Transcript ทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง - คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา

นำเสนอโดย
หลักสูตรวิทยำศำสตรมหำบัณฑิต สำขำวิชำเทคโนโลยีสำรสนเทศ
คณะวิทยำศำสตร์ มหำวิทยำลัยบูรพำ
อำจำรย์ที่ปรึ กษำหลัก ผศ.ดร.กฤษณะ ชินสำร, อำจำรย์ที่ปรึ กษำร่ วม ผศ.ดร.สุ วรรณำ รัศมีขวัญ
แนวทางการนาเสนอ







ที่มาและความสาคัญของปัญหา
ความรู้พนื้ ฐานทีค่ วรรู้และความยากของปัญหา
วัตถุประสงค์ และประโยชน์ ทจี่ ะได้ รับ
ขอบเขตของการวิจัย
ทฤษฎีและงานวิจัยที่เกีย่ วข้ อง
วิธีการที่นาเสนอ
ผลการทดลอง
แนวทางการนาเสนอ
 สรุปผลการทดลอง
 ปัญหาทีพ่ บและข้ อเสนอแนะ
 งานทีจ่ ะพัฒนาต่ อไปในอนาคต
ทีม่ าและความสาคัญของปัญหา
ที่มาของปัญหา
จากงานวิจัยของ Michal Stec เรื่อง “Fast Creation of Realistic and
Efficient Free Path Network within a Simulation Model of a Shop Floor
and a Supply Chain System” อ้ างอิงจาก Proceedings of the 2006 Winter
Simulation Conference ได้ นาเสนอการสร้ างเครื อข่ ายที่รวดเร็ วและมี
ประสิ ทธิภาพสาหรับระบบจาลองภาพของพืน้ ทีผ่ ลิตและระบบห่ วงโซ่ อุปทาน
ทีม่ าและความสาคัญของปัญหา
ทั้งนี้ Michal Stec ได้ มีข้อเสนอแนะว่ าหากต้ องการให้ การจาลองภาพ
และการตัดสิ นใจมีความเสมือนจริ งมากขึ้น ควรนามิติของความสู งในแต่ ละ
เส้ นทางมาร่ วมพิจารณาในการหาเส้ นทางทีส่ ้ั นทีส่ ุ ดด้ วย
ทาให้ ผู้วิจัยสนใจที่จะศึกษาแผนที่ภูมิประเทศซึ่งเป็ นแผนที่ซึ่งสามารถ
ใช้ ระบุค่าระดับชั้นความสู งได้
ทีม่ าและความสาคัญของปัญหา
ความสาคัญของปัญหา
ปั ญหาการเลือกเส้ นทางเป็ นปั ญหาที่ได้ รับความสนใจมากในปั จ จุบัน
เพราะเกี่ยวข้ องกับค่ าใช้ จ่ายที่เป็ นต้ นทุนสาหรั บทุกองค์ กร หากสามารถเลือก
เส้ นทางที่ เ หมาะสมก็จ ะท าให้ ค่ า ใช้ จ่ า ยลดลงได้ แต่ วิ ธี ก ารเลื อ กเส้ นทางใน
ปัจจุบันยังมักใช้ ข้อมูลระยะทางเพียงอย่ างเดียว หากนามิติความสู งมาใช้ ร่วมใน
การพิจารณาย่ อมทาให้ การตัดสิ นใจมีประสิ ทธิภาพมากยิง่ ขึน้
ความรู้ พนื้ ฐานทีค่ วรรู้ และความยากของปัญหา
ความรู้ พนื้ ฐานทีค่ วรรู้
แผนทีภ่ ูมิประเทศ (Topographic Map) หมายถึง แผนทีซ่ ึ่งแสดงสภาพ
พืน้ ผิวโลก รู ปร่ างทัว่ ไป รวมทั้งความสู งตา่ ของพืน้ ดิน โดยใช้ เส้ นชั้นความสู ง
เส้ นชั้นความสู ง (Contour Line) หมายถึง เส้ นที่แสดงไว้ ในแผนที่ โดย
สมมุตใิ ห้ เป็ นเส้ นทีล่ ากผ่ านจุดทีม่ ีระดับความสู งเท่ ากันบนภูมิประเทศ
ความรู้ พนื้ ฐานทีค่ วรรู้ และความยากของปัญหา
ความยากของปัญหา
1. ข้ อมูลที่อยู่ในแผนที่ภูมิประเทศนั้นมีมากมายและปะปนอยู่ด้วยกัน การจะ
แยกเอาเฉพาะข้ อมูลทีต่ ้ องการจึงมีความยุ่งยาก
2. ภาพแผนที่ภูมิประเทศที่ได้ จากการกราดภาพมักมีปัญหาในเรื่ องของการ
แทนค่ าสี ทผี่ ดิ เพีย้ นอันเกิดมาจากการรวมแสงของเลนส์
3. ตัวเลขค่ าระดับชั้ นความสู งมีทิศทางการจัดวางที่แตกต่ างกันในแต่ ละส่ วน
ของแผนที่
4. ขนาดของตัวเลขมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดของภาพทั้งแผนที่
R (125) G (108) B (78)
R (179) G (149) B (123)
วัตถุประสงค์ และประโยชน์ ทจี่ ะได้ รับ
วัตถุประสงค์
• เพือ่ ศึกษาเทคนิคการประมวลผลภาพ สาหรับใช้ ในการพัฒนาขั้นตอนการ
เตรียมภาพ เพือ่ ให้ ได้ ภาพทีม่ ีเพียงเส้ นชั้นความสู งหลัก
• เพือ่ ศึกษาการจัดกลุ่มข้ อมูลแบบอาศัยความหนาแน่ น สาหรับใช้ ในการพัฒนา
ขั้นตอนการแยกรู ปภาพตัวเลขออกจากเส้ นชั้นความสู งหลัก
• เพือ่ ศึกษาการรู้ จาตัวเลข สาหรับใช้ ในการพัฒนาขั้นตอนการรู้จารู ปภาพตัว
เลขทีบ่ อกถึงค่ าระดับชั้นความสู ง ซึ่งมีทศิ ทางการแสดงตัวเลขไม่ แน่ นอน
• เพือ่ ให้ ผู้ทสี่ นใจสามารถนาแนวความคิดทีไ่ ด้ นาเสนอ ไปทาการพัฒนาหรือ
ประยุกต์ ใช้ ในงานวิจัยของตนเองต่ อไป
วัตถุประสงค์ และประโยชน์ ทจี่ ะได้ รับ
ประโยชน์ ที่จะได้ รับ
• ได้ ข้นั ตอนวิธีการรู้ จาตัวเลขเส้ นชั้นความสู งหลัก ซึ่งจะสามารถนาค่ าตัวเลขที่
ได้ ไปใช้ ในการระบุค่าระดับความสู งของเส้ นทางได้
• จากขั้นตอนวิธีที่พัฒนาขึ้นมา เมื่อพัฒนาต่ อไปจนถึงขั้นตอนการคานวณ
ระยะทางได้ แล้ ว จะทาให้ สามารถนาวิธีการทั้งหมดไปพัฒนาเป็ นระบบช่ วย
ตัดสิ นใจได้ ต่อไปในอนาคต
ขอบเขตของการวิจัย
ภาพแผนทีภ่ ูมิประเทศทีจ่ ะใช้ ในการคานวณจะต้ องมีลกั ษณะดังต่ อไปนี้
1. มาตราส่ วนขนาดไม่ เกิน 1: 50,000 และมีรายละเอียดส่ วนใหญ่ เป็ นเส้ นชั้ น
ความสู ง
2. ความละเอียดไม่ ต่ากว่ า 200 จุดต่ อนิว้ และเป็ นแผนที่ภูมิประเทศที่ซึ่งใช้ สี
และสั ญลักษณ์ ต่างๆ เป็ นไปตามหลักมาตรฐานสากล
3. สี ของเส้ นชั้ นความสู งหลักกับเส้ นชั้ นความสู งรองแตกต่ างกันและขนาด
ของตัวเลขที่ใช้ ระบุค่าชั้ นความสู งแต่ ละตัวจะต้ องมีขนาดใหญ่ กว่ าหรื อ
เท่ ากับ 16×13 จุดภาพ และมีขนาดของเส้ นกว้ างมากกว่ า 2 จุดภาพ
4. ตัวเลขแสดงค่ าระดับชั้ นความสู งในทิศทางที่เป็ นแนวเดียวกันกับเส้ นชั้ น
ความสู งอย่ างชั ดเจนและไม่ มีเส้ นชั้ นความสู งตัดผ่ านตัวเลขที่ระบุค่าชั้ น
ความสู ง และต้ องมีระยะห่ างจากเส้นชั้ นความสู งถึงตัวเลขอย่ างน้ อย 3
จุดภาพ
ทฤษฎีและงานวิจัยทีเ่ กี่ยวข้ อง
รู ปแบบของแผนทีท่ ไี่ ด้ จากการศึกษาวิจยั
1. แผนที่ภูมิประเทศที่มีสีของเส้ นชั้ นความสู งหลักและรองเหมือนกัน และ
มีขนาดของเส้ นเท่ ากันหรือใกล้เคียง
ทฤษฎีและงานวิจัยทีเ่ กี่ยวข้ อง
2. แผนทีภ่ ูมิประเทศทีม่ ีสีของเส้ นชั้นความสู งหลักและรองเหมือนกัน และมี
ขนาดของเส้ นแตกต่ างกันชัดเจน
ทฤษฎีและงานวิจัยทีเ่ กี่ยวข้ อง
3. แผนที่ภูมิประเทศที่มีสีของเส้ นชั้ นความสู งหลักและรองไม่ เหมือนกัน
และมีขนาดของเส้ นเท่ ากันหรือใกล้เคียง
ทฤษฎีและงานวิจัยทีเ่ กี่ยวข้ อง
4. แผนที่ภูมิประเทศที่มีสีของเส้ นชั้ นความสู งหลักและรองไม่ เหมือนกัน
และมีขนาดของเส้ นแตกต่ างกันชัดเจน
ทฤษฎีและงานวิจัยทีเ่ กี่ยวข้ อง
ทฤษฎีที่เกีย่ วข้ อง
 การประมวลผลภาพ
 การจัดกลุ่มข้ อมูล
 โครงข่ ายประสาทเทียม
ทฤษฎีและงานวิจัยทีเ่ กี่ยวข้ อง
งานวิจัยทีเ่ กีย่ วข้ อง
1. Michal Stec นำเสนอเรื่ อง “Fast Creation of Realistic and
Efficient Free Path Network within a Simulation Model of a
Shop Floor and a Supply Chain System จำก Proceedings of the
2006 Winter Simulation Conference, pp. 1531-1536.
2. Du Jinyang and Zhang Yumei นำเสนอเรื่ อง Automatic
Extraction of Contour Lines from Scanned Topographic Map
จำก Proceedings of the 2004 IEEE International Geoscience and
Remote Sensing Symposium, pp. 2886 – 2888.
ทฤษฎีและงานวิจัยทีเ่ กี่ยวข้ อง
3. Aria Pezeshk and Richard L. Tutwiler นำเสนอเรื่ อง Contour Line
Recognition & Extraction from Scanned Colour Maps Using
Dual Quantization of the Intensity จำก Proceedings of the SSIAI
2008, pp. 173-176.
4. Qixiang Ye, Wen Gao and A Wei Zeng นำเสนอเรื่ อง Color
Image Segmentation Using Density-Based Clustering จำก
Proceedings of the 2003 IEEE International Conference on
Acoustics, Speech & Signal Processing, pp.401-404.
วิธีการทีน่ าเสนอ
> 200 ppi
`
ภาพรวมขั้นตอนทั้งหมด
วิธีการทีน่ าเสนอ
RGB
1.1 ขั้นตอนการแยกภาพพืน้ หน้ า
1.2 ขั้นตอนการกู้คนื เส้ นชั้นความ
สู งหลัก
RGB
RGB
RGB
1. ขั้นตอนการเตรียมภาพ
RGB
วิธีการทีน่ าเสนอ
วิธีการวิเคราะห์ ฮิสโตแกรม
1.
นาข้ อมูลภาพพืน้ หน้ าเฉพาะที่มีความเข้ มแสง 1 – 254 ที่ได้ จากการพล็อตฮิสโตแกรมมา
แบ่ งกลุ่มโดยใช้ วธิ ีการของออตสุ เพือ่ แบ่ งกลุ่มจุดภาพมืด และกลุ่มจุดภาพสว่ างออกจากกัน
RED
GREEN
BLUE
2.
คัดเลือกเฉพาะกลุ่มจุ ดภาพมืดก่ อ น จากนั้ นให้ แยกจุ ดภาพที่ต้อ งการด้ วยการตรวจสอบ
อัตราส่ วนการผสมสี
วิธีการทีน่ าเสนอ
Eps
MinPts
1
2. ขั้นตอนการจัดกลุ่มข้ อมูลแบบอาศัยความหนาแน่ น
2.1 ขั้นตอนการหาค่ า Eps และค่ า MinPts
2.2 ขั้นตอนการจัดกลุ่มรอบที่ 1
2.3 ขั้นตอนการจัดกลุ่มรอบที่ 2
2
วิธีการทีน่ าเสนอ
3.ขั้นตอนการรู้ จาตัวเลข
3.1 ขั้นตอนการเตรียมภาพตัวเลข
3.2 ขั้นตอนการสอน
3.3 ขั้นตอนการหาคาตอบ
ผลการทดลอง
จากวิธีการที่นาเสนอไปแล้ วนั้น ผู้วิจัยได้ ทาการคัดเลือกภาพแผนที่ภูมิ
ประเทศเพือ่ ใช้ ในการทดลอง โดยจะเลือกใช้ เฉพาะภาพแผนที่แบบที่ 3 และ 4 คือ
แผนที่ภูมิประเทศที่มีสีของเส้ นชั้ นความสู งหลักและรองไม่ เหมือนกัน แต่ จะมี
ขนาดของเส้ นเท่ ากันหรือใกล้ เคียง หรือแตกต่ างกันชัดเจนก็ได้
1.1 ขั้นตอนการแยกภาพพืน้ หน้ า
1.2 ขั้นตอนการขั้นตอนการกู้คนื
เส้ นชั้นความสู งหลัก
เปรียบเทียบวิธีการวิเคราะห์ ฮิสโตแกรมและวิธีการแยกสี
ผลทีไ่ ด้ จากวิธีการทีน่ าเสนอ
เมื่อกาหนดสี แดงเป็ น 5 ถึง 150 สี เขียวเป็ น 5 ถึง 150 สี นา้ เงินเป็ น 5 ถึง 100
เมื่อกาหนดสี แดงเป็ น 5 ถึง 150 สี เขียวเป็ น 5 ถึง 150 สี นา้ เงินเป็ น 5 ถึง 100
เมื่อกาหนดสี แดงเป็ น 5 ถึง 150 สี เขียวเป็ น 5 ถึง 150 สี นา้ เงินเป็ น 5 ถึง 100
2. ขั้นตอนการจัดกลุ่มข้ อมูลแบบอาศัยความหนาแน่ น
การจัดกลุ่มในรอบที่ 1
การจัดกลุ่มในรอบที่ 2
3.ขั้นตอนการรู้ จาตัวเลข
3.1 ขัน้ ตอนการเตรี ยมภาพตัวเลข
3.2 ขั้นตอนการสอน
208x4
ผลการทดลอง
ตัวอย่ างข้ อมูลภาพสาหรับการสอน
ผลการทดลอง
ชุดข้ อมูลภาพสาหรับทดสอบการรู้ จา
(1)
(2)
(3)
(4)
ผลการทดลอง
3.3 ขั้นตอนการหาคาตอบ
ภาพที่
จานวนของ
ชุดตัวเลข
จานวน
ที่ถูกต้ อง
คิดเป็ น
ร้ อยละ
จานวนตัวเลข
ทั้งหมด
จานวน
ที่ถูกต้ อง
คิดเป็ น
ร้ อยละ
1
4
1
25
16
13
81.25
2
4
1
25
16
13
81.25
3
5
2
40
20
15
75
4
9
2
22.22
36
27
75
สรุปผลการทดลอง
จากผลการทดลองสามารถสรุปผลตามขั้นตอนหลักๆได้ ดังนี้
1. ขั้นตอนการเตรียมภาพ วิธีการทีผ่ ู้วจิ ัยได้ นาเสนอ สามารถแยกเส้ นชั้นความ
สู งหลักได้ ตามทีต่ ้ องการและได้ ผลทีด่ กี ว่ าวิธีการทีไ่ ด้ มีการนาเสนอไว้ แล้ ว
2. ขั้นตอนการจัดกลุ่มข้ อมู ลแบบอาศั ยความหนาแน่ น สามารถทาการแยก
กลุ่มข้ อมูลตัวเลขและเส้ นออกจากันได้
3. ขั้นตอนการรู้ จาตัวเลข สามารถรู้ จาตัวเลขได้ โดยมีเกณฑ์ ความถูกต้ องอยู่
ในระดับทีน่ ่ าพอใจ
ปัญหาทีพ่ บและข้ อเสนอแนะ
1. ปัญหา เนื่องจากใช้ การจัดกลุ่มข้ อมูลแบบอาศั ยความหนาแน่ น ดังนั้นจึงทา
ให้ ข้อมูลบางอย่ างที่มีความหนาแน่ นมากเหมือนกลุ่มตัวเลข ถูกจัดเข้ ามาอยู่
ในกลุ่มด้ วย
ข้ อเสนอแนะ ให้ ทาการตรวจสอบลักษณะของกลุ่มข้ อมู ลที่ไ ด้ จากการจั ด
กลุ่ม เพือ่ ให้ ได้ เฉพาะกลุ่มข้ อมูลทีเ่ หมือนกับกลุ่มตัวเลขเท่ านั้น
2. ปัญหา วิธีที่ใช้ ในการสกัดเส้ นชั้ นความสู งหลักยังเป็ นการใช้ ค่าขีดแบ่ งของ
ข้ อมูลทั้งภาพ (Global Threshold)
ข้ อเสนอแนะ ควรใช้ การหาขีดแบ่ งของแต่ ละพืน้ ที่ (Local Threshold)
ปัญหาทีพ่ บและข้ อเสนอแนะ
3.
4.
ปัญหา แผนที่ภูมิประเทศส่ วนใหญ่ แล้ วจะให้ ความเข้ มสี ของเส้ นชั้นความสู ง
หลักใกล้ เคียงกับสี ของเส้ นชั้นความสู งรอง
ปัญหา การประมวลผลใช้ เวลานาน เพราะใช้ ความละเอียดที่มากกว่ า 200 จุด
ต่ อนิว้ และต้ องใช้ การทดลองในการหาค่ า Eps และค่ า MinPts ทีเ่ หมาะสม
งานทีจ่ ะพัฒนาต่ อไปในอนาคต
1. พัฒนาปรั บปรุ งขั้นตอนวิธีการจัดกลุ่มข้ อมูล ให้ สามารถแยกกลุ่มข้ อมูลที่
เป็ นตัวเลขออกจากกลุ่มข้ อมูลทีม่ ีลกั ษณะคล้ ายตัวเลขได้
2. พัฒนาขั้นตอนการคานวณระยะทางตามสภาพภูมิประเทศจริ ง ซึ่งจะเป็ น
ขั้นตอนที่นาค่ าความสู งที่ได้ จากการรู้ จาของงานวิจัยนี้ ไปใช้ ในการคานวณ
ตามหลักการของตรีโกณมิตติ ่ อไป