Nghiên cứu trích chọn đặc trưng ứng dụng cho tìm kiếm từ trong ảnh tài liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

LÊ XUÂN LONG

NGHIÊN CỨU TRÍCH CHỌN ĐẶC TRƯNG

ỨNG DỤNG CHO TÌM KIẾM TỪ TRONG ẢNH TÀI LIỆU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

THÁI NGUYÊN - 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

LÊ XUÂN LONG

NGHIÊN CỨU TRÍCH CHỌN ĐẶC TRƯNG

ỨNG DỤNG CHO TÌM KIẾM TỪ TRONG ẢNH TÀI LIỆU

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 60 48 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Ngô Quốc Tạo

THÁI NGUYÊN - 2017

i

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn PGS.TS

Ngô Quốc Tạo, là người trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong quá

trình hình thành đề tài của luận văn.

Em xin trân thành cảm ơn tới tất cả các thầygiáo, cô giáo và Ban lãnh đạo trường

Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông Thái Nguyên đã đem tri thức và tâm

huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em và luôn luôn tạo

mọi điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt quá trình theo học tại trường.

Cám ơn đề tài Phòng thí nghiệm trọng điểm: " Nghiên cứu phương pháp

tra cứu ảnh dựa vào đa truy vấn" mã số PTNTĐ17.04 đã hỗ trợ trong thực

hiện luận văn.

Luận văn hoàn thành, ngoài sự cố gắng của bản thân còn có sự động viên, giúp

đỡ và kích lệ về tinh thần của bạn bè đồng nghiệp và gia đình giúp cho em vượt qua

những khó khăn trong thời gian thực hiện luận văn. Em xin trân thành cảm ơn tới tất cả

mọi người.

Học viên

Lê Xuân Long

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, với sự hỗ trợ từ

người hướng dẫn khoa học PGS.TS NGÔ QUỐC TẠO.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực. Việc sử dụng những dữ

liệu có trong luận văn được thu thập từ các nguồn thông tin khác nhau có ghi trong

phần tài liệu tham khảo.

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2017

Người cam đoan

Lê Xuân Long

iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN............................................................................................................ i

LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... ii

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

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................ vi

DANH MỤC HÌNH VẼ ......................................................................................... vii

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

1. Lý do chọn đề tài.....................................................................................................1

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...........................................................................1

3. Hướng nghiên cứu của đề tài ..................................................................................2

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................2

5. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRA CỨU ẢNH TÀI LIỆU..............................4

1.1. Tổng quan về tra cứu ảnh tài liệu.........................................................................4

1.1.1. Truy vấn người sử dụng ............................................................................6

1.1.2. Trích chọn đặc trưng ảnh ..........................................................................6

1.1.3. Đánh chỉ số nhiều chiều ............................................................................8

1.2. Một số khái niệm cơ bản trong xử lý ảnh ............................................................9

1.2.1. Ảnh đen trắng và ảnh màu ......................................................................13

1.2.2. Không gian màu ......................................................................................14

1.2.3. Phân tích ảnh...........................................................................................16

1.2.4.Tra cứu ảnh ..............................................................................................17

1.2.5. Nhận dạng ảnh.........................................................................................18

1.3. Tra cứu thông tin................................................................................................18

1.4. Những thách thức trong thiết kế và thực thi hệ thống tìm kiếm ảnh tài liệu .....19

1.4.1.Tốc độ tính toán .......................................................................................19

1.4.2.Các tài liệu kém chất lượng......................................................................19

1.4.3.Ngôn ngữ trong tài liệu ............................................................................19

iv

1.5. Hệ thống đề xuất ................................................................................................19

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ TÌM KIẾM TỪ TRONG ẢNH TÀI LIỆU

VÀ PHƯƠNG PHÁP TRÍCH CHỌN ĐẶC TRƯNG..........................................22

2.1.Tiền xử lý ảnh .....................................................................................................22

2.1.1.Nhiễu ảnh và lọc nhiễu.............................................................................22

2.1.2.Chuẩn hóa kích thước ảnh........................................................................23

2.1.3.Làm trơn biên chữ....................................................................................24

2.1.4.Làm đầy chữ.............................................................................................24

2.1.5.Làm mảnh chữ..........................................................................................24

2.1.6.Điều chỉnh độ nghiêng của văn bản .........................................................25

2.2.Các phương pháp trích chọn đặc trưng cơ bản cho ảnh tài liệu..........................25

2.3.Trích chọn đặc trưng ứng dụng cho tìm kiếm từ trong ảnh tài liệu ....................29

2.3.1.Chuyển ảnh xám.......................................................................................29

2.3.2. Ảnh nhị phân, nhị phân hóa với ngưỡng động........................................30

2.3.3.Một số thao tác trên ảnh nhị phân ............................................................34

2.3.3.1. Các lân cận của điểm ảnh( Image Neighbors) .....................................34

2.3.3.2.Gán nhãn các thành phần liên thông (CCL-Connected Components

Labeling ) ..........................................................................................................35

2.3.3.3.Phân đoạn từ trong ảnh tài liệu .............................................................41

2.3.3.4. Đặc trưng về vùng của đối tượng.........................................................43

2.3.3.5. Hình chữ nhật bao và các điểm cực trị.................................................47

2.3.3.6. Moment không gian .............................................................................48

2.3.3.7. Phép chiếu ............................................................................................50

2.4. Đối sánh những đặc trưng trong hệ thống đề xuất.............................................51

2.4.1. Tỉ lệ về chiều cao và chiều rộng (Width to Height Ratio)......................51

2.4.2. Mật độ vùng của từ (Word Area Density) ..............................................51

2.4.3. Điểm trọng tâm của từ ( Center of Gravity )...........................................51

2.4.4. Phép chiếu dọc (Vertical Projection) ......................................................52

2.4.5. Phép chiếu hình dạng trên và dưới (Top – Bottom Shape Projections)..55

v

2.4.6. Những đặc trưng phần bên trên và bên dưới của từ (Upper - Down Grid

Features )...........................................................................................................56

2.5. Thực hiện công việc đối sánh trong hệ thống đề xuất ...............................58

CHƯƠNG 3: ............................................................................................................61

CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM TÌM KIẾM TỪ TRONG ẢNH TÀI LIỆU

TRÊN CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÃ XÂY DỰNG ....................................................61

3.1.Môi trường cài đặt...............................................................................................61

3.2. Hệ thống mô tả chương trình thử nghiệm..........................................................61

3.3. Giao diện chính của chương trình tìm kiếm từ trong ảnh tài liệu ......................63

3.4. Một số kết quả....................................................................................................66

3.5. Đánh giá .............................................................................................................67

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................70

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

RGB Red, Green, Blue

CMY Cyan-Magenta-Yellow

CBIR Content Baased Image Retrieval

CSDL Cơ Sở Dữ Liệu