Đồ Án Xây dựng chương trình hỗ trợ giảng dạy môn xử lý ảnh

MỤCLỤC
MỞ ĐẦU 6
CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÍ THUYẾT. 8
I.1. GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ ẢNH 8
I.1.1. Tổng quan về một hệ thống xử lý ảnh. 8
I.1.2. Một số khái niệm 10
I.2. BIỂU DIỄN ẢNH 12
I.2.1. Biểu diễn màu. 12
I.2.1.1. Mô hình màu RGB 12
I.2.1.2. Mô hình màu CMY 13
I.2.1.3. Mô hình màu HSV 13
I.2.1.4. Mô hình ánh sáng. 13
I.2.2. Số hóa ảnh. 14
I.2.3. Các định dạng ảnh cơ bản trong xử lý ảnh. 15
I.2.3.1. Định dạng ảnh IMG 15
I.2.3.2. File ảnh PCX 15
I.2.3.3. File ảnh BMP. 16
I.2.3.4. Định dạng ảnh TIFF. 16
I.2.4. Một số phương pháp biểu diễn ảnh. 17
I.2.4.1. Mã loạt dài 17
I.2.4.2. Mã xích. 18
I.2.4.3. Mã tứ phân. 19
I.3. NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH 19
I.3.1. Cải thiện ảnh dùng toán tử điểm 19
I.3.1.1. Tăng độ tương phản. 20
I.3.1.2. Tách nhiễu và phân ngưỡng. 21
I.3.1.3. Biến đổi âm bản. 22
I.3.1.4. Cắt theo mức. 22
I.3.1.5. Trích chọn bít 24
I.3.1.6. Trừ ảnh. 25
I.3.1.7. Nén dải độ sáng. 25
I.3.2. Cải thiện ảnh dùng toán tử không gian. 26
I.3.2.1. Làm trơn nhiễu bằng lọc tuyến tính. 26
I.3.2.2. Làm trơn nhiễu bằng lọc phi tuyến: 28
I.4. BIẾN ĐỔI ẢNH 29
I.4.1. Biến đổi Fourrier-TF: khái niệm và công thức. 29
I.4.1.1. Không gian một chiều. 30
I.4.1.2. Không gian hai chiều. 30
I.4.2. Biến đổi Fourrier rời rạc – DFT. 30
I.4.2.1. DFT cho tín hiệu một chiều. 31
I.4.2.2. DFT cho tín hiệu hai chiều (ảnh số) 31
I.4.3. Biến đổi KL. 31
I.5. LÀM NỔI VÀ TÁCH ĐƯỜNG BIÊN ẢNH 34
I.5.1. Làm nổi đường biên ảnh qua bộ lọc FIR 34
I.5.2. Tách đường biên ảnh qua cách tiếp cận khoảng cách. 35
I.5.2.1. Toán tử Robert 35
I.5.2.2. Toán tử Sobel 36
I.5.2.3. Các mặt nạ gradient khép kín. 36
I.6. NHẬN DẠNG ẢNH 37
I.6.1. Mô hình tham số. 37
I.6.2. Mô hình cấu trúc: 38
I.7. NÉN DỮ LIỆU ẢNH 38
I.7.1. Các loại dư thừa dữ liệu. 38
I.7.1.1. Sự phân bố ký tự. 38
I.7.1.2. Những mẫu sử dụng tần suất 39
I.7.1.3. Độ dư thừa vị trí 39
I.7.2. Phân loại các phương pháp nén. 40
CHƯƠNG II. KHẢO SÁT HỆ THỐNG THỰC 42
II.1. Các chức năng hỗ trợ của máy tính trong quá trình dạy học. 42
II.1.1. Chức năng lưu trữ và xử lí thông tin. 42
II.1.2. Chức năng điều chỉnh hoạt động học tập. 42
II.1.3. Chức năng luyện tập và thực hành. 42
II.1.4. Chức năng minh hoạ và trực quan. 43
II.1.5. Chức năng hỗ trợ thiết kế. 43
II.1.6. Chức năng mô hình hoá và mô phỏng. 43
II.1.7. Chức năng liên lạc. 43
II.1.8. Chức năng đánh giá. 44
II.2. Các quan điểm thiết kế phần mềm theo hướng dạy học với sự giúp đỡ của máy tính 44
II.2.1. Các quan điểm có tính cổ điển. 44
II.2.2. Xây dựng các vi thế giới 44
II.2.3. Xây dựng hệ tác giả. 45
II.2.4. Xây dựng hệ chuyên gia. 45
II.3. Các dạng ứng dụng cụ thể của máy tính trong dạy học tin học. 45
II.4. Một số tiêu chuẩn để xây dựng phần mềm hỗ trợ dạy học. 46
II.4.1. Những tiêu chuẩn về phần cứng. 46
II.4.2. Những yêu cầu về mặt sư phạm 46
II.4.3. Yêu cầu về cách thể hiện. 46
II.5. Thực trạng về vấn đề giảng dạy ở các trường ĐH, CĐ hiện nay. 47
II.6. Những hạn chế của phương thức giảng dạy thông thường. 47
II.7. Những ưu điểm của việc sử dụng chương trình hỗ trợ giảng dạy. 48
II.8. So sánh chương trình hỗ trợ giảng dạy với giáo trình điện tử và các tài liệu PowerPoint 49
II.9. Tiềm năng của việc sử dụng chương trình hỗ trợ giảng dạy. 50
CHƯƠNG III. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 52
III.1. Sơ đồ môi trường. 52
III.2. Sơ đồ chức năng. 53
III.3. Mục đích yêu cầu của chương trình. 56
III.3.1. Mục đích chương trình. 56
III.3.2. Yêu cầu chương trình. 56
CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH 58
IV.1. Thiết kế nội dung. 58
IV.2. Thiết kế dữ liệu. 59
IV.3. Thiết kế các màn hình giao diện của phần mềm 60
IV.3.1. Giao diện chính: 61
IV.3.2. Giao diện Lý Thuyết: 63
IV.3.3. Giao diện Bài tập: 64
IV.3.4. Giao diện Ví dụ: 65
IV.3.5. Giao diện cập nhật, thay đổi nội dung bài giảng. 66
IV.4. Hướng dẫn sử dụng. 68
IV.5. Yêu cầu đối với chương trình. 70
KẾT LUẬN 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

MỞ ĐẦU Ngày nay, công nghệ thông tin là một phần tất yếu trong cuộc sống con người. Cùng với sự phát triển của xã hội và thời đại, công nghệ thông tin đã có ứng dụng và ảnh hưởng sâu sắc đến nhiều lĩnh vực đời sống. Nó phục vụ con người từ việc giải trí, kinh doanh, liên lạc cho đến những vấn đề phức tạp trong khoa học kỹ thuật. Càng ngày, thế giới càng cần ít thời gian cho sự gia tăng tốc độ phát triển khoa học kỹ thuật. Như vậy, với khả năng thu thập xử lý thông tin gần như vô hạn của máy tính điện tử hiện nay, có một câu hỏi đặt ra là: Con người phải làm gì với một khối tri thức khổng lồ và ngày càng tăng nhanh tới mức không thể tưởng tượng nổi với hình thức cung cấp vô cùng dễ dàng? Liệu con người có thểthích nghi được với thế giới thông tin bao quanh, và nếu được thì nhờ những công cụ và phương tiện nào?
Để trả lời cho câu hỏi này, không gì khác chúng ta thấy rõ ràng cần phải có một cuộc cách mạng trong giáo dục và đào tạo. Phát triển đồng bộ các cơ quan và tổ chức trường học cùng với các chương trình và trước hết là phương pháp đào tạo. Bởi vì chức năng của nhà trường bao giờ cũng là chuẩn bị con người cho việc đáp ứng những thay đổi của văn minh nhân loại.
Trong bối cảnh phát triển như hiện nay, nếu muốn nền giáo dục đáp ứng được đòi hỏi cấp thiết của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nếu muốn việc dạy học theo kịp cuộc sống, chúng ta nhất thiết phải cải cách phương pháp dạy học theo hướng vận dụng CNTT và các thiết bị dạy học hiện đại phát huy mạnh mẽ tư duy sáng tạo, kỹ năng thực hành và hứng thú học tập của học sinh để nâng cao chất lượng đào tạo.
Qua quá trình học tập tại Đại học Hàng Hải, em đã được các thầy giáo trong Khoa công nghệ thông tin tận tình chỉ bảo, cung cấp rất nhiều thông tin, những ý tưởng quan trọng trong việc làm đồ án tốt nghiệp. Được sự định hướng, tạo điều kiện của Khoa công nghệ thông tin và sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo KS. Nguyễn Văn Giang - Khoa Công nghệ thông tin – Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự, em đã lựa chọn đề tài “Xây dựng chương trình hỗ trợ giảng dạy môn học xử lý ảnh” làm đồ án tốt nghiệp cho mình.
Xuất phát từ ý tưởng dạy học bằng hình ảnh, em muốn xây dựng phần mềm mô phỏng tất cả các hiện tượng, sự vật có trong chương trình của các môn học nhằm hỗ trợ các giáo viên khi giảng dạy trên máy vi tính, có được các hình ảnh minh hoạ phục vụ việc giảng dạy một cách thực tế hơn, sinh động hơn. Một phương pháp giảng dạy mới “trực quan sinh động” và một phương pháp học mới “mắt thấy tai nghe”: đó là điều mà phần mềm này sẽ mang lại cho ngành giáo dục. Với phương pháp dạy và học này hứa hẹn sẽ nâng cao chất lượng nền giáo dục nước nhà.
Tuy nhiên do khả năng và điều kiện thời gian còn nhiều hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi nhiều sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp của các thầy giáo và tất cả mọi người quan tâm đến vấn đề này. Em xin cảm ơn các giáo viên trong Khoa công nghệ thông tin và đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Văn Giang đã chỉ bảo hướng dẫn tận tình, giúp em hoàn thành đồ án này.
Nội dung của báo cáo đồ án bao gồm có các chương sau:



Chương I: Cơ sở lý thuyết.
Chương II: Khảo sát hệ thống thực.
Chương III: Phân tích hệ thống.
Chương IV: Thiết kế và xây dựng chương trình.