ĐỀ TÀI NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE

TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY IC M N Trong nh ng n m h c v a qua, em ã có d p làm quen tìm hi u mơn “X lí nh” qua s gi ng d y c a th y Ph m Thiên Duy Qua ó em ã c m nh n thêm nhi u u hay t môn h c Em ã ch n h ng x lí nh làm tài lu n v n tơt nghi p c a có d p tìm hi u, nghiên c u sâu h n v l nh v c c ng nh ng d ng a cơng ngh x lí nh th c ti n Trong gi i h n c a tài lu n v n khơng th khái qt h t t t c v n ng nh thu t toán gi i quy t cho t ng v n m t Vì v y khơng tránh kh i thi u sót q trình th c hi n R t mong s óng góp ý ki n c a quý th y cô b n bè Em xin chân thành cám n n Ban Giám hi u Tr ng i h c Tôn c Th ng Th y cô Khoa n– n t Th y Ph m Thiên Duy (Gi ng viên h ng d n) Sinh viên th c hi n ng Tu n SVTH: T NG TU N T t Trang TÀI: NH N D NG BI N S XE LÍ DO TH C HI N GVHD: Ths PH M THIÊN DUY TÀI Cùng v i s phát tri n c a khoa h c k thu t nhu c u i l i ngày t ng, s ng ph ng ti n giao thông ng ngày xu t hi n nhi u V i s l ng ph ng ti n giao thông l n cịn khơng ng ng t ng lên nh v y ã làm n y sinh nhi u n vi c ki m soát c ng nh qu n lý ph ng ti n gi i quy t v n nhu c u t áp d ng h th ng t ng M t nh ng h th ng nh v y h th ng t ng nh n d ng bi n s xe h th ng có kh n ng thu nh n hình nh c ng nh c hi u bi n s xe m t cách t ng t h th ng nh v y có th c s d ng r t nhi u ng d ng ch ng n nh : ki m soát vào sân bay, b n c ng, khu v c biên gi i c a kh u, tr m cân r a xe t ng hoàn tồn, bãi gi xe t ng, ki m sốt l u l ng giao thông hay ng d ng v an ninh nh tìm ki m xe m t c p… i s ph bi n c a xe máy ng ph n c ta, vi c x lí nh tài ã t p trung vào i t ng bi n s ng ký xe máy thu th p hình nh làm c d li u cho vi c x lí ây tài không m i nh ng em mong r ng cách gi i quy t v n c a óng góp thêm nhi u cho tốn nh n d ng bi n s xe SVTH: T NG TU N T Trang TÀI: NH N D NG BI N S XE CH GVHD: Ths PH M THIÊN DUY NG 1: TÌM HI U H TH NG NH N D NG BI N S XE H th ng cịn có tên g i qu c t nh : License Plate Recognition (LPR) Automatic Vehicle Identification (AVI) Car Plate Recognition (CPR) Automatic Number Plate Recognition (ANPR) Car Plate Reader (CPR) Optical Character Recognition (OCR) for Cars th ng nh n d ng bi n s xe y Hình nh thu nh n c t camera quan sát a qua m t thi t b có kh n ng “capture” hình nh (Frame Grabber) Sau ó a vào máy tính x lí d i s h tr c a ph n m m nh n d ng v i th vi n liên k t ng (*.dll) Hình nh sau x lí s liên k t v i m t kho c s d li u ghi nh n l i nh c ng nh i chi u v i d li u liên quan (tên ch ph ng ti n; ngày, gi qua tr m; thông tin m t c p n u có… ) Cu i s a quy t nh u n ( óng, m tr m) SVTH: T NG TU N T Trang TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY kh i h th ng nh n d ng bi n s xe: SVTH: T NG TU N T Trang TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY Ví d v q trình nh n d ng bi n s xe th c t : nh ch p ph ng ti n t camera nh ch p sau l c màu vàng c a bi n s SVTH: T NG TU N T Trang TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY Vùng nh ch a bi n s xe Xác SVTH: T NG TU N T nh góc nghiêng c a nh Trang TÀI: NH N D NG BI N S XE SVTH: T NG TU N T GVHD: Ths PH M THIÊN DUY Trang TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY nh a c p xám (Gray) nh sau qua b l c thích nghi nh nh phân (các SVTH: T NG TU N T m nh có giá tr ho c 1) Trang TÀI: NH N D NG BI N S XE SVTH: T NG TU N T GVHD: Ths PH M THIÊN DUY Trang TÀI: NH N D NG BI N S XE Phân n kí t dùng ph nh s sau SVTH: T NG TU N T GVHD: Ths PH M THIÊN DUY ng pháp “peaks to valleys” c làm gi n n Trang 10 TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY Nh n xét c tr ng tiêu bi u c a ph ng pháp tách bi n s xe s d ng tài a vào di n tích c a bi n s xe Bi n s xe ph i vùng nh có di n tích l n nh t l n nh t Bi n s xe thông th ng có ng vi n en bao quanh bi n s c ng c m giúp ta nh n d ng bi n s Ph ng pháp có th phát hi n c xác bi n s xe v i u ki n nh ngồi bi n s xe có th ch a thành ph n c nh v t xung quanh khác Các thành ph n khơng có t ng ph n q cao n u có khơng q g n ho c dính li n i bi n s xe Vì v y nh ch p bi n s xe t camera kho ng cách 2m, khơng t flash, khơng b q chói b i t ng ph n cao có th c trích tách t t ây ng yêu c u i v i ngo i c nh h n ch tác ng nhi u t bên ngồi Ch ng trình s dị tìm biên c a t t c i t ng nh, ng th i ghi nh n l i t a c a t ng m biên ó T ó ch ng trình s tính di n tích c a t ng i t ng (k c nhi u) b ng cách m t ng pixel N u nh ch p th a u ki n nh vùng bi n s xe s có di n tích l n nh t, k t h p v i t a có liên quan ã c ghi nh n, ta s tách c vùng ch a bi n s xe t nh ch p n ch c a tài: Trong trình th c hi n, tài ch m i gi i quy t t t ph n tách bi n s kí t m t s tr ng h p Ph n nh n d ng, tài xu t ph ng pháp nh n d ng ng hình Nh n d ng kí d a vào hình d ng c a kí t i chi u v i m u so sánh ã dùng th ph ng pháp m s pixel m i kí t tách nh ng s li u không tin c y Vì m t kiêu kí t s pixel m i l n th ng kê khác gi a ki u kí t v i s l ng pixel c ng g n b ng Không th av t s li u chu n c SVTH: T NG TU N T Trang 43 TÀI: NH N D NG BI N S XE PH L C CH GVHD: Ths PH M THIÊN DUY NG TRÌNH Các ch ng trình d i ây c vi t d a vào gi i thu t Giáo trình “Nh p mơn x lí nh s ” Khi x lí s li u ma tr n nh, c n quan tâm n ki u d li u a nh: nh RGB (double), nh a c p xám – gray (uint8), nh tr ng en BW – nh phân (logic) N u ki u d li u không phù h p, Matlab s báo l i (khơng hi n th nh c, khơng tính tốn c phép toán v t giá tr d li u cho phép) C n l u ý chuy n i ki u d li u phù h p Có th ki m tra u b ng cách xem a s Workspace a Matlab b n ch ng trình d i ây ã ch y t t, có th ch y th c i ti n thêm Ch ng trình tách biên Prewitt % BEGIN I = imread('circuit.tif'); imshow(I), title('Anh goc'); H1 = [-1 1; -2 2; -1 1]; H2 = [-1 -2 -1; 0 0; 1]; A = conv2(I,H1); B = conv2(I,H2); [a,b] = size(A); for i = : a for j = : b Y(i,j) = sqrt(A(i,j)^2 + B(i,j)^2); end end Z = uint8(Y); % chuy n t double sang uint8 figure, imshow(Z), title('Prewitt'); % END Ch ng trình mơ ph ng hàm nhân ch p conv2 Matlab ã có s n hàm nh ng ch ng trình vi t l i c th h n có th hi u c ph ng pháp th c hi n c a hàm conv2 (gi i thu t trang 49) % BEGIN I = [1 0; 1 0; 2 0; 1] % ma tr n nh ban u M = I; H = [1 1; 1 1; 1 1] % m t n nhân ch p dim = size(H) % kích th c m t n dim(1) : hàng ; dim(2) : c t [a,b] = size(I) % kick thuoc cua I (a : hàng, b : c t) G = rot90(H) % quay ma tr nn 90 [K,L] = size(G) % kíck th c c a G (K : hàng, L : c t) e=a+K-1 f=b+L-1 % kíck th c c a Y – ma tr n sau nhân ch p (e : hàng, f : c t) m=a % so hang n=b % so cot SVTH: T NG TU N T Trang 44 TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY %t o ng vi n for i = : (e - a) disp(' -') disp('i =') disp(i) z = zeros(1,n) % them hang voi so phan tu phu thuoc cot I = [z;I] % ghep hang moi vao phia tren ma tran I = [I;z] % ghep hang moi vao phia duoi ma tran z = zeros(m,1) % them cot voi so phan tu phu thuoc hang z = [z;0;0] % them so cho du so hang moi I = [z I] % ghep cot moi vao phia trai ma tran I = [I z] % ghep cot moi vao phia phai ma tran [m,n] = size(I) % kich thuoc ma tran moi end disp(' -') disp('nhan chap =') for i = : e for j = : f sum = 0; Lc = (dim(1)+1)/2; for k = : K for l = : L col = i – k + Lc; row = j – l + Lc; if (col ~= 0) & (col I = imread('coins.png'); >>figure(1), imshow(I); % Convert the image to a binary image bwtraceboundary and bwboundaries only work with binary images >>BW = im2bw(I); >>figure(2), imshow(BW); % Determine the row and column coordinates of a pixel on the border of the object you want to trace “bwboundary” uses this point as the starting location for the boundary tracing >>dim = size(BW); % kich thuoc ma tran – dim(1): hang, dim(2): cot >>col = round(dim(2)/2) - 90; % vi tri mac dinh, co the thay doi duoc >>row = min(find(BW(:,col))) % tim gia tri nho nhat theo cot % 4.Call “bwtraceboundary” to trace the boundary from the specified point As required arguments, you must specify a binary image, the row and column coordinates of the starting point and the direction of the first step >>boundary = bwtraceboundary(BW,[row, col],'N'); % 5.Display the original grayscale image and use the coordinates returned by bwtraceboundary to plot the border on the image >>hold on; >>plot(boundary(:,2),boundary(:,1),'g','LineWidth',3); % END % r : red % g : green % b : blue % c : cyan % m : magenta % y : yellow % k : black % w : white SVTH: T NG TU N T Trang 48 TÀI: NH N D NG BI N S XE Ví d : Ch ng trình nh n d ng nh % BEGIN % c nh >>I = imread('coins.png'); >>figure(1), imshow(I); GVHD: Ths PH M THIÊN DUY ng xu hinh tròn, xác nh s l ng it ng % i sang nh nh phân ( nh không qua trung gian nh xám nh g c ‘*.png’ nh xám) >>BW = im2bw(I); >>figure(2), imshow(BW); >>BW_filled = imfill(BW,'holes'); >>figure(3), imshow(BW_filled); % Phát hi n biên >>[B,L,N,A] = bwboundaries(BW_filled); % -% V màu làm n i b t ng biên bao quanh i t ng >>hold on; >>for k = : length(B) >> b = B{k}; >> plot(b(:,2),b(:,1),'g','LineWidth',3); >>end % -% Xác nh di n tích i t ng – có cách % Cách >>W = cell2mat(B(1,1)); % chuy n t m ng “cell” sang ma tr n “matrix” >>cot_min = min(W(:,1)); % t a góc c a i t ng >>cot_max = max(W(:,1)); >>hang_min = min(W(:,2)); >>hang_max = max(W(:,2)); >>demtrang = 0; % bi n dùng m di n tích ( m pixel tr ng) >>for i = cot_min : cot_max >> for j = hang_min : hang_max >> if BW_filled(i,j)==1 >> demtrang = demtrang+1; >> end >> end >>end >>demtrang % -% Cách % Xác nh s i t ng nh >>[labeled,numObjects] = bwlabel(BW_filled); >>graindata = regionprops(labeled,'basic'); SVTH: T NG TU N T Trang 49 TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY >>for i = : numObjects >> disp('i=') >> disp(i) >> graindata(i).Area >>end >>lonnhat = max([graindata.Area]) >>disp('vi tri phan tu :') >>biggrain = find([graindata.Area] == lonnhat) % END t qu mô ph ng demtrang = 2650 i=1, ans = 2650 i=2, ans = 1854 i=3, ans = 2678 i=4, ans = 1810 i=5, ans = 2751 i=6, ans = 2509 i=7, ans = 2592 i=8, ans = 2538 i=9, ans = 1891 i=10, ans = 1863 lonnhat = 2751 vi tri phan tu : biggrain =5 Nh n xét : C cách u cho k t qu nh v di n tích c a ng xu bên trái góc c a nh ( ng v i i = 1) 2650 Các k t qu khác di n tích c a ng xu cịn i (i = 2, 3, …, 10) ng xu th có di n tích l n nh t 2751 Cách ng n g n h n ch mu n xác nh s i t ng nh Cách c ng có tác d ng nh cách nh ng cho ta bi t thêm t a c a t ng pixel ng biên nh Nh v y ta có th trích tách i t ng nh n u bi t c c tr ng lien quan c a i t ng Có th tham kh o thêm ví d minh h a Matlab : Help – Demos – Toolboxes – Image Processing – Measuring Image Features/ Morphological Segmentation Help – Demos – Toolboxes – Image Acquisition Help – Contents – Image Processing Toolboxes/ Image Acquisition Toolboxes – Exemples SVTH: T NG TU N T Trang 50 TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY Bi n xe dân s Tên t nh/thành ph áp d ng 11 Cao B ng 12 ng S n 13 98 B c Giang 14 Qu ng Ninh 15 16 H i Phịng 17 Thái Bình 18 Nam nh 19 Phú Th 20 Thái Nguyên 21 Yên Bái 22 Tuyên Quang 23 Hà Giang 24 Lào Cai 25 Lai Châu 26 n La 27 n Biên 28 Hòa Bình 29,30,31,32 Hà N i 33 Hà Tây 34 i D ng 35 Ninh Bình 36 Thanh Hố 37 Ngh An 38 Hà T nh 43 N ng 47 kL k 48 k Nông 49 Lâm ng 50 n 59 TP H Chí Minh 60 ng Nai 61 Bình D ng SVTH: T NG TU N T 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 81 82 83 84 85 86 88 89 90 92 93 94 95 97 99 Tên t nh/thành ph áp d ng Long An Ti n Giang nh Long n Th ng Tháp An Giang Kiên Giang Cà Mau Tây Ninh n Tre Bà R a-V ng Tàu Qu ng Bình Qu ng Tr Th a Thiên-Hu Qu ng Ngãi Bình nh Phú Yên Khánh Hịa Gia Lai Kon Tum Sóc Tr ng Trà Vinh Ninh Thu n Bình Thu n nh Phúc ng Yên Hà Nam Qu ng Nam Bình Ph c c Liêu u Giang cK n c Ninh Trang 51 TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY Bi n xe c quan thu c B Qu c Phịng Kí hi u quan áp d ng Ghi AA Quân oàn A: Quân oàn AB Quân oàn AT Binh oàn 12 AD Quân oàn 4, Binh oàn C u Long BB binh B: Binh ch ng, B t l nh BC Binh ch ng cơng binh BH Binh ch ng hóa h c BS Binh oàn Tr ng S n BT t l nh thông tin liên l c BP t l nh pháo binh HB c vi n l c quân H: H c vi n HD c vi n k thu t quân s HC c vi n tr quân s HH c vi n quân y KA Quân khu K: Quân khu KB Quân khu KC Quân khu KD Quân khu KV Quân khu KP Quân khu KK Quân khu PA c i ngo i BQP PP Qu c Phòng QH Quân ch ng h i quân Q: Quân ch ng QK Qn ch ng phịng khơng khơng qn TC ng c c tr T: T ng c c TH ng c c h u c n TK T ng c c cơng nghi p qu c phịng TT ng c c k thu t TM t ng tham m u VT T ng công ty vi n thông quân i (Viettel) SVTH: T NG TU N T Trang 52 TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY Màu s c • • • • n bi n màu tr ng, ch màu en xe t nhân doanh nghi p t nhân n bi n màu xanh d ng, ch màu tr ng bi n xe c a c quan hành nghi p n bi n màu , ch màu tr ng xe quân i, xe c a doanh nghi p quân i n bi n màu vàng xe thu c b t l nh biên phịng (ít g p) Bi n s 80 Các c quan sau áp d ng: Các ban c a Trung ng ng n phòng Ch t ch n c n phòng Qu c h i n phịng Chính ph Cơng an Xe ph c v u viên Trung ng ng công tác t i Hà N i thành viên Chính ph Ngo i giao Vi n ki m sát nhân dân t i cao Toà án nhân dân t i cao 10 ài truy n hình Vi t Nam 11 ài ti ng nói Vi t Nam 12 Thông t n xã Vi t Nam 13 Báo nhân dân 14 Thanh tra Nhà n c 15 c vi n Chính tr qu c gia 16 Ban qu n lý L ng Ch t ch H Chí Minh, B o tàng, khu Di tích l ch s H Chí Minh 17 Trung tâm l u tr qu c gia 18 ban Dân s k ho ch hoá gia ình 19 ng cơng ty D u khí Vi t Nam 20 Các i s quán, t ch c qu c t nhân viên 21 Ng i n c ngồi 22 ban Ch ng khốn Nhà n c 23 c Hàng không dân d ng Vi t Nam 24 Ki m toán nhà n c SVTH: T NG TU N T Trang 53 TÀI: NH N D NG BI N S XE Bi n • GVHD: Ths PH M THIÊN DUY c bi t Bi n dành cho ng i n c ngoài: ký hi u NN (n c ngoài) ho c NG (ngo i giao) (ph i có s ng ý c a cán b cao c p nh t c a Vi t Nam cs ng ý c a i S quán n c ó) dãy s : o Hai ch s u: th hi n a m ng ký (t nh/thành) o Ba ch s ti p theo: mã n c (qu c t ch ng i ng ký) 011 Anh, 026 n , 041 Angiery, 061 B , 066 Ba Lan, 121 Cu ba, 156 Canada, 166 Cambodia, 191 c, 206 an M ch, 296 297 M , 301 Hà Lan,321 Iran, 331 Italia, 336 Ixrael, 346 Lào, 364 Áo, 376 Mi n n, 381 Mông C , 441 Nga, 446 Nh t, 456 New Zealand, 501 Úc, 506 Pháp, 521 Ph n Lan, 546 547 548 549 Các ch c Phi Chính Ph , 566 CH Séc, 581 Th y n, 601 Trung Qu c, 606 Thái Lan, 626 Th y S , 631 B c Hàn, 636 Hàn qu c, 691 Singapore, 731 Slovakia, 888 ài Loan) Ba ch s khác bên d i: s th t ng ký Các bi n A: xe c a Công an, C nh sát, xe c a UBND t nh thành ho c xe c a quan hành s nghi p, t ng ng v i t nh thành, ví d : 31A t c xe a Công an, C nh sát, xe c a UBND ho c xe c a c quan hành s nghi p t i (thu c) th ô Hà N i Bi n ngo i giao ho c n c ngồi có g ch m u ch y ngang hàng ch s th hi n m c cao h n c a m i dịng bi n ó (s c m xâm ph m dù b t c tình hu ng nào) o • • i Thành ph H Chí Minh Hi n nay, ch bi n s cho bi t qu n, huy n ng kí: Qu n T; Qu n 2, Qu n 9, Th c: X ; Qu n 3: F; Qu n 4, Qu n 7, Nhà Bè: Z, Qu n 5: H; Qu n 6: K; Qu n 8: L; Qu n 10: U; Qu n 11: M; Qu n Bình Tân, Bình Chánh: N; Qu n 12, Hóc Mơn, C Chi: Y; Qu n Tân Bình: P; Qu n Bình Th nh: S, Qu n Gò V p: V, Qu n Phú Nhu n: R SVTH: T NG TU N T Trang 54 TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY TÀI LI U THAM KH O Các sách giáo khoa Nh p mơn x lí nh s - L ng M nh Bá, Nguy n Thanh Th y Matlab ng d ng vi n thông – Ph m H ng Liên, ng Ng c Khoa, Tr n Thanh Ph ng Matlab ng d ng u n - Nguy n c Thành Tài li u m ng www.diendandientu.com www.dientuvietnam.net www.dspvietnam.com www.picvietnam.com www.google.com.vn Tài li u a help c a matlab Help/demos SVTH: T NG TU N T Trang 55 TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY CH NG 1: TÌM HI U H TH NG NH N D NG BI N S CH NG 2: GI I THI U V X XE LÝ NH VÀ MATLAB 13 2.1 Quá trình x lý nh 13 2.1.1 Thu nh n nh 14 2.1.2 Quá trình ti n x lý nh 14 2.1.3 Q trình phân tích nh 14 2.1.4 c tr ng c a nh 14 2.2 M t s khái ni m v nh s 14 2.2.1 C s v màu 14 2.2.2 nh RGB 14 2.2.3 nh tr ng en, nh a c p xám 15 2.2.4 Các nh d ng nh 17 2.3 Các ph ng pháp trình ti n x lý nh 17 2.3.1 Thay i t ng ph n 17 2.3.2 Cân b ng histogram 20 2.3.3 S d ng b l c 24 2.3.4 Các ph ng pháp phát hi n biên nh 25 2.4 Các t p l nh Matlab 27 2.4.1 Matlab v i phép tính ma tr n: 27 2.4.2 Giao ti p webcam 29 2.4.3 M t s hàm c l u nh: 30 2.4.4 T o giao di n ng i s d ng: 31 CH NG 3: CÁC QUÁ TRÌNH X XE 34 TÀI: 43 N CH C A PH L C CH LÍ NH N D NG BI N S NG TRÌNH 44 Ch ng trình tách biên Prewitt 44 Ch ng trình mơ ph ng hàm nhân ch p conv2 44 Ch ng trinh mô ph ng l c trung v medfilt2 46 Các lo i nhi u 47 Các b l c 47 Các ph t s ch ng pháp tách biên 47 ng trình trích ch n c tr ng nh: 48 Bi n xe c quan thu c B Qu c Phòng 52 SVTH: T NG TU N T Trang 56 TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY Màu s c 53 Bi n s 80 53 Bi n c bi t 54 i Thành ph H Chí Minh 54 TÀI LI U THAM KH O 55 SVTH: T NG TU N T Trang 57 ... bwlabel(BW_filled); >>graindata = regionprops(labeled,'basic'); SVTH: T NG TU N T Trang 49 TÀI: NH N D NG BI N S XE GVHD: Ths PH M THIÊN DUY >>for i = : numObjects >> disp('i=') >> disp(i) >> graindata(i).Area... disp('i=') >> disp(i) >> graindata(i).Area >>end >>lonnhat = max([graindata.Area]) >>disp('vi tri phan tu :') >>biggrain = find([graindata.Area] == lonnhat) % END t qu mô ph ng demtrang = 2650 i=1,