Giám sát tắc nghẽn giao thông tự động với cách tiếp cận học máy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC & KỸ THUẬT MÁY TÍNH ——————– * ——————— LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GIÁM SÁT TẮC NGHẼN GIAO THÔNG TỰ ĐỘNG VỚI CÁCH TIẾP CẬN HỌC MÁY HỘI ĐỒNG: Khoa học máy tính GVHD: TS Nguyễn Đức Dũng GVPB: TS Nguyễn An Khương —o0o— SVTH1: Bùi Phi Long (1712001) SVTH2: Lê Hồng Dương (1710900) TP HỒ CHÍ MINH, 8/2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM -TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA: KH & KT Máy tính _ BỘ MƠN: KHMT _ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP Chú ý: Sinh viên phải dán tờ vào trang thuyết trình HỌ VÀ TÊN: Lê Hồng Dương _ MSSV: 1710900 _ HỌ VÀ TÊN: Bùi Phi Long MSSV: 1712001 _ HỌ VÀ TÊN: _ MSSV: NGÀNH: _ LỚP: Đầu đề luận án: Giám Sát Giao Thông Tự Động Với Cách Tiếp Cận Học Máy Nhiệm vụ đề tài (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): - Đề xuất giải pháp cụ thể cho việc giám sát tình hình giao thơng tuyến đường cụ thể - Xây dựng sở liệu đủ lớn đủ thông tin để phục vụ việc huấn luyện đánh giá kết đầu giải pháp đề xuất - Đề xuất giải pháp cho việc dự đốn tình hình tắc nghẽn tương lai dựa liệu giám sát - Hiện thực đánh giá kết Ngày giao nhiệm vụ luận án: 1/3/2021 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/6/2021 Họ tên giảng viên hướng dẫn: Phần hướng dẫn: 1) Nguyễn Đức Dũng 2) _ 3) _ Nội dung yêu cầu LVTN thông qua Bộ môn Ngày tháng năm CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN: Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: _ Ngày bảo vệ: _ Điểm tổng kết: Nơi lưu trữ luận án: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KH & KT MÁY TÍNH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc -Ngày 01 tháng 08 năm 2021 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LVTN (Dành cho người hướng dẫn/phản biện) Họ tên SV: Lê Hoàng Dương, Bùi Phi Long MSSV: 1710900, 1712001 Ngành (chuyên ngành): KHMT Đề tài: Giám Sát Giao Thông Tự Động Với Cách Tiếp Cận Học Máy Họ tên người hướng dẫn/phản biện: Nguyễn Đức Dũng Tổng quát thuyết minh: Số trang: Số chương: Số bảng số liệu Số hình vẽ: Số tài liệu tham khảo: Phần mềm tính toán: Hiện vật (sản phẩm) Tổng quát vẽ: - Số vẽ: Bản A1: Bản A2: Khổ khác: - Số vẽ vẽ tay Số vẽ máy tính: Những ưu điểm LVTN: Nhóm đề xuất giải pháp cho việc theo dõi giao thông Giải pháp bao gồm nhiều bước, bao gồm ước lượng mật độ phương tiện, vận tốc lưu thơng Nhóm đề xuất phương pháp dự đoán đánh giá tắc nghẽn Ngoài việc xây dựng đánh nhãn cho sở liệu giao thông phần quan trọng đề tài Những thiếu sót LVTN: Các đánh giá tắc nghẽn cần phân tích sâu hơn, cần chuyên gia góp ý phù hợp ước lượng Đề nghị: Được bảo vệ o Bổ sung thêm để bảo vệ o câu hỏi SV phải trả lời trước Hội đồng: a Không bảo vệ o b c 10 Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB): Giỏi Điểm: 10 /10 Ký tên (ghi rõ họ tên) Nguyễn Đức Dũng Lời cam đoan Chúng xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn thầy Nguyễn Đức Dũng Nội dung nghiên cứu kết trung thực chưa công bố trước Các số liệu sử dụng cho trình phân tích, nhận xét chúng tơi thu thập từ nhiều nguồn khác ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, chúng tơi có sử dụng số nhận xét, đánh giá số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác Tất có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận nào, chúng tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền chúng tơi gây q trình thực Lời ngỏ Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đức Dũng tận tình giúp đỡ, hướng dẫn định hướng chúng em để đưa định phù hợp cho luận văn Nhóm xin cảm ơn đến thầy cô trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy cô công tác Khoa Khoa học Kỹ thuật Máy Tính truyền đạt kiến thức quý báu xuyên suốt quãng thời gian học tập Tóm tắt nội dung Hiện vấn đề giao thông ngày trọng Với phát triển mơ hình học sâu, nhiều tốn khó khăn giao thơng trước giải Với tìm tịi nghiên cứu không ngừng nghỉ nhà nghiên cứu khắp giới, hiệu suất mơ hình học sâu ngày cải thiện Tắc nghẽn giao thông, vấn đề nan giải nhiều năm tốn có khả hỗ trợ giải áp dụng phương pháp, mơ hình trí tuệ nhân tạo Trong trình nghiên cứu đề xuất giải pháp Nhóm tìm hiểu cơng trình liên quan đến tốn tắc nghẽn giao thơng cơng bố, ngồi kiến thức liên quan hỗ trợ cho việc thu thập thông tin nhằm theo dõi dự đốn tình hình giao thơng Đồng thời, liệu giao thơng Việt Nam cịn hạn chế khơng đáp ứng đầy đủ nhu cầu nhóm Do đó, nhóm cố gắng thu thập xây dựng liệu riêng gồm nhiều thành phần hỗ trợ việc tối ưu giải pháp Mục lục Giới thiệu 1.1 Tổng quan đề tài 1.2 Động lực thúc đẩy 1.3 Thách thức cần giải 1.3.1 Đặt vấn đề 1.3.2 Thách thức 1.4 Mục tiêu 1.5 Cấu trúc luận văn Cơng trình liên quan 2.1 Dự đoán tắc nghẽn dựa vào GPS 2.1.1 Google 2.1.2 Quỹ đạo chuyển động GPS 2.1.3 Lợi hạn chế 2.2 Dự đoán tắc nghẽn số liệu đầu vào - đầu 2.2.1 Lợi nhược điểm 2.3 Phương pháp Thành phố Hồ Chí Minh ứng dụng 2.3.1 Lợi nhược điểm 2.4 Kết luận hướng tiếp cận 2.5 Cơng trình liên quan ước lượng tốc độ 2.5.1 Ước lượng tốc độ dựa chuỗi thời gian 2.6 Công trình liên quan xác định độ chiếm dụng 2.6.1 Ánh xạ hình ảnh từ 2D sang 3D 2.6.2 Xác định độ chiếm dụng phương pháp đếm đối tượng 2.6.3 Phương pháp đánh giá Kiến thức tảng 3.1 Mạng tích chập 3.2 Tích chập giãn nở 3.3 Phân phối Gauss 3.4 Intersection over Union 3.5 Mean Absolute Errors Metric 3.6 Grid Average Mean Absolute Error Metric 3.7 Transfer Learning 3.8 Data Augumentation 3.9 Kiến trúc VGG 3.9.1 Giới thiệu 3.9.2 Kiến trúc i 1 2 2 3 4 7 8 9 11 11 11 13 15 15 18 19 20 20 21 22 23 23 23 23 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.9.3 Đánh giá Bản đồ mật độ Kiến trúc YOLO Kiến trúc CSRNet Kiến trúc Deepsort[34] Kiến trúc LSTM Giải pháp 4.1 Tổng quan 4.2 Điều kiện tiên 4.2.1 Điều kiện môi trường 4.2.2 Phân nhóm đối tượng 4.2.3 Thông số camera 4.3 Tiêu chí tắc nghẽn 4.3.1 Chuyển đổi thông số đánh giá 4.3.2 Tiêu chí tắc nghẽn dựa cân điều hoà 4.4 Ước lượng tốc độ 4.4.1 Phương pháp phát đối tượng 4.4.2 Phương pháp trích xuất tốc độ 4.5 Xác định vùng quan tâm cục 4.6 Ước lượng tỉ lệ chiếm dụng mặt đường 4.6.1 Phương pháp 4.6.2 Đề xuất nhóm tốn ước lượng đám đơng 4.6.3 Mơ hình BNet ( Breadth Network for Crowd Measuring) 4.6.4 Mơ hình BNetv2 4.6.5 Ước lượng mật độ chiếm dụng 4.7 Dự báo tắc nghẽn 4.7.1 Giải pháp 4.7.2 Đánh giá hiệu mơ hình 4.8 Xây dựng sở liệu Thực nghiệm 5.1 Xây dựng liệu 5.1.1 Bộ liệu hình ảnh 5.1.2 Bộ liệu video 5.2 Tính tốn tốc độ 5.3 Ước lượng mật độ đám đông 5.3.1 Xây dựng liệu huấn luyện 5.3.2 Huấn luyện mơ hình BNet BNetv2 5.3.3 Kết 5.3.4 Kiểm thử chất lượng BNet 5.4 Kết giám sát tắc nghẽn 5.4.1 Giám sát dựa số tắc nghẽn 5.4.2 Dữ liệu có độ biến động lớn 5.4.3 Dữ liệu có tính ổn định 5.4.4 Chênh lệch số tắc nghẽn hai chiều đường 5.5 dự báo tắc nghẽn 5.6 Tổng kết 25 25 26 31 33 35 36 36 37 37 37 37 40 40 41 41 41 42 42 43 43 44 45 46 47 47 47 48 49 51 51 51 56 57 57 58 60 61 63 64 64 65 66 68 70 72 Tổng kết 6.1 Tổng quan 6.2 Đóng góp 6.3 Khó khăn 6.4 Hướng phát triển 73 73 73 74 74 Danh sách bảng 3.1 3.2 Số lượng tham số (đơn vị hàng triệu) Hiệu suất CSRNet 24 32 5.1 5.2 5.3 Kết ước lượng đám đông liệu chất lượng thấp Kết ước lượng đám đông liệu chất lượng cao Kết ước lượng đám đông liệu tổng hợp 62 62 62 iv ... Đầu đề luận án: Giám Sát Giao Thông Tự Động Với Cách Tiếp Cận Học Máy Nhiệm vụ đề tài (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): - Đề xuất giải pháp cụ thể cho việc giám sát tình hình giao thơng tuyến... Bùi Phi Long MSSV: 1710900, 1712001 Ngành (chuyên ngành): KHMT Đề tài: Giám Sát Giao Thông Tự Động Với Cách Tiếp Cận Học Máy Họ tên người hướng dẫn/phản biện: Nguyễn Đức Dũng Tổng quát thuyết... Giao lộ với chất lượng hình ảnh thấp Dữ liệu giám sát tuyến đường biến động mạnh Dữ liệu giám sát tuyến đường biến động mạnh Dữ liệu giám sát tuyến đường biến động mạnh Dữ liệu giám