Một thuật toán phát hiện bóng cứng với nguồn sáng song song
Trịnh Hiền Anh(1) ,Lê Thị Kim Nga(3) , Phạm Khắc Tuy(2) , Phạm Bá Mấy(1) ,Đỗ Văn Thiện(1)
1: Viện Công nghệ thông tin, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam ([email protected])
2: Đại học Công nghiệp Hà Nội
3: Đại học Quy Nhơn
Tóm tắt: Báo cáo này đề xuất một thuật toán phát hiện bóng của đối tượng trong ảnh. Bóng ở đây được hiểu
là hình chiếu của đối tượng trên một bề mặt nằm ngang với nguồn sáng là mặt trời. Thuật toán mà bài báo
đưa ra dựa vào việc phân tích hướng của nguồn sáng 3D trên các điểm bao ngoài của đối tượng, nhờ đó có thể
khoanh vùng được bóng của đối tượng.
Từ khóa: Shadow detection, light source, object detection…
1 Giới thiệu
Ánh sáng giúp ta quan sát được mọi sự vật và hiện tượng có trong tự nhiên. Khi ánh sáng chiếu đến vật thể, một phần ánh sáng được phản xạ lại mắt giúp ta quan sát được vật thể đó, một phần bị hút và một phần được chiếu tới mặt phẳng tạo thành bóng. Có thể nói, bóng là một thành phần không thể thiếu được của vật thể khi nhận được ánh sáng từ một nguồn sáng bất kỳ.
Có hai loại bóng là bóng cứng và bóng mềm:
– Bóng cứng được hình thành từ nguồn sáng trực tiếp và mạnh hơn nhiều lần các nguồn ánh sáng khác (nếu có). Bóng của đối tượng sẽ in lên đối tượng khác thành một vệt có màu xám đặc trưng, tối hẳn so với các vùng xung quanh.
– Trong khi, bóng mềm được hình thành từ nguồn sáng yếu hơn, có thể bị tán xạ và làm yếu đi. Bóng này có dạng mờ, tại đó ngoài cảm giác bóng ta có thể nhìn được hình dạng, màu sắc đối tượng mà bóng đã đè lên nhưng nhạt hơn so với khi không có bóng.
Phát hiện và khử bóng cho các đối tượng trong ảnh là một bài toán được đặt ra trong nhiều ứng dụng thực tế. Các phương pháp tập trung vào mô hình sự khác nhau về màu sắc, thống kê cường độ và các thuật toán gom cụm, phân lớp… Ví dụ, các tác giả từ Hungary [1] sử dụng phép phân tích và thống kê cường độ. Thuật toán tỏ ra hiệu quả trên ảnh có bóng cứng và cấu trúc đơn giản nhưng lại cho kết quả sai lệch với ảnh chứa nhiều vùng bóng. Với hướng tiếp cận khác [2], các tác giả đến từ Ấn Độ lại sử dụng mô hình suy giảm ba màu và thuật toán phân đoạn Watershed để phát hiện vùng bóng. Phương pháp này phù hợp cho các ảnh trình tự như trong video nhưng cũng không đạt được nhiều nhiều kết quả khả quan. Trong [3], họ lại sử dụng việc phân tích các đặc trưng trong ảnh và liên kết màu xám áp dụng cho ảnh cảnh quan đô thị. Cũng dựa trên sự tính toán về mật độ bóng từ ảnh thực, các tác giả [4] tính mật độ bóng(được định nghĩa bởi đo mức ánh sáng) trong ảnh. Do vậy, thuật toán hoạt động dựa trên ảnh ngoài trời và cấu trúc bóng đơn.
Bài báo này, nhóm tác giả đề xuất một thuật toán phát hiện bóng cứng của đối tượng trong bài toán giám sát giao thông đô thị.
Phần còn lại của bài báo được cấu trúc như sau: phần 2 giới thiệu một số khái niệm cơ bản, phần 3 giới thiệu thuật toán phát hiện bóng đối tượng với nguồn sáng song song, phần 4 trình bày các kết quả thực nghiệm và cuối cùng là kết luận về kỹ thuật đề xuất.
Địa chỉ xem toàn bộ bài báo: link
