Nghiên cứu kỹ thuật xử lý nhiễu, hiệu chỉnh ảnh nhị phân và ứng dụng cho phiếu thi trắc nghiệm

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

BÙI NGỌC HUY

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT XỬ LÝ NHIỄU,

HIỆU CHỈNH ẢNH NHỊ PHÂN VÀ ỨNG DỤNG CHO

PHIẾU THI TRẮC NGHIỆM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2013

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

BÙI NGỌC HUY

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT XỬ LÝ NHIỄU,

HIỆU CHỈNH ẢNH NHỊ PHÂN VÀ ỨNG DỤNG CHO

PHIẾU THI TRẮC NGHIỆM

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 60 48 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS NGÔ QUỐC TẠO

Thái Nguyên - 2013

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn “Nghiên cứu kỹ thuật xử lý nhiễu, hiệu chỉnh

ảnh nhị phân và ứng dụng cho phiếu thi trắc nghiệm” là công trình nghiên cứu

của tôi, có sự hỗ trợ từ Giáo viên hƣớng dẫn là PGS. TS. Ngô Quốc Tạo. Các

nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực và chƣa từng

đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào trƣớc đây.

Những số liệu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá đƣợc chính

tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi trong phần tài liệu tham khảo.

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính pháp lý quá trình nghiên cứu

khoa học của luận văn này.

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2013

Tác giả luận văn

Bùi Ngọc Huy

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/

ii

LỜI CẢM ƠN

Trƣớc tiên tôi bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến các Thầy, cô giáo đã

giảng dạy, hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu

hoàn thành luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Ngô Quốc Tạo - ngƣời đã trực tiếp

hƣớng dẫn và định hƣớng giúp tôi có thể nhanh chóng tiếp cận, nắm bắt kiến

thức và hoàn thành luận văn “Nghiên cứu kỹ thuật xử lý nhiễu, hiệu chỉnh ảnh

nhị phân và ứng dụng cho phiếu thi trắc nghiệm”.

Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Trƣờng Đại học Công nghệ

Thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên, Viện Công nghệ thông tin

đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới trƣờng Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng,

nơi tôi đang công tác đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình

học tập và làm việc tại trƣờng.

Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, quan

tâm, giúp đỡ tôi hoàn thành khóa học và luận văn.

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................i

LỜI CẢM ƠN.....................................................................................................ii

MỤC LỤC.........................................................................................................iii

DANH MỤC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN.................................. vi

MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1

Chƣơng 1: KHÁI QUÁT VỀ XỬ LÝ NHIỄU VÀ HIỆU CHỈNH ẢNH............ 3

1.1. Giới thiệu chung về xử lý ảnh................................................................ 3

1.1.1. Xử lý ảnh là gì? ............................................................................... 4

1.1.2. Các giai đoạn chính trong xử lý ảnh ............................................... 5

1.2. Khái quát quá trình xử lý nhiễu, hiệu chỉnh ảnh nhị phân và ứng dụng

cho phiếu thi trắc nghiệm........................................................................ 6

1.2.1. Giới thiệu chung.............................................................................. 6

1.2.2. Quá trình xử lý nhiễu và hiệu chỉnh ảnh......................................... 7

1.3. Một số khái niệm liên quan.................................................................... 8

1.3.1. Ảnh là gì? ........................................................................................ 8

1.3.2. Điểm ảnh (pixel element)................................................................ 8

1.3.3. Mức xám (Gray Level).................................................................... 9

1.3.4. Độ phân giải của ảnh....................................................................... 9

1.3.5. Phân loại ảnh................................................................................... 9

1.4. Kết luận chƣơng 1 ................................................................................ 11

Chƣơng 2: MỘT SỐ KỸ THUẬT XỬ LÝ NHIỄU VÀ HIỆU CHỈNH ẢNH .... 12

2.1. Các kỹ thuật tiền xử lý ......................................................................... 12

2.1.1 Giới thiệu chung............................................................................. 12

2.1.2 Tăng, giảm độ sáng ........................................................................ 13

2.1.3. Tăng, giảm độ tƣơng phản ............................................................ 13

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/

iv

2.1.4. Tách kênh mầu đỏ ......................................................................... 14

2.1.5. Chuyển ảnh xám............................................................................ 15

2.1.6. Nhị phân hóa ảnh bằng phân ngƣỡng ........................................... 16

2.2. Kỹ thuật nhận dạng form ..................................................................... 20

2.2.1. Đặt vấn đề ..................................................................................... 20

2.2.2. Nhận dạng các điểm định vị.......................................................... 22

2.3. Một số thuật toán xử lý nhiễu .............................................................. 24

2.3.1. Căn chỉnh độ lệnh trang ................................................................ 24

2.3.2. Phân vùng ô cần tô ........................................................................ 25

2.3.3. Nhận dạng ô cần tô........................................................................ 29

2.4. Một số kỹ thuật hiệu chỉnh ảnh............................................................ 33

2.4.1. Phép giãn nhị phân (Dilation)....................................................... 33

2.4.2. Phép co ảnh nhị phân (Erosion).................................................... 37

2.4.3. Phép mở ảnh (Opening), đóng ảnh (Closing)............................... 40

2.4.5. Làm đầy ô cần tô........................................................................... 45

2.5. Kết luận chƣơng 2 ............................................................................ 47

Chƣơng 3: CHƢƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM............................................ 49

3.1. Quá trình xử lý nhiễu và hiệu chỉnh ảnh.............................................. 49

3.1.1. Tách kênh màu đỏ ......................................................................... 49

3.1.2. Phân ngƣỡng ................................................................................. 49

3.1.3. Lọc nhiễu....................................................................................... 50

3.1.4. Căn chỉnh độ lệch.......................................................................... 50

3.1.5. Khoanh vùng đƣợc tô.................................................................... 51

3.1.6. Xác định điểm định vị................................................................... 51

3.1.7. Tách các vùng đƣợc tô .................................................................. 52

3.2. Chấm bài thi ......................................................................................... 52

3.3 Giới thiệu chƣơng trình......................................................................... 53

KẾT LUẬN...................................................................................................... 58