Tìm hiểu một số kỹ thuật phát hiện góc nghiêng văn bản và ứng dụng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hoàng Thị Vân Anh

TÌM HIỂU MỘT SỐ KỸ THUẬT

PHÁT HIỆN GÓC NGHIÊNG VĂN BẢN VÀ ỨNG DỤNG

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 60.48.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS NGÔ QUỐC TẠO

Thái Nguyên - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CẢM ƠN

Em xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Viện Công nghệ

thông tin, Khoa Công nghệ thông tin Đại học Thái Nguyên đã nhiệt tình giảng

dạy và hết lòng giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.

Luận văn được hoàn thành tại Khoa Công nghệ thông tin dưới sự hướng

dẫn của PGS.TS Ngô Quốc Tạo. Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu

sắc tới thầy.

Em cũng xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp phòng Khảo thí &

Đảm bảo chất lượng trường Đại học Hải Phòng đã tạo điều kiện giúp đỡ

trong quá trình hoàn thành luận văn này.

Sự quan tâm, giúp đỡ của gia đình và bạn bè, đặc biệt lớp Cao học K7

Khoa Công nghệ thông tin đã cổ vũ, động viên em trong suốt thời gian học

tập và thực hiện đề tài.

Mặc dù có nhiều cố gắng song luận văn không thể tránh khỏi những thiếu

sót, tác giả mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn.

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 11 năm 2010

Tác giả

Hoàng Thị Vân Anh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn “Tìm hiểu một số kỹ thuật phát hiện góc

nghiêng văn bản và ứng dụng” là do tôi tự tìm hiểu và đƣợc hoàn thành

dƣới sự hƣớng dẫn của thầy giáo PGS. TS Ngô Quốc Tạo.

i

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục ........................................................................................................ ..i

Danh mục các bảng ...................................................................................... iv

Danh mục các hình vẽ .................................................................................. iv

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

CHƢƠNG I.............................................................................................................3

TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ BÀI TOÁN PHÁT HIỆN..............................3

GÓC NGHIÊNG VĂN BẢN...................................................................................3

1.1. Xử lý ảnh và các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh. .......................................3

1.1.1. Xử lý ảnh là gì? ...............................................................................................3

Hình 1.2: Các giai đoạn trong xử lý ảnh ..................................................................3

1.1.2. Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh...............................................................4

1.1.2.1. Nắn chỉnh biến dạng.........................................................................5

1.1.2.2. Khử nhiễu ........................................................................................5

1.1.2.3. Chỉnh mức xám................................................................................5

1.1.2.4. Phân tích ảnh....................................................................................6

1.1.2.5. Nhận dạng ảnh .................................................................................6

1.1.2.6. Nén ảnh............................................................................................6

1.2. Bài toán phát hiện góc nghiêng văn bản ....................................................7

1.2.1. Giới thiệu bài toán phát hiện góc nghiêng văn bản...................................7

1.2.2. Biên và phƣơng pháp phát hiện biên.................................................................8

1.2.2.1 Biên của đối tƣợng ảnh...........................................................................8

1.2.2.2 Phƣơng pháp phát hiện biên trực tiếp ................................................9

1.2.2.3 Phƣơng pháp phát hiện biên gián tiếp..............................................11

1.2.2.4. Thuật toán dò biên tổng quát ..........................................................12

ii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

CHƢƠNG II..........................................................................................................15

MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÁT HIỆN GÓC NGHIÊNG VĂN BẢN .......................15

2.1 Biến đổi Hough .......................................................................................15

2.1.1 Đƣờng thẳng Hough ...........................................................................................15

2.1.2 Áp dụng biến đổi Hough xác định góc nghiêng văn bản .............................19

2.1.3 Thuật toán phát hiện góc nghiêng văn bản......................................................20

2.1.4 Chỉnh sửa góc nghiêng văn bản........................................................................22

2.2 Phƣơng pháp hình chiếu...............................................................................23

2.2.1 Thuật toán Postl....................................................................................................25

2.2.2 Thuật toán Baird ..................................................................................................25

2.2.3 Thuật toán Nakano ..............................................................................................26

2.3 Phép toán hình thái - Morphology ...............................................................26

2.3.1 Phƣơng pháp.........................................................................................................26

2.3.2 Bƣớc tiền xử lý.....................................................................................................28

2.4 Phƣơng pháp phân tích láng giềng................................................................35

2.4.1 Phƣơng pháp.........................................................................................................35

2.4.2 Thuật toán Yue Lu và Chew Lim Tan............................................................37

2.5 Phƣơng pháp đƣờng thẳng............................................................................38

2.5.1 Tƣ tƣởng thuật toán phát hiện góc nghiêng văn bản .....................................39

2.5.1.1 Chọn các miền xác định và các đối tƣợng........................................39

2.5.1.2 Lựa chọn các đối tƣợng...................................................................40

2.5.2 Bó cụm điểm chủ đạo.........................................................................................41

2.5.2.1 Định nghĩa ......................................................................................41

2.5.2.2 Phân cụm các điểm chủ đạo ............................................................42

2.5.3 Lựa chọn đƣờng cơ sở ........................................................................................42

2.5.3.1 Phân loại điểm chủ đạo ...................................................................42

2.5.3.2 Xác định đƣờng thẳng sử dụng phƣơng pháp bình phƣơng nhỏ nhất44

2.5.4 Thuật toán phát hiện góc nghiêng.....................................................................45

2.5.4.1 Thuật toán định hƣớng góc nghiêng đơn giản..................................45

2.5.4.2 Thuật toán chính .............................................................................46

2.5.5. Thuật toán sửa góc nghiêng..............................................................................47

2.5.5.1 Mô hình quét dòng văn bản .............................................................47

iii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.5.5.2 Thuật toán chỉnh sửa góc nghiêng ...................................................48

2.5.5.3 Kết quả thử nghiệm.........................................................................49

Bảng 1: Kết quả thực nghiệm của các phƣơng pháp phát hiện góc nghiêng ...........49

2.6 Một vài phƣơng pháp khác..................................................................................50

CHƢƠNG 3............................................................................................................51

NÂNG CAO TỐC ĐỘ VÀ CHẤT LƢỢNG...............................................................51

PHÁT HIỆN GÓC NGHIÊNG..................................................................................51

3.1 Xử lý ảnh có độ phân giải thấp...........................................................................51

3.2 Tự động xác định ngƣỡng phân loại....................................................................52

3.2.1. Mục đích và ý nghĩa việc dùng ngƣỡng. ........................................................52

3.2.2 Ý tƣởng xuất phát................................................................................................53

3.2.3 Phƣơng pháp thực hiện.......................................................................................53

3.3 Một vài trƣờng hợp ngoại lệ ..............................................................................56

CHƢƠNG 4............................................................................................................59

CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM........................................................................................59

4.1 Sơ đồ chức năng của chƣơng trình ...............................................................59

4.2. Thiết kế Menu.............................................................................................60

4.3. Giao diện chính của chƣơng trình................................................................61

KẾT LUẬN............................................................................................................62

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................64

iv

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Kết quả thực nghiệm của các phƣơng pháp phát hiện góc

nghiêng…………………………………………………………………........49

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Quá trình xử lý ảnh ....................................................................... 3

Hình 1.2: Các giai đoạn trong xử lý ảnh ....................................................... 3

Hình 1.3a ..................................................................................................... 7

Hình 1.3b ..................................................................................................... 7

Hình 1.4a: Các 4- láng giềng của điểm ảnh P .............................................. 11

Hình 1.4b: Các 8- láng giềng của điểm ảnh P.............................................. 11

Hình 1.5a.Chu tuyến ngoài........................................................................... 12

Hình 1.5b. Chu tuyến trong .......................................................................... 12

Hình 1.6: Chu tuyến trong và chu tuyến ngoài của một đối tƣợng ................ 12

Hình 1.7: Hƣớng các láng giềng của một điểm ảnh ...................................... 13

Hình 1.8a: Hƣớng xác định cặp vùng nền xuất phát .................................... 14

Hình 1.8b: Hƣớng xác định cặp vùng nền tiếp theo ..................................... 14

Hình 2.1: Biến đổi Hough cho đƣờng thẳng ................................................. 16

Hình 2.2: Tham số r – φ của đƣờng thẳng .................................................... 16

Hình 2.3: Biến đổi Hough trong không gian r- .......................................... 17

Hình 2.4: Các hình chữ nhật ngoại tiếp......................................................... 18

Hình 2.5 : Áp dụng biến đổi Hough phát hiện góc nghiêng văn.................... 19

Hình 2.6 Quay một điểm ảnh quanh gốc tọa độ............................................ 22

Hình 2.7 Hiện tƣợng rỗ ảnh sau khi quay ..................................................... 23

Hình 2.8 a Ảnh gốc ...................................................................................... 23

Hình 2.8b Ảnh bị nghiêng 50

........................................................................ 23

Hình 2.8 Phƣơng pháp hình chiếu đƣợc tính từ ảnh trong hình 2.8a, 2.8b .... 24