Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng camera 3D trong việc phân loại sản phẩm theo hình dạng và kích thước.pdf (Đồ án tốt nghiệp)

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ 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: ỨNG DỤNG CAMERA 3D TRONG VIỆC PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƢỚC GVHD: ThS. Ngô Bá Việt SVTH: Lê Văn Thái MSSV: 14141289 Tp. Hồ Chí Minh - 07/2019 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ 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: ỨNG DỤNG CAMERA 3D TRONG VIỆC PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƢỚC GVHD: ThS. Ngô Bá Việt SVTH: Lê Văn Thái MSSV: 14141289 Tp. Hồ Chí Minh - 07/2019 TRƢỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---Tp. HCM, ngày 05 tháng 06 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Văn Thái MSSV: 14141289 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 14141DT1A I. TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CAMERA 3D TRONG VIỆC PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƢỚC II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: Các tài liệu về Python và thƣ viện OpenCV, Giáo trình Xử lý ảnh. Các ví dụ về nhận dạng hình học cơ bản. 2. Nội dung thực hiện: Tìm hiểu phƣơng pháp nhận dạng và phân loại sản phẩm. Tổng quan về xử lý ảnh. Tìm hiểu Camera 3D và các Module liên quan. Viết chƣơng trình trên Python. Hoàn thành mô hình. Đánh giá kết quả thực hiện. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 26/03/2019 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/06/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: ThS. Ngô Bá Việt CÁN BỘ HƢỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH TRƢỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 05 tháng 06 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Văn Thái Lớp: 14141DT1A - MSSV: 14141289 Tên đề tài: Ứng dụng camera 3D trong việc phân loại sản phẩm theo hình dạng và kích thƣớc Tuần/ngày Nội dung 16-20/3 Chọn đề tài 21-25/3 Viết đề cƣơng chi tiết 26/3-05/4 Tìm hiểu phƣơng pháp nhận dạng hình cơ bản 06/-09/4 Tìm hiểu thuật toán dán nhãn 10-17/4 Tìm hiểu camera 3D 18-21/4 Tìm hiểu thuật toán tính khoảng cách 22-28/4 Tìm hiểu thuật toán tính kích thƣớc 29/5-04/5 Tìm hiểu về python 05-06/5 Thực hiện viết code python trên window 07-08/5 Làm các hình khối (sản phẩm) và chạy thử Xác nhận GVHD 13-20/5 Hoàn thành mô hình 21-29/5 Viết báo cáo GV HƢỚNG DẪN ThS. Ngô Bá Việt LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trƣớc đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trƣớc đó. Ngƣời thực hiện đề tài Lê Văn Thái LỜI CẢM ƠN Đầu tiên tôi xin đƣợc cám ơn chân thành tới Thầy Ngô Bá Việt, Thầy đã tận tình hƣớng dẫn tôi để có thể hoàn thành tốt đề tài. Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo những điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành đề tài. Những kiến thức bổ ích mà các Thầy Cô dạy, nó đƣợc áp dụng vào đề tài Đồ Án Tốt Nghiệp rất nhiều, từ những kiến thức nhỏ nhặt cho tới những bài học lớn. Một lần nữa tôi xin đƣợc gửi lời cám ơn đến tất cả Thầy Cô, nếu không có Thầy Cô thì chắc giờ này tôi sẽ khó có thể hoàn thành đề tài này. Tiếp theo tôi cũng xin cảm 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 tôi mới có thể phát triển đƣợc. Tôi cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 14141DT1A đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng nhƣ 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 tôi. 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 hƣớng tới một tƣơng lai tốt đẹp. Một lần cuối xin chân thành cảm ơn! Ngƣời thực hiện đề tài Lê Văn Thái MỤC LỤC Trang bìa .................................................................................................................... i Nhiệm vụ đồ án ......................................................................................................... ii Lịch trình ................................................................................................................ iii Cam đoan ................................................................................................................ iv Lời cảm ơn ................................................................................................................ v Mục lục .................................................................................................................... vi Liệt kê hình vẽ ......................................................................................................... ix Liệt kê bảng vẽ ......................................................................................................... xi Tóm tắt ................................................................................................................... xii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................1 1.2 MỤC TIÊU .....................................................................................................1 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................1 1.4 GIỚI HẠN ......................................................................................................2 1.5 BỐ CỤC..........................................................................................................2 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................4 2.1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ CÁC THƢ VIỆN LIÊN QUAN ............4 2.1.1 Giới thiệu xử lý ảnh. .................................................................................4 2.1.2 Những vấn đề trong xử lý ảnh...................................................................4 2.2 PHƢƠNG PHÁP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO HÌNH DẠNG .............. 11 2.2.1 Các hình dạng cơ bản của sản phẩm........................................................ 11 2.2.2 Phƣơng pháp nhận dạng sản phẩm theo hình dạng .................................. 11 2.2.3 Các bƣớc thực hiện phân loại sản phẩm theo hình dạng .......................... 14 2.3 ÁP DỤNG KỸ THUẬT HIỆU CHỈNH STEREO CAMERA ĐỂ TÍNH KÍCH THƢỚC SẢN PHẨM ............................................................................................. 18 2.3.1 GIỚI THIỆU KỸ THUẬT HIỆU CHỈNH STEREO CAMERA ............. 18 2.3.2 STEREO CAMERA ............................................................................... 19 2.3.3 PHƢƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH CHUẨN .............................................. 23 2.4 NGÔN NGỮ PYTHON ................................................................................ 25 2.5 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ......................................................................... 28 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ........................................................... 29 3.1 GIỚI THIỆU ................................................................................................. 29 3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG ........................................................ 29 3.2.1 Khối xử lý............................................................................................... 30 3.2.2 Khối thu tín hiệu ..................................................................................... 30 3.2.3 Khối hiển thị ........................................................................................... 32 3.2.4 Khối giao tiếp và điều khiển ................................................................... 32 3.2.5 Khối nguồn ............................................................................................. 32 3.3 CÁC TÍNH TOÁN TRONG NHẬN DẠNG ................................................. 33 3.3.1 Giới thiệu đặc điểm của hình dạng .......................................................... 33 3.3.2 Phƣơng pháp tính toán các đặc điểm ....................................................... 33 CHƢƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG .................................................................. 36 4.1 GIỚI THIỆU ................................................................................................. 36 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG ............................................................................... 36 4.2.1 Các linh kiện và model cần thiết cho mô hình ......................................... 36 4.2.2 Kết nối, lắp ráp và kiểm tra mô hình ....................................................... 36 4.3 THI CÔNG MÔ HÌNH.................................................................................. 37 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ............................................................................. 38 4.4.1 Lƣu đồ giải thuật..................................................................................... 38 4.4.2 Lập trình với ngôn ngữ Python cùng thƣ viện OpenCV .......................... 44 4.5 MÔ PHỎNG ................................................................................................. 45 4.5.1 Lƣu đồ .................................................................................................... 45 4.5.2 Xử lý tín hiệu hay hình ảnh..................................................................... 46 4.6 VIẾT TÀI LIỆU HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC ............................ 48 4.6.1 Viết tài liệu hƣớng dẫn sử dụng .............................................................. 48 4.6.2 Quy trình thao tác ................................................................................... 50 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................................. 52 5.1 CAMERA 3D................................................................................................ 52 5.2 XÁC ĐỊNH MÀU SẮC CỦA SẢN PHẨM................................................... 52 5.3 NHẬN DẠNG VÀ TÍNH KÍCH THƢỚC SẢN PHẨM ................................ 54 5.4 PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ............................................................................ 58 CHƢƠNG 6: 6.1 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ........................................ 60 KẾT LUẬN................................................................................................... 60 6.1.1 Kết quả đạt đƣợc..................................................................................... 60 6.1.2 Những mặt hạn chế ................................................................................. 60 6.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................................ 60