TÌM HIỂU về kỹ THUẬT NHẬN DẠNG BIỂN số XE

TÌM HI U V K THU T “NH N D NG BI N S XE” n Hữu Nghĩa1, Huỳnh Văn Được2, Ph m Qu c Toàn3 Nguy Huỳnh Thị Ngọc Hân4 Email: nhnghia2211@gmail.com quoctoan@gmail.com duoc5991@gmail.com ngochan@gmail.com Tóm Tắt: Báo cáo nhằm mục đích tìm hiểu toán giám sát, quản lý phương tiện giao thông cách tự động thông qua việc “Phát nhận dạng chữ, số biển số xe” Từ khóa: biển số xe, kỹ thuật nhận dạng, xử lý ảnh, tách kí tự, lộc GI I THI U: Ngày giới bên cạnh việc tăng tr ng kinh tế phát triển ngành khoa học kỹ thuật nói chung, mà ngành công nghiệp sản xuất ph ơng tiện giao thơng ngành có tốc độ phát triển cực nhanh Sự phát triển đ ợc thể rõ thông qua năm gần đây, ph ơng tiện giao thông ngày tăng cao đa dạng Tuy nhiên điều lại gây áp lực ng i quan cấp quản lý, làm cho công tác quản lý giám sát khó khăn Và vấn nạn Việt Nam Công tác quản lý ph ơng tiện giao thơng nói chung quản lý ôtô, xe máy vô phức tạp, nh phát hiện, xử phạt hành vi vi phạm giao thông, tốn nhiều th i gian công sức Để giảm nhân lực xử lý việc cơng tác quản lý, kiểm sốt ph ơng tiện giao thơng, giới đư nhanh chóng xây dựng hệ thống giám sát tự động ph ơng tiện giao thông Và hệ thống giám sát lấy biển số xe mục tiêu giám sát Hệ thống đư đ ợc sử dụng rộng rãi nhiên Việt Nam lĩnh vực mẻ Do nhóm chúng tơi chọn đề tài “ Tìm hiểu hệ thống nhận dạng biển số xe” với mục đích trợ giúp cho cơng tác giám sát, quản lý ph ơng tiện giao thông cách hiệu quả, dễ dàng nhanh chóng Phần cịn lại báo nh sau: Phần tìm hiều biển số xe Phần trình bày kỹ thuật xử lý ảnh Phần trình bày tách lấy kí tự Tiếp theo phần trình bày nhận dạng biển số xe Cuối phần kết luận TÌM HI U V BI N S XE: 2.1 Quy định v bi n s xe Vi t Nam: Việt Nam, biển kiểm soát xe giới (còn gọi biển số xe) biển gắn xe giới, đ ợc quan công an cấp mua xe chuyển nh ợng xe Biển số xe đ ợc làm hợp kim nhơm sắt, có dạng hình chữ nhật vng, có in số chữ cho biết: Vùng địa ph ơng quản lý, số cụ thể tra máy tính cịn cho biết danh tính ng i chủ hay đơn vị đư mua nó, th i gian mua phục vụ cho công tác an ninh Đặc biệt cịn có hình quốc huy dập Việt Nam [1] 2.2 Phân lo i bi n s xe:  Màu sắc:  Nền biển màu trắng, chữ màu đen thuộc s hữu cá nhân xe danh nghiệp Hình 1: Bi n s xe n n trắng chữ đen  Nền biển màu xanh d ơng, chữ màu trắng biển xe quan hành nghiệp (dân sự) Hình 2: Bi n s xe n n xanh chữ trắng  Nền biển màu đỏ, chữ màu trắng xe quân đội, xe doanh nghiệp quân đội Hình 3: Bi n s xe quân đ i  Nền biển màu vàng chữ trắng xe thuộc Bộ t lệnh Biên Phịng (ít gặp)  Nền biển màu vàng chữ đen xe giới chun dụng làm cơng trình  Biển xe dân , thuộc s hữu tổ chức, cá nhân, quan tỉnh, thành phố mang biển với số t ơng ứng tới quy định biển số tỉnh thành Hình 4: Bi n s xe 64 tỉnh, thành ph  Biển xe quan thuộc Bộ Quốc Phòng Hình 5: Bi n s xe Tổng Cục H u Cần  Theo quy định thông t 36/2010/TT-BCA Bộ Công An ban hành ngày 12 tháng 10 năm 2010, kể từ ngày tháng 12 năm 2010 biển số xe Việt Nam tăng từ bốn số lên năm số Hình 6: Bi n s xe s K THU T X LÝ : 3.1 X lý nh gì: Xử lý ảnh b ớc tiền đề cho nghiên cứu, thật chất nâng cao chất l ợng hình ảnh để cung cấp thông tin số liệu cho ứng dụng thị giác vào điều khiển Bắt đầu từ việc thu nhận hình ảnh từ thiết bị chuyên dụng gửi đến liệu máy tính Dữ liệu đ ợc tác động thơng qua thuật tốn t ơng ứng nhằm nâng cao chất l ợng ảnh để làm s cho việc nhận dạng [4] 3.2 Phương pháp x lý nh: 3.2.1- Kh nhi u: Có loại nhiễu trình thu nhận ảnh: • Nhiễu hệ thống: nhiễu có quy luật khử phép biến đổi • Nhiễu ngẫu nhiên: vết bẩn không rõ nguyên nhân → khắc phục phép lọc 3.2.2 Chỉnh mức xám: Nhằm khắc phục tính khơng đồng hệ thống gây Thơng th h ớng tiếp cận: ng có • Giảm số mức xám: Thực cách nhóm mức xám gần thành bó Tr ng hợp có mức xám chuyển ảnh đen trắng • Tăng số mức xám: Thực nội suy mức xám trung gian kỹ thuật nội suy Kỹ thuật nhằm tăng c ng độ mịn cho ảnh 3.2.3 S dụng b lọc:  Kỹ thuật lọc trung vị: Ý t ng: sử dụng cửa sổ lọc (ma trận 3x3) quét qua lần l ợt điểm ảnh ảnh đầu vào input Tại vị trí điểm ảnh lấy giá trị điểm ảnh t ơng ứng vùng 3x3 ảnh gốc lấp vào ma trận lọc sau xếp điểm ảnh cửa sổ theo thứ tự tăng dần, gán điểm ảnh nằm (trung vị) dãy giá trị điểm ảnh đư đ ợc xếp cho giá trị điểm ảnh xét ảnh đầu output Sơ l ợc ý t ng trên: Quét cửa sổ lọc – điền giá trị vào cửa sổ lọc Xử lý thành phần cửa sổ lọc L u lại thành phần gán cho output Sắp xếp tăng thành phần cửa sổ lọc  Kỹ thuật lọc trung bình: Ý t ng: T ơng tự nh kỹ thuật lọc trung vị, sử dụng cửa sổ lọc (ma trận 3x3) quét qua lần l ợt điểm ảnh ảnh đầu vào input Tại vị trí điểm ảnh lấy giá trị điểm ảnh t ơng ứng vùng 3x3 ảnh gốc lấp vào ma trận lọc Với hai b ớc: tính tổng thành phần cửa sổ lọc sau lấy tổng chia cho phần tử cửa sổ lọc Sơ l ợc ý t ng trên: Quét cửa sổ – điền giá trị cửa sổ lọc Gán giá trị trung bình cho ảnh đầu Xử lý thành phần cửa sổ lọc Tính giá trị trung bình thành phần cửa sổ lọc 3.2.4 Trích chọn đặc m:  Tuỳ theo mục đích nhận dạng mà chọn đối t ợng phù hợp  Đặc điểm không gian: Phân bố mức xám, xác suất, biên độ, điểm uốn v.v  Đặc điểm biến đổi: Thực lọc vùng (zonal filtering) Các vùng đ ợc gọi “mặt nạ đặc điểm” (feature mask) th ng khe hẹp với hình dạng khác (chữ nhật, tam giác, cung tròn v.v )  Đặc điểm biên đ ng biên: Đặc tr ng cho đ ng biên đối t ợng hữu ích việc trích chọn thuộc tính bất biến đ ợc dùng nhận dạng đối t ợng Có thể đ ợc trích chọn nh tốn tử gradient, tốn tử Laplace, tốn tử “chéo khơng” (zero crossing) …v.v Việc trích chọn hiệu đặc điểm giúp cho việc nhận dạng đối t ợng ảnh xác, với tốc độ tính tốn cao dung l ợng nhớ l u trữ giảm xuống Tách lấy kí tự : 4.1 Khái ni m: Tách thành ảnh đơn chứa kí tự từ ảnh vùng biển số đư thu đ ợc [2] 4.2 Các k thu t tách lấy kí tự:  Có nhiều kỹ thuật tách lấy kí tự :  Tách tĩnh  L ợng tử hóa vecto (vector quantization)  L ợc đồ chiếu ngang dọc (vertical and horizontal projection)  Mạng noron (neural network)  Trí tuệ nhân tạo (AI)  Hình thái học (Morphology) 4.3 Phương pháp hình thái học: Ph ơng pháp hình thái học: ký tự biển số đối t ợng có đặc điểm hình thái học cụ thể nh chiều cao, chiều rộng, tỉ lệ chiều…Biến đổi t ơng đối (nếu ảnh biển số đ ợc đ a kích cỡ) mà dựa vào ta tách đ ợc cụ thể ký tự Từ ta có thuật tốn tách kí tự từ ảnh xám biển số sau đây: Đ a ảnh xám biển số độ phân giải 160x210 sau thực xóa biên ảnh biển số Xác định ng ỡng xám để nhị phân ảnh biển số Khâu quan trọng định tính xác việc nhận dạng kí tự  Nghiên cứu đư chọn ng ỡng xám theo b ớc sau:  Nâng cao tính t ơng phản ảnh biển số thuật toán cân hóa l ợc đồ xám (histogram equalization)  Dùng thuật toán Otsu để xác định ng ỡng xám ảnh này, ng ỡng xám cần tìm Lọc nhiễu để loại bỏ bớt đối t ợng gán nhưn cho đối t ợng cịn lại Tách ký tự thơng qua đặc tính hình thái học, cụ thể là: pixel ≤ chiều rộng ≤ 45 pixel 45 pixel ≤ chiều cao ≤ 85 pixel  u điểm:  Không phụ thuộc vào độ nghiêng biển số  Không phụ thuộc vào nhiễu  Biển số khơng làm đ ợc nh ng nhận dạng xác  Nh ợc điểm: Phụ thuộc vào độ xác ảnh nhị phân có lấy hết đ ợc ảnh ký tự từ ảnh xám Nh n d ng bi n s xe: 5.1 Khái ni m: Kỹ thuật nhận dạng biển số xe hệ thống có khả thu nhận hình ảnh nh “đọc” “hiểu” biển số xe cách tự động [3] 5.2 Các phương pháp nh n d ng: Có nhiều ph ơng pháp nhận dạng:       Tách tĩnh L ợng từ hóa vecto L ợc đồ chiếu ngang dọc Mạng noron Trí tuệ nhân tạo Hình thái học… 5.3 Phương pháp nh n d ng s dụng m ng noron: Ph ơng pháp phổ biến để nhận dạng ký tự sử dụng mạng noron tức huấn luyện cho máy tính để nhận dạng ký tự Tuy nhiên số l ợng ký tự biển số không nhiều nên để đảm bảo tốc độ xử lý nghiên cứu sử dụng ph ơng pháp Hình thái học để giải khâu b i ký tự có đặc điểm hình thái đặc biệt phân biệt với chẳng hạn nh “0” có lỗ trống giữa, “8” có lỗ trống hay “X” đối xứng trục dọc ngang… Đặc biệt khâu đ ợc thực s xây dựng nhị phân tối u đặc điểm hình thái nên đảm bảo tính khoa học tính xác cao Từ thực tế thực hiện, nghiên cứu đ a thuật toán khâu nh sau:  Quan sát chọn đặc tính phân biệt ký tự để xây dựng ma trận đặc tính  Xây dựng nhị phân tối u từ ma trận đặc tính tập ký tự thu đ ợc từ b ớc tách ký tự  Quan sát nhị phân kiểm tra xem số đặc tính nh đư đủ để nhận dạng ch a, thiếu (d ) phải bổ sung (bỏ đi) quay lại b ớc  Tiến hành nhận dạng ký tự s nhị phân tối u tìm đ ợc  Qua tiến hành b ớc thuật toán trên, nghiên cứu đư sử dụng nhóm đặc tính để phân biệt ký tự chữ số ký tự chữ  Đối với chữ số: số điểm cắt dọc ½, tục dọc, trục ngang, số lỗ trịn, vị trí lỗ tròn  Đối với chữ cái: số lỗ tròn, m hay đóng trên, m d ới hay đ óng d ới,trục dọc, trục ngang, số điểm cắt dọc ½và số điểm cắt ng ang ½ K t lu n: Báo cáo đư trình bày cách hệ thống toán nhận dạng biển số xe h ớng giải s toán bản: Phát vùng chứa biển số xe toán nhận dạng chữ số vùng đ ợc phát Chúng hy vọng Việt Nam khơng xa, hệ thống đ ợc sử dụng nhiều, để hỗ trợ phần công tác giám sát, quản lý ph ơng tiện giao thông cách hiệu TÀI LI U THAM KH O [1] Biển xe giới Việt Nam Đ ợc Truy Lục Từ: https://vi.wikipedia.org/wiki/Bi%E1%BB%83n_xe_c%C6%A1_gi% E1%BB%9Bi_Vi%E1%BB%87t_Nam [25-12-2015] [2] Tự động nhận dạng biển số đăng ký xe ảnh chụp từ camera Đ ợc Truy Lục Từ: http://luanvan.co/luan-van/tu-dong-nhan-dang-bienso-dang-ky-xe-trong-anh-chup-tu-camera-17900/ [01-12-2015] [3] Tìm hiểu toán nhận dạng biển số xe Đ ợc Truy Lục Từ: http://doan.edu.vn/do-an/do-an-tim-hieu-bai-toan-nhan-dang-bienso-xe-31943/ [04-12-2015] [4] Xử lý ảnh Đ ợc Truy Lục Từ: http://pdaotao.duytan.edu.vn/uploads/Mark/giao%20trinh%20xu%20 ly%20anh.pdf [04-12-2015] 10 ... n s xe: 5.1 Khái ni m: Kỹ thuật nhận dạng biển số xe hệ thống có khả thu nhận hình ảnh nh “đọc” ? ?hiểu? ?? biển số xe cách tự động [3] 5.2 Các phương pháp nh n d ng: Có nhiều ph ơng pháp nhận dạng: ... v bi n s xe Vi t Nam: Việt Nam, biển kiểm soát xe giới (còn gọi biển số xe) biển gắn xe giới, đ ợc quan công an cấp mua xe chuyển nh ợng xe Biển số xe đ ợc làm hợp kim nhơm sắt, có dạng hình... điểm cắt dọc ½và số điểm cắt ng ang ½ K t lu n: Báo cáo đư trình bày cách hệ thống toán nhận dạng biển số xe h ớng giải s toán bản: Phát vùng chứa biển số xe toán nhận dạng chữ số vùng đ ợc phát