Hệ thống thông minh tính điểm tự động cho bia bắn :Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

BỘ CÔNG THƢƠNG

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƢỜNG

Tên đề tài: Hệ th ng th ng minh t nh điểm t đ ng cho bia bắn

Mã s đề tài: 182.Đ03

Chủ nhiệm đề tài: TS. Ng Th nh Qu ền

Đơn vị th c hiện: ho C ng Nghệ Điện

Tp. Hồ Ch Minh, Ng y Th ng N m 9

1

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ……………………………………………………...3

1. ĐẶT VẤN ĐỀ…………………………………………………………………………3

2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI…………………………………………………………....4

2.1 MỤC TIÊU TỔNG QUÁT…………………………………………………4

2.2 MỤC TIÊU CỤ THỂ……………………………………………………….4

3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………………………………………………6

3.1. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT………………………………………………...6

3.2. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN MỀM………………………………….6

3.3. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN CỨNG………………………………...6

CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ ẢNH………………………………………...6

2.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG XỬ LÝ ẢNH SỐ………………………….6

2.1.1 ĐIỂM ẢNH…………………………………………………………………..6

2.1.2 ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA ẢNH………………………………………………...6

2.1.3 MỨC XÁM CỦA ẢNH……………………………………………………...7

2.1.4 QUAN HỆ GIỮA CÁC ĐIỂM ẢNH……………………………………….7

2.1.5 HÔNG GIAN MÀU………………………………………………………..8

2.1.6 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ ẢNH………..9

2.2 THU NHẬN ẢNH……………………………………………………………………9

2.2.1 CÁC THIẾT BỊ THU NHẬN ẢNH………………………………………...9

2.2.2 LẤY MẪU VÀ LƢỢNG TỬ HÓA…………………………………………9

2.2.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN ẢNH…………………………...11

2.2.4 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH…………………………………………………..12

2.3 NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ẢNH………………………………………………12

2.3.1 CẢI THIỆN ẢNH SỬ DỤNG TOÁN TỬ ĐIỂM…………………………12

2.3.2 CẢI THIỆN ẢNH DÙNG TOÁN TỬ HÔNG GIAN…………………...15

2.3.3 MỘT SỐ KỸ THUẬT CẢI THIỆN ẢNH NHỊ PHÂN…………………...18

2.4 NHẬN DẠNG ẢNH………………………………………………………………..18

2.4.1 NHẬN DẠNG DỰA VÀO PHÂN HOẠCH HÔNG GIAN…………….18

2.4.2 NHẬN DẠNG DỰA THEO CẤU TRÖC………………………………….21

2.4.3 NHẬN DẠNG DỰA TRÊN MẠNG NƠRON……………………………..21

CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………………...23

3.1. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT XỬ LÝ ẢNH…………………………………….23

3.1.1. TÁCH VÀ NHẬN DẠNG BIA BẮN RA KHỎI FRAME ẢNH………...24

3.1.2. SO SÁNH TƢƠNG QUAN ĐỂ TÌM VỊ TRÍ VẾT ĐẠN………………..29

3.1.3. MÔ HÌNH HÓA CÁC CUNG TRÕN/CUNG ELIP TÍNH ĐIỂM……..31

3.2. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN MỀM……………………………………..34

3.2.1 GIAO DIỆN TỔNG QUÁT………………………………………………..34

2

3.2.2 KHỐI NHẬP NGÀY THÁNG NẮM……………………………………..35

3.2.3 KHỐI HIỂN THỊ BIA BẮN………………………………………………36

3.2.4 KHỐI ĐIỀU KHIỂN VÀ TÍNH ĐIỂM…………………………………..36

3.2.5 KHỐI NHẬP THÔNG TIN NGƢỜI BẮN……………………………….37

3.2.6 KHỐI HIỂN THỊ KẾT QUẢ TÍNH ĐIỂM………………………………37

3.2.7 NÖT NHẤN LƢU FILE…………………………………………………...38

3.2.8 QUY TRÌNH VẬN HÀNH PHẦN MỀM CHO BÀI BẮN CỐ ĐỊNH….39

3.2.9 QUY TRÌNH VẬN HÀNH PHẦN MỀM CHO BÀI BẮN BIA ẨN/HIỆN39

3.3. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN CỨNG…………………………………..40

3.3.1 BẢN VẼ THIẾT KẾ MÔ HÌNH………………………………………….41

3.3.2 PHẦN CỨNG TỔNG QUÁT……………………………………………..42

3.3.3 KHUNG GẦM……………………………………………………………..43

3.3.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN………………………………………………………….44

3.3.5 BIA BẮN……………………………………………………………………47

3.3.6 CAMERA…………………………………………………………………..48

3.3.7 NGUỒN…………………………………………………………………….49

CHƢƠNG 4: ẾT QUẢ ĐỀ TÀI ………………………………………………………..50

4.1 TỔNG KẾT VỀ KẾT QUẢ ĐỀ TÀI…………………………………………...50

4.2. ĐÁNH GIÁ CÁC ẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC VÀ ẾT LUẬN…………………50

4.3 TÓM TẮT KẾT QUẢ…………………………………………………………...54

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………...55

3

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Bia bắn l loại thiết bị được sử dụng rất phổ biến. Trong c c cuộc thi bắn súng, nó được

sử dụng l m thiết bị đo độ chính x c cú bắn v dựa v o đó tính điểm cho người bắn. Đặc

biệt trong quân đội, bia bắn được sử dụng hằng ng y tại c c thao trường, dùng để cho quân

đội tập luyện khả n ng bắn súng, nó được tính điểm sau mỗi cú bắn để ước lượng khả n ng

bắn súng của mỗi người lính. Do đó, việc tính điểm diễn ra rất thường xuyên v lặp lại rất

nhiều lần trong mỗi buổi tập.

Trong điều kiện kinh tế nước ta hiện nay thì việc tính điểm sau mỗi cú bắn trên c c thao

trường của quân đội hầu hết được thực hiện một c ch thủ công, sau mỗi lần bắn cần có

người gi m s t di chuyển đến bia bắn v tính điểm một c ch thủ công. C ch tính điểm thủ

công n y có rất nhiều hạn chế:

- Người gi m s t cần di chuyển khoảng c ch xa để tính điểm.

- Thời gian trì hoãn giữa c c lần bắn lớn nên số lần bắn trong mỗi buổi tập không

nhiều.

- Vì điểm được tính dựa trên mắt người quan s t nên điểm tính được còn mang tính

chủ quan.

Trong c c Sư đo n lớn như Sư đo n BB5 thuộc quân khu 7 đặt tại Tây Ninh, do nhu cầu

tính điểm bia bắn rất cao nên Sư đo n đã cải tiến mô hình chấm điểm bằng c ch sử dụng hệ

thống camera quan s t để chụp ảnh bia bắn v tính điểm dựa trên ảnh chụp được.

Hình 1.1. Hệ thống camera quan s t được sử dụng tính điểm bia bắn tại Sư đo n

BB5.

Hệ thống tính điểm đang sử dụng tại Sư đo n BB5 có ưu điểm l giảm được việc gi m

s t di chuyển đến bia bắn để tính điểm. Tuy nhiên, hệ thống n y cũng cần tính điểm một

c ch thủ công v vẫn còn nhiều hạn chế:

- Cần có thời gian trì hoãn giữa c c lần bắn để người gi m s t quan s t trên m n hình

v tính điểm.

- Hệ thống sử dụng camera quan s t có kích thước lớn, vị trí đặt bắt buộc phải thẳng

h ng bia bắn nên chiếm tầm bắn, có thể bị đạn bắn trúng gây hư hỏng.

- Hệ thống camera quan s t cần sử dụng đầu thu v m y tính, gây tốn kém, cồng kềnh.

4

- Hệ thống yêu cầu nguồn điện lưới 22 v, điều n y l không khả thi tại c c thao trường

lớn không thể kéo điện lưới

- Vì điểm được tính từ người gi m s t quan s t trên m n hình nên điểm tính được

không được kh ch quan.

- Người bắn không thể biết điểm bắn của mình trực tiếp.

Với c c yêu cầu v nhược điểm của c c hệ thống tính điểm bia bắn hiện tại, đề t i đi v o

xây dựng hệ thống tính điểm tự động dựa trên xử lý ảnh, hệ thống tự động n y sẽ khắc phục

tất cả c c nhược điểm của hệ thống hiện hữu, đ p ứng yêu cầu thực tế trong cuộc sống đặc

biệt l trong lĩnh vực quốc phòng. Hệ thống sau khi xậy dựng xong sẽ được lắp đặt, vận

h nh tại Sư đo n BB5 v sẽ được nhân rộng, ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực quốc phòng.

Bia bắn được sử dụng tại c c thao trường l loại bia như hình 1.2, với c c vòng

tròn vòng elip, cung tròn cung elip đồng tâm quy định mức điểm bắn được tương ứng. Bên

trong bia bắn có khắc họa hình người với c c chi tiết m u sắc v hình th i kh c nhau. Loại

bia bắn n y phức tạp hơn nhiều so với loại bia được sử dụng trong c c cuộc thi – loại bia chỉ

chứa c c vòng tròn đồng tâm quy định mức điểm v không chứa khắc họa hình người.

Hình 1.2. Loại bia bắn được sử dụng tại c c thao trường: bia số 4, bia số 7 v bia số 8

2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

2.1MỤC TIÊU TỔNG QUÁT

Đề t i xây dựng hệ thống tính điểm bia bắn tự động. Hệ thống xử lý v tính điểm một

c ch tự động v ngay lập tức sau mỗi lần bắn. Hệ thống hoạt động trong mọi điều kiện môi

trường ban ng y, ban đêm, mưa, nắng, một c ch chính x c, nhanh chóng, kh ch quan. Điểm

sau khi tính to n tự động sẽ thông b o trên giao diện phần mềm, đồng thời lưu trên m y tính

dưới dạng file exel. Hệ thống sử dụng nguồn từ bộ lưu điện UPS thay cho điện lưới nên có

thể p dụng dễ d ng cho mọi thao trường. Kích thước hệ thống nhỏ gọn, đặt ở vị trí độc lập

v c ch xa bia bắn nên không ảnh hưởng đến tầm bắn. Hệ thống sau khi ho n th nh được

ứng dụng tính điểm tự động trên c c thao trường của Sư đo n BB5.

2.2MỤC TIÊU CỤ THỂ

C c mục tiêu cụ thể của hệ thống: