas-Peucker ................................................................... 20 Hình 2.12: Đường xấp xỉ............................................................................................... 20 Hình 2.13: Độ dài cạnh ................................................................................................. 21 Hình 2.14: Bán kính bằng nhau .................................................................................... 21 Hình 2.15: Tạo đường bao ............................................................................................ 22 Hình 2.16: Sơ đồ các bước thực hiện phân loại sản phẩm ............................................ 24 Hình 2.17: Bộ lọc Gaussian. ......................................................................................... 25 Hình 2.18: Xác định biên .............................................................................................. 26 Hình 2.19: Nhận dạng đường biên ................................................................................ 26 Hình 2.20: Raspberry Pi 3 Model B .............................................................................. 30 Hình 2.21: Sơ đồ Raspberry Pi 3 Model B ................................................................... 31 Hình 2.22: Camera Pi .................................................................................................... 33 Hình 2.23: Sơ đồ khốiCamera Raspberry Pi ................................................................. 33 Hình 3.1: Sơ đồ khối. .................................................................................................... 36 Hình 3.2: Sơ đồ kết nối hệ thống .................................................................................. 37 Hình 3.3: Kết nối thực tế của hệ thống ......................................................................... 38 Hình 3.4: Sơ đồ các cổng ngoại vi sử dụng. ................................................................. 39