Xử lý ảnh với Arduino và Raspberry

Môn học xử lý ảnh đã và đang được đưa vào giảng dạy tại các trường chuyên ngành Điện-Điện tử. Hầu như sinh viên các ngành Điện tử, Viễn thông, Tự động hóa, Điện công nghiệp, Cơ điện tử… đều học môn học này để có cơ sở thiết kế các mạch điện tự động khống chế một quy trình liên quan đến xử lý ảnh nào đó. Xử lý ảnh có quan hệ chặt chẽ đến lĩnh vực xử lý ảnh số và thị giác máy tính đã và đang phát triển rất nhanh trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0 cả về chiều sâu lẫn chiều rộng.

Số lượng các ứng dụng trong lĩnh vực này cũng đang phát triển mạnh từ xử lý ảnh y sinh, nhận dạng khuôn mặt, cảm nhận từ xa (remote sensing), kiểm định công nghiệp đến xử lý tài liệu văn bản. Từ kỹ thuật nano đến cơ sở dữ liệu truyền thông đa phương tiện. Tự động hóa gắn liền với cảm biến giúp chúng ta có thể đo các thông số cần thiết như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, ánh sáng, sức căng, tốc độ, màu sắc, nhận dạng vật thể… từ đó phản hồi các thông số đo được về mạch điều khiển để cho ra tín hiệu điều khiển đáp ứng yêu cầu đề ra. Nếu trước đây việc học xử lý ảnh ngoài việc học lý thuyết, sinh viên và các học viên cao học thường sử dụng công cụ Matlab với các Tools chuyên dùng cho xử lý ảnh để lập trình giải quyết các vấn đề theo yêu cầu đề ra. Tuy nhiên, trong thực tế: Kết quả có được sau khi xử lý cần phải thông qua một bo mạch điện tử (thường là vi xử lý hay vi điều khiển) để điều khiển thì quá trình mới hoàn thiện. Các tài liệu giảng dạy xử lý ảnh thường rất khó hiểu và thiên về lý thuyết rất khô khan, phần thực hành ít được được đề cập đến, các giảng viên thường xem phần này như là bài tập. Nếu có thực hành tại xưởng thì chủ yếu là dùng phần mềm Matlab để giải quyết.

Việc kết hợp phần cứng với phần mềm sẽ là giải pháp toàn diện. Bộ phận điều khiển (phần cứng) thì tùy vào thời điểm mà có những thiết kế với các linh kiện khác nhau. Nếu trước đây các nhà thiết kế sử dụng các linh kiện rời như Op-Amp, vi điều khiển PIC, ARM… thì nay sử dụng các bo mạch chuyên dùng như Arduino, Intel Galileo, Raspberry, Beaglebone… Riêng lĩnh vực xử lý ảnh do xử lý nhiều đối tượng cả về âm thanh, hình ảnh (truyền thông đa phương tiện), dữ liệu liên quan đến IoT nên Raspberry chiếm ưu thế hơn so với các bo mạch hiện có.