Tìm hiểu bài toán nhận dạng biển số xe

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG -o0o - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HẢI PHÒNG 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG -o0o - TÌM HIỂU BÀI TỐN NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin 10 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG -o0o - TÌM HIỂU BÀI TOÁN NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ CHÍNH QUY Ngành: Cơng nghệ thơng tin Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Thanh Thuỷ Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS ĐỖ NĂNG TOÀN Mã số sinh viên: 090125 MỤC LỤC PHẦN GIỚI THIỆU 20 11 Hải Phòng - 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG Độc lập - Tự - Hạnh phúc -o0o - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Sinh viên: Phạm Thị Thanh Thuỷ Mã số: 090125 Lớp: CT902 Ngành: Công nghệ thông tin Tên đề tài: TÌM HIỂU BÀI TỐN NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE 12 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp a Nội dung:  Tìm hiểu biển số xe hệ thống nhận dạng biển số xe  Phát biểu toán hướng giải  Nghiên cứu số thuật toán ứng dụng việc nhận dạng biển số xe b Các yêu cầu cần giải quyết:  Tìm hiểu khái quát xử lý ảnh toán nhận dạng biển số xe  Tìm hiểu thơng tin biển số xe phân loại biển số xe Việt Nam  Tìm hiểu cơng đoạn tốn nhận dạng biển số xe gồm khâu chính: Phát biển số xe Nhận dạng biển số xe  Cài đặt thử nghiệm Địa điểm thực tập: VIỆN CNTT-VIỆN KH&CN Việt Nam Đc: Số HOÀNG QUỐC VIỆT-HÀ NỘI 13 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên: ĐỖ NĂNG TOÀN Học hàm,học vị: PGS.TS Cơ quan công tác:VIỆN CNTT-VIỆN KH&CN Việt Nam Nội dung hướng dẫn: Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên: ĐỖ NĂNG TOÀN Học hàm,học vị: PGS.TS Cơ quan công tác:VIỆN CNTT-VIỆN KH&CN Việt Nam Nội dung hướng dẫn: Đề tài tốt nghiệp giao ngày 06 tháng 04 năm 2009 Yêu cầu phải hoàn thành trước ngày 11 tháng 07 năm 2009 Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Sinh viên Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Cán hƣớng dẫn Đ.T.T.N Hải Phòng, ngày…… tháng… năm 2009 HiƯu tr-ëng GS.TS.NGƯT Trần Hữu Nghị 14 PhÇn nhận xét tóm tắt cán h-ớng dẫn Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp: Đánh giá chất l-ợng đồ án (so với nội dung yêu cầu đà đề nhiệm vụ Đ.T.T.N mặt lý luận, thực tiễn, tÝnh to¸n sè liƯu…): Cho điểm cán h-ớng dẫn: (Điểm ghi số chữ) H¶i Phòng, ngày tháng năm 2009 Cán h-ớng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) 15 Phần nhận xét đánh giá cán chấm phản biện đề tµi tèt nghiƯp Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp (về mặt sở lí luận,thuyết minh chương trình, giá trị thực tế…) Cho điểm cán phn bin ( Điểm ghi số chữ ) Ngày .tháng .năm 2009 Cán chấm phản biện ( Ký, ghi rõ họ tên ) 16 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS ĐỖ NĂNG TOÀN - VIỆN CNTT VIỆN KH&CN Việt Nam, người trực tiếp hướng dẫn tận tình tạo điều kiện thuận lợi cho em để em hồn thành khố luận Em xin chân thành cảm ơn tất anh chị Viện CNTT - Viện KH&CN Việt Nam nhiệt tình dạy cung cấp kiến thức quý báu để em hồn thành tốt báo cáo tốt nghiệp Vì thời gian có hạn, kinh nghiệm thân cịn Cho nên đề tài em khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong góp ý quý báu tất thầy cô giáo bạn để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày tháng 07 năm 2009 Sinh viên Phạm Thị Thanh Thuỷ 17 Mục lục Phần giới thiệu Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN NHẬN DẠNG BIẾN SỐ XE 21 1.1 Khái quát xử lý ảnh: 21 1.2 Khái niệm nhận dạng biển số xe: 21 1.2.1 Khái niệm & ứng dụng: 21 1.2.2 Phân loại biển số xe: 24 1.3 Một số hướng giải toán nhận dạng biển số xe: 27 1.3.1 Hướng tiếp cận phát triển vùng: 27 1.3.2 Hướng tiếp cận dò biên biến đổi Hough: 27 1.4 Hướng giải quyết: 28 Chƣơng 2: PHÁT HIỆN VÙNG CHỨA BIỂN SỐ XE 31 2.1 Một số khái niệm bản: 31 2.1.1 Tổng quan ảnh 31 2.1.2 Phương pháp tách dò ngưỡng tự động 32 2.2 Biên phương pháp phát biên 33 2.2.1 Phương pháp gradient 33 2.2.2 Kỹ thuật Laplace: 35 2.3 Phát vùng chứa biển số xe 37 2.3.1 Nhị phân hóa ảnh 37 2.3.2 Tách biên: 38 2.3.3 Biến đổi HOUGH 39 2.3.4 Trích chọn đoạn thẳng tính giao điểm 42 2.3 Xác định xác vùng chứa biển số xe 43 2.3.1 Bước ban đầu: 44 2.4.2 Tiêu chí tỷ lệ chiều dài/rộng 45 2.4.3 Tiêu chí số ký tự vùng biển số xe 46 Chƣơng 3: BÀI TOÁN NHẬN DẠNG KÝ TỰ 47 3.1 Tổng quan nhận dạng 47 18 mẫu lần lượt, hết mẫu đến mẫu khác, sử dụng đồng thời tất mẫu lúc Các mạng với chế học không giám sát gọi mạng tự tổ chức Các kỹ thuật học mạng nơron nhằm vào hiệu chỉnh trọng số liên kết (gọi học tham số) điều chỉnh, sửa đổi cấu trúc mạng bao gồm số lớp, số nơron, kiểu trọng số liên kết (gọi học cấu trúc) *)Học tham số: Giả sử có k nơron mạng nơron có liên kết vào với nơron khác Khi đó, ma trận trọng số liên kết W có kích thước kx1 Các thủ tục học tham số nhằm mục đích tìm kiếm ma trận W cho Ys Tinh X s , W mẫu học S Xs X s , Ys (1) Mạng nơron N Ys Hiệu chỉnh W Sai số Hình 3.5: Học tham số có giám sát *)Học cấu trúc: Với học tham số ta giả định mạng có cấu trúc cố định việc học cấu trúc mạng truyền thẳng gắn với yêu cầu tìm số lớp mạng L số nơron lớp nj Tuy nhiên, với mạng hồi quy phải xác định thêm tham số ngưỡng định tham số P nơron mạng Một cách tổng quát phải xác L, n1 , , nk , , , mẫu học s X s , Ys k k n j cho Ys Tinh X s , P (2) Về thực chất, việc điều chỉnh vecto tham sô W (1) hay P (2) qui tốn tìm kiếm tối ưu khơng gian tham số Do vậy, áp dụng chế tìm kiếm kinh điểm theo gradient 55 3.2.3 Mạng Kohonen Cách xử lý thông tin mạng thường quan tâm tới giá trị dấu thông tin đầu vào, mà chưa quan tâm khai thác mối liên hệ có tính chất cấu trúc lân cận vùng liệu mẫu hay tồn thể khơng gian mẫu Chẳng hạn, với thành phần: tam giác, hình chữ nhật, ta tạo thành hình ngơi nhà chúng phân bố kề giáp với theo trật tự định Teuvo Kohonen (1989) đề xuất ý tưởng đáng ý ánh xạ đặc trưng topo tự tổ chức (theo nghĩa không cần có mẫu học) nhằm bảo tồn trật tự xếp mẫu không gian biểu diễn nhiều chiều sang không gian mảng nơron (một hai chiều) Trong mạng Kohonen, vectơ tín hiệu vào gần ánh xạ sang nơ ron mạng lân cận 3.2.3.1 Cấu trúc mạng Mạng Kohonen gần gũi với kiểu cấu trúc mạng nơ ron sinh học cấu tạo lẫn chế học Mạng Kohonen thuộc vào nhóm mạng lớp nơ ron phân bố mặt phẳng hai chiều theo kiểu lưới vuông, hay lưới lục giác Phân bố phải thoả mãn yêu cầu ; Mỗi nơ ron có số nơ ron lớp láng giềng ý tưởng Kohonen đầu vào tương tự kích hoạt nơ ron gần khoảng không gian Mối quan hệ tương tự (theo khoảng cách) tổng qt hố cho lớp tương đối rộng quan hệ tương tự tín hiệu đầu vào 56 for i:=-k to k for j:=-k to k begin xi:=mod(x+i+p-1,p) + 1; yi:=mod(y+j+q-1,q) + 1; if (i=k) or (j=k) then nơ ron (xi, yi) thuộc vào lớp láng giềng thứ k else nơ ron (xi, yi) thuộc vào lớp láng giềng thứ r r