0877 nghiên cứu một số kỹ thuật xử lý ảnh phục vụ bài toán đếm phương tiện giao thông trên đường luận văn tốt nghiệp

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƢỜNGĐẠIHỌCQUYNHƠN VÕTHANHHỒNG NGHIÊNCỨUMỘTSỐKỸTHUẬTXỬLÝẢNHPHỤCV ỤBÀITỐNĐẾMPHƢƠNGTIỆN GIAOTHƠNGTRÊNĐƢỜNG Chun ngành: Khoa học máy tínhMãsố:8480101 Ngƣờihƣớngdẫn:TS.NGUYỄNTHANHBÌNH LỜICAMĐOAN Tơixin camđoan: - Nhữngnộidungtrongluậnvănvớiđềtài:“Nghiêncứumộtsốkỹthuậtxửlýảnhphục vụ tốn đếm phương tiện giao thơng đường”là dobảnthântơithựchiệndƣớisựgiúpđỡ,hƣớngdẫntrựctiếpcủaTiếnsĩNguyễnThanh Bình giảngviênKhoaCôngnghệthôngtin,TrƣờngĐạihọcQuyNhơn - Mọi tham khảo dùng luận văn đƣợc trích dẫn rõ ràng vàtrungthực tên tác giả,têncơngtrình,thời gian,địađiểmcơngbố - Các số liệu, kết thực nghiệm đƣợc trình bày luận văn hồntồntrungthựcdựatrênkhảosátvàchođếnnaychƣatừngđƣợccơngbốhayxuấtbảndƣớibấtkỳhìnhthứcnàokhác Nhữngtƣliệuthamkhảođƣợcsửdụng trongluậnvăncó nguồngốcvà tríchdẫnrõràng,đầyđủ - Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo tơi xin chịu hồntồntrách nhiệmtrƣớcHộiđồng BìnhĐịnh,ngày20tháng09năm2021 Họcviên VõThanhHồng LỜICẢMƠN Để hồn thành luận văn này, tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hƣớngdẫn Tiến sĩ Nguyễn Thanh Bình - giảng viên Khoa Cơng nghệ thơng tin,Trƣờng Đại học Quy Nhơn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy sựhƣớngdẫntậntình, đầytráchnhiệmtrongqtrìnhtìmhiểu,nghiêncứuvàthựchiệnhồnthànhtốtđề tàinày Bên cạnh đó, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến Ban lãnh đạo Trƣờng Đạihọc Quy Nhơn, Khoa công nghệ thơng tin, Phịng Đào tạo Sau đại học tậntìnhđộng viên,tạođiều kiện giúpđỡtôi trongthời gian họctập,làmluận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ngƣời thân gia đình,bạn bè đồng nghiệp quan tâm, động viên giúp đỡ tơi suốtthờigianhọctậpvànghiêncứu Kính chúc quý Thầy, Cô bạn học viên lớp cao học ngànhKhoahọc máytính khóa 22sứckhỏe,hạnhphúcvàthànhđạt Xinchânthànhcảmơn! BìnhĐịnh,ngày17tháng9năm2021 Học viên VõThanhHồng MỤCLỤC LỜI CAM ĐOANLỜICẢM ƠN DANHMỤCHÌNHẢNH MỞĐẦU CHƢƠNG1: T Ổ N G Q U A N V Ề H Ệ T H ỐN GG I Á M S ÁT T Ự Đ Ộ N G VÀ PH ÁTHIỆNPHƢƠNGTIỆNGIAOTHÔNGTRÊNĐƢỜNG .4 1.1 Tổngquan vềhệthốnggiámsát tựđộng 1.1.1 Hệthốngcameragiátsáttựđộng 1.1.2 Dữliệu video 1.1.2.1 Kháiquát vềxửlý ảnh vàxửlý dữliệu video 1.1.2.2 Khái niệmvideo 1.2 Bàitốnpháthiệnvàphânlớpphƣơngtiệngiaothơng 1.2.1 Pháthiệnđốitƣợng 1.2.2 Pháthiệnđốitƣợngchuyểnđộng 10 1.2.3 Nhậndạngđốitƣợng .11 1.3 Mộtsốtiếpcậnpháthiệnvàphânlớpphƣơngtiệngiaothông .11 1.3.1 Tiếpcậndựatrên Optical Flow 12 1.3.2 Tiếpcậndựa trừảnh 13 1.3.3 Mơhìnhhệthốngpháthiệnvàđếmphƣơngtiệngiaothơng 16 1.4 Mộtsố ứngdụng 17 1.4.1 Giámsátbãi đậuxe 17 MỤCLỤC 1.4.2 Giámsát giaothông trênđƣờng 19 1.5 Kếtluận chƣơng1 20 CHƢƠNG2:ĐẾMPHƢƠNGTIỆNGIAOTHÔNGTRÊNĐƢỜNG 21 2.1 Giới thiệu 21 2.2 Xácđịnhphƣơngtiện giao thông 22 2.2.1 PháthiệnphƣơngtiệngiaothơngdựavàomơhìnhtrộnGauss 22 2.2.2 Tốiƣu vùngquan tâmROI(Region ofInterest) .24 2.2.3 Kỹthuậtphântíchkhối (BlobAnalysis) 25 2.3 Phântíchvàđánhgiá kỹthuật 30 2.4 Kếtluận chƣơng2 30 CHƢƠNG3:CHƢƠNGTRÌNHTHỬNGHIỆM 31 3.1 Bài tốn đếmphƣơngtiệngiaothơng .31 3.2 Phântíchucầuvàlựa chọncơngcụ 32 3.3 Xâydựng chƣơng trìnhthửnghiệm .34 3.3.1 Thunhận ảnhvàtiềnxửlýảnh 34 3.3.2 Khởi tạovàcậpnhật ảnhnền 34 3.3.3 Modulepháthiệnchuyểnđộng 36 3.3.4 Đếmphƣơngtiện 38 3.4 Phântíchkếtquảthửnghiệm 43 3.5 Kếtluận chƣơng3 44 KẾTLUẬN 45 DANHMỤC TÀILIỆUTHAMKHẢO 47 MỤCLỤC QUYẾTĐỊNHGIAOĐỀTÀILUẬNVĂNTHẠCSĨ(BẢNSAO) DANHMỤCHÌNHẢNH Hình 1.1.Ảnhvà điểmảnh Hình1.2.Độphân giải Hình1.3.Khung hình Hình1.4.Phépchiếuphốicảnhcủamộtđoạnthẳng Hình1.5.Mơhìnhxửlýtrongbàitốnpháthiệnđốitƣợngchuyểnđộng 10 Hình1.6.HìnhảnhcácxevàphƣơngphápOpticalFlow 13 Hình 1.7 Quytrìnhtrừnền .15 Hình1.8.Cácbƣớcthựchiệnquytrìnhđếmphƣơngtiệngiaothơng 17 Hình1.9.Quytrìnhnhậndạngvàđếmphƣơngtiệngiaothơng 17 Hình 10.Mơhìnhgiámsát bãiđậuxe .18 Hình1.11.Giámsátphƣơngtiệngiaothơngtrênđƣờng 19 Hình2.1.ROIxửlýtrƣớckhipháthiệnxe 25 Hình2.2.Qtrìnhphântíchblobtrongpháthiệnxe 26 Hình2.3.MơhìnhtíchhợpGMM,tốiƣuROI,phântíchBlobtrongxácđịnhp hƣơngtiệngiaothơng 27 Hình2.4.ĐiềuchỉnhlƣợcđồROIbằngphântíchblob 28 Hình2.5.ROItrongmột hình ảnh 29 Hình 3.1.Mơhìnhkịch bảnthửnghiệm .33 Hình 3.2.Kết quảtiền xửlýảnh 34 Hình3.3.Khởitạo vàcậpnhật ảnhnền 36 Hình3.4.Tínhmặtnạchuyểnđộng .38 Hình3.5.Kếtquảnhậndạngvàđếmphƣơngtiệngiaothơng 39 Hình3.6.Trƣờnghợpkhơngpháthiệnxelàxekhơngdichuyểnhoặc đứngn qlâu 40 Hình3.7.Trƣờnghợpkhơngpháthiệnxevìqxasovớicameraquansát40 Hình 3.8.Giaodiệnkhởiđộng chƣơng trình .41 Hình Nútchọnfilevideotrênổcứng 41 Hình 10.Giao diệnchọn filevideo trênổcứng 42 Hình 11.NútProcessđểthựchiệnxửlý 42 Hình 12.Sốliệunhậndạngvàđếmxe .44 MỞĐẦU Lýdochọnđềtài Nghiên cứu hệ thống giám sát tự động chủ đềđƣợc quan tâm lĩnh vực xử lý ảnh thị giác máy tính, với mục đíchnhằm trích xuất cách hiệu thơng tin hữu ích từ số lƣợnglớn video thu đƣợc từ camera giám sát cách tự động phát hiện,theo dõi, nhận biết, phân tích đối tƣợng đƣợc giám sát Phát hiện, phânloại phƣơng tiện giao thông đƣờng toán quantrọngtronglĩnhvựcgiámsát tựđộngdƣớisựhỗtrợcủacamera Trong năm gần đây, nghiên cứu xử lý ảnh thị giác máy đãđạtđƣợcnhiềuthànhtựuvàtiếnbộvƣợtbậc Trongđó,bàitốntựđộngnhậndạngxeđãđƣợc phổbiếnrộngrãi,sửdụngtrongcáchệthốnggiámsáttựđộng, hệ thống giao thơng thơng minh Vấn đề đƣợc nhà nghiêncứu quan tâm từ thập kỷ trƣớc với tiến kỹ thuật số cơng nghệxửlýhìnhảnhvàtínhtốnhiệunăngcao.Nhiềuhƣớngtiếpcậnđƣợcđềxuấtvà nghiên cứu,songcácthuậttốnxửlýảnhđểpháthiệnphƣơngtiệntrongdữ liệu video cịn toán mở nhiều tác động từ yếu tố môi trƣờngvàđiềukiệnthunhậnđa dạng Hệ thống phát xe tự động chìa khóa kiểm sốt giao thơng đƣờngbộ ngày nay; mộtsố ứng dụngcủa hệ thống hệ thống phảnứ n g giao thơng, điều khiển tín hiệu giao thông, đƣờng hệ thống cảnh báokhởih n h , t a i n n x e t ự đ ộ n g p h t h i ệ n v ƣ c t í n h m ậ t đ ộ g i a o t h ô n g t ự động.Hệthốngphânloạivàđếmxetựđộngsửdụngdữliệuvideothuđƣợctừ camera giao thơng, thực phép tính tốn tập hợp khunghìnhthuđƣợctừvideođểƣớctínhsốlƣợngxecómặttạiđịađiểmnàođó khoảng thời gian Đếm phƣơng tiện cung cấp nhiều thông tin cầnthiết để có đƣợc thơng tin luồng giao thơng khu vực dƣới sựgiámsáttựđộng Để giải vấn đề giao thông ngày nghiêm trọng,nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh ứng dụng hệ thống giám sát cũngnhƣđếmphƣơngtiệnmộtcáchtựđộnglàcấpthiết.Pháthiệncácphƣơngtiệntrên đƣờng video nhiều giới đặc biệt nhận đƣợc sựquantâmnhiềuhơncủacộngđồngnghiêncứutrongvàngoàinƣớc Xuất phát từ ý nghĩa khoa học ý nghĩ thực tiễn nhƣ phân tíchtrên, luận văn lựa chọn đề tài:“Nghiên cứu số kỹ thuật xử lý ảnh phụcvụ tốn đếm phương tiện giao thơng đường”nhằm nghiên cứu mộtsốvấn đề cơbảncủabàitoán cùngvới nhữnggiảiphápliênquan Tổng quanvềtàiliệuvàbố cụcluậnvăn Nguồn tài liệu để nghiên cứu luận văn bao gồm: báo khoahọc,cácluậnvăn,luậnántrongnƣớcvànƣớcngoàiliênquanđếnđềtài Bố cục luận văn gồm phần mở đầu, phần kết luận ba chƣơng nộidungđƣợcbố cụcnhƣsau: Chƣơng 1: Tổng quan hệ thống giám sát tự động phát hiệnphƣơng tiện giao thơng đƣờng.Trên sở đó, luận văn giới thiệu mộtsố toán xử lý liệu video, số vấn đề gặp phải đếm phƣơng tiệngiao thông đƣờng sơ đồ xử lý quy trình nhận dạng phƣơng tiện giaothôngtrênđƣờng Chƣơng2:Đếmphƣơngtiệngiaothôngtrênđƣờng.Cụthểlàmộtsốkỹ thuật xác định đối tƣợng chuyển động, phát phân loại tiệngiaothơngvàxâydựngthuậttốnđếmphƣơngtiệngiaothơngtheoucầu phƣơng