Đề tài: NHẬN DẠNG HÌNH ẢNH BIỂN SỐ XE MÁY BẰNG AI SỬ DỤNG NỀN TẢNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH SCRATCH

Mục đích của phần mềm nhận dạng biển số xe máy là nhận biết, lưu trữ thông tin người sử dụng phương tiện xe máy đó di chuyển trong trường học, tự động nhận dạng được mã biển số xe khi đi qua phần mềm từ đó sẽ giúp quản lý cơ sở dữ liệu xe, quản lý an ninh trật tự, đảm bảo an toàn cho người sở hữu; đồng thời theo dõi, báo cáo lịch sử gửi xe, tính toán các phép toán kinh tế như số lần di chuyển, tổng thu phí các xe đã gửi trong ngày, trong tháng,...hay sẽ giúp thông báo các xe có mã số biển khác chưa đăng ký sẽ đưa ra cảnh báo trong quá trình nhận dạng hình ảnh biển số.

ỦY BAN NHÂN DÂN QUẬN NAM TỪ LIÊM PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BÁO CÁO TÓM TẮT DỰ ÁN CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH THCS NHẬN DẠNG HÌNH ẢNH BIỂN SỐ XE MÁY BẰNG AI SỬ DỤNG NỀN TẢNG NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH SCRATCH Lĩnh vực: Phần mềm hệ thống Năm học: 2023 – 2024 MỤC LỤC KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU NỘI DUNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU DỰ ÁN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 1.4 Câu hỏi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu II TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN 2.1 Nghiên cứu kiến thức, chuẩn bị thiết bị 2.2 Thu thập, xử lý, phân tích giải thích liệu mẫu 2.3 Các chức phần mềm dự án 2.4 Cài đặt thư viện lập trình 2.5 Thử nghiệm 10 III KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU Giai đoạn 1: Lên ý tưởng, chọn đề tài, lĩnh vực nghiên cứu Nghiên cứu kiến thức tảng, mở rộng Thời gian thực từ 1/9/2023 – 15/9/2023 - Đưa ý tưởng, lĩnh vực mà nhóm mong muốn lựa chọn, có tiềm việc nghiên cứu thực - Chọn đề tài Nghiên cứu kiến thức lập trình scratch, mã nguồn mở Teachable Machine, nhóm lệnh lập trình mở rộng Teachable Machine từ RAISE Playground (viết tắt Prg AI Blocks) - Nghiên cứu cách sử dụng mã nguồn mở Teachable Machine để máy học tạo liệu hình ảnh biển số xe máy - Nghiên cứu cách kết nối, upload link liên kết từ mã nguồn mở Teachable Machine sang use model nhóm lệnh lập trình Teachable Machine Giai đoạn 2: Khảo sát, phóng vấn, thu thập phiếu trả lời câu hỏi Chuẩn bị liệu máy học, học sâu hình ảnh biển số xe máy trường THCS thực nghiên cứu Thực từ ngày: 15/9/2023 – 22/9/2023 - Khảo sát tình hình quản lý xe máy trường THCS nghiên cứu - Phỏng vấn - Khảo sát phiếu câu hỏi - Thực lấy mẫu ảnh biển số xe máy số xe nhiều trường hợp, góc độ khác để thực máy học, phân tích hình ảnh Giai đoạn 3: Lập trình, xây dựng hệ thống phần mềm với chức lên ý tưởng từ trước Thử nghiệm, chỉnh sửa, hoàn thiện sản phẩm phần mềm Thực từ ngày: 22/9/2023 – 1/11/2023 - Lập trình nhận dạng hình ảnh biển số xe AI tương ứng biển số lấy liệu - Lập trình chức nhận dạng đưa thông tin biển số, tạo biến đếm số lần di chuyển - Lập trình chức kiểm tra phát biển số xe chưa đăng ký - Lập trình chức thêm biển số chưa đăng ký - Lập trình chức xuất danh sách lịch sử di chuyển xe từ phát triển yêu cầu thao tác thêm, thay thế, xóa, xóa tất lịch sử xe vị trí danh sách - Lập trình ứng dụng số phép tính tốn học thơng qua việc nhận dạng như: tính số tiền gửi xe vượt số lần gửi miễn phí xe ngày, tháng - Lập trình cho phần mềm thiết lập lại số lần di chuyển, lịch sử di chuyển, tổng số tiền thu trở giá trị hết ngày cũ, để bắt đầu tính lại ngày Giai đoạn 4: Trao chuyên gia, giáo viên hướng dẫn, thực thi phần mềm, làm báo cáo Thực từ ngày: 1/11/2023 – 10/11/2023 NỘI DUNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU DỰ ÁN Lý chọn đề tài Trong thời đại công nghệ ngày phát triển mơ hình tự động hóa sử dụng rộng rãi Các mơ hình thay người làm nhiệm vụ cách xác, nhanh chóng Kỹ thuật “nhận dạng biển số xe máy” mơ hình sử dụng rộng rãi năm gần đây, với mục đích giảm nhân lực xử lý cơng việc quản lý, kiểm sốt phương tiện giao thơng Tuy nhiên Việt Nam, mơ hình áp dụng số siêu thị lớn, số bãi giữ xe truyền thống hạn chế Hiện nay, với thực trạng học tập nhà trường thân nhóm nghiên cứu nhận thấy, mơ hình quản lý phương tiện xe máy chưa chặt chẽ thân người sử dụng phương tiện chưa tự giác cao Một số nhược điểm bãi giữ xe nhà trường dễ gây ùn tắc, vé xe dễ thất lạc nhàu nát, thiếu an tồn, khơng có tính thẩm mỹ… tốn thời gian giải cố xảy ra; Với mục đích tăng tính xác, độ an tồn cao, kiểm sốt phương tiện, nhóm em nghiên cứu kỹ thuật “nhận dạng biển số xe máy” ứng dụng vào toán quản lý vé xe tự động, quản lý số xe vào nhà trường thiết bị công nghệ thông qua đề tài: “Nhận dạng hình ảnh biển số xe máy AI sử dụng tảng ngôn ngữ lập trình Scratch” để phân tích làm rõ vấn đề 1.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích phần mềm nhận dạng biển số xe máy nhận biết, lưu trữ thông tin người sử dụng phương tiện xe máy di chuyển trường học, tự động nhận dạng mã biển số xe qua phần mềm từ giúp quản lý sở liệu xe, quản lý an ninh trật tự, đảm bảo an toàn cho người sở hữu; đồng thời theo dõi, báo cáo lịch sử gửi xe, tính tốn phép tốn kinh tế số lần di chuyển, tổng thu phí xe gửi ngày, tháng, hay giúp thơng báo xe có mã số biển khác chưa đăng ký đưa cảnh báo trình nhận dạng hình ảnh biển số 1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu: Lập trình scratch với thư viện mã nguồn mở AI, nhóm lệnh mở rộng Teachable Machine kết hợp với mơ hình máy học, học sâu để nhận dạng biển số xe máy, giúp quản lý xe máy trường THCS  Phạm vi nghiên cứu: Chủ yếu dựa vào tài liệu chạy mô nhận dạng biển số xe máy máy tính thơng qua phần mềm lập trình thư viện máy học, học sâu kết hợp AI để nghiên cứu Việc có nhiều biển số với định dạng, độ sáng, độ sắc nét ảnh hưởng tới kết nhận dạng (độ xác) Do thời gian nghiên cứu đề tài khơng có nhiều nên nhóm nghiên cứu thực điều kiện chức nhận dạng hình ảnh biển số xe sau: - Thực lấy mẫu liệu hình ảnh biển số xe máy trường học I 1.1 - Thực nghiên cứu nhận dạng với biển số có màu sắc khác khơng q mờ nhịe góc/mất thơng tin mã biển số - Biển số phải cịn ngun vẹn, khơng bị rỉ sét thông tin chữ, số xe máy - Hình chụp khơng bị mờ, biển số cịn đủ kí tự, có hàng, nhận dạng trực quan mắt thường 1.4 Câu hỏi nghiên cứu 1- Làm để kiểm soát xe máy người sử dụng vào trường? 2- Có thể lập trình phần mềm nhận dạng hình ảnh biển số xe máy cách nào? Ngơn ngữ lập trình phương thức cơng nghệ nào? 3- Làm cách để tính số lần di chuyển vào trường nhận dạng hình ảnh biển số xe máy? 4- Làm cách để thêm/bổ sung thơng tin đăng kí biển xe có phương tiện xe vào trường? 5- Làm để xem lịch sử danh sách phương tiện xe máy đăng kí thành cơng di chuyển vào trường để tính chi phí gửi xe (nếu có)? 1.5 Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng số phương pháp sau: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, tài liệu kết hợp với quan sát, phương pháp thu thập phân tích liệu, phương pháp vấn, phương pháp thực nghiệm, phương pháp phân tích tổng hợp Nghiên cứu lý thuyết tài liệu: Tìm hiểu lập trình scratch, mã nguồn mở Google Dancing With AI, thư viện nhóm lệnh Teachable Machine Tìm kiếm, phân tích sử dụng thơng tin liên quan tới đề tài có sẵn sách, báo website Phỏng vấn: Phỏng vấn đội ngũ cán bảo vệ để tìm hiểu vấn đề gặp phải quản lý xe máy nhà trường chưa áp dụng phương tiện máy móc đại trình làm việc Quan sát: Quan sát ứng dụng lập trình khác có tính tương đồng với đề tài, quan sát khả nhận dạng số thư viện học máy AI Thu thập phân tích liệu câu hỏi khảo sát liệu hình ảnh biển số xe máy gửi trường học Phương pháp thực nghiệm: Lập trình, thử nghiệm phần mềm dạng hệ thống mã nguồn mở kết hợp với liệu hình ảnh thu thập xử lý Phương pháp tổng hợp phân tích: Phân tích ưu điểm, hạn chế ứng dụng thực tiễn Từ tổng hợp để đưa hướng phát triển, mở rộng II TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN 2.1 Nghiên cứu kiến thức, chuẩn bị thiết bị  Nghiên cứu kiến thức  Lập trình scratch với nhóm lệnh looks, text to speetch, events, control, sensing, operators, variables  Tìm hiểu dancing with AI: Máy học với AI, thiết kế tạo hệ thống dự án phần mềm AI cấp THCS sử dụng loạt tiện ích mở rộng ngơn ngữ scratch mở rộng  Phần mềm lập trình trực tuyến AI: RAISE Playground (viết tắt Prg AI Blocks) tảng lập trình dựa khối cho phép người sử dụng mơ hình học máy, robot cơng cụ AI để thực dự án, sử dụng ngôn ngữ scratch thư viện mở rộng trí tuệ nhân tạo Trang web truy cập: https://playground.raise.mit.edu/  Google Teachable Machine môi trường mã nguồn mở trực tuyến sử dụng để phát triển đào tạo mơ hình giám sát máy học học sâu mà không cần sử dụng ngơn ngữ lập trình để học liệu hình ảnh biển số xe máy, thơng tin biển số xe máy từ ban đầu Truy cập trang web: https://teachablemachine.withgoogle.com/  Tìm hiểu, thực hành câu lệnh có nhóm lệnh mở rộng Teachable Machine: use model, when model detects, model predition,  Chuẩn bị thiết bị/ vật tư  Máy tính có camera  Điện thoại có camera để ghi lại liệu hình ảnh biến số xe máy  Hình ảnh góc, trường hợp biển số xe máy cần giám sát kiểm tra nhận dạng lập trình 2.2 Thu thập, xử lý, phân tích giải thích liệu mẫu  Thu thập liệu hình ảnh biển số xe máy có nhà trường  Xử lý liệu hình ảnh thơng qua giám sát máy học, học sâu Teachable Machine  Giải thích liệu mẫu hình ảnh biển số xe máy: Sau cho máy học, học sâu xong liệu hình ảnh, lúc hệ thống trích xuất nhận dạng độ xác biển số xe máy với trường hợp góc xoay, tính chất rõ – mờ biển số đưa dự đốn kết thơng tin mã biển số kèm kết (%) dự đoán Các chức phần mềm dự án Khi nhận dạng thành công, biển số xe xuất thực chức năng: - Hiển thị thông tin biển số để ban bảo vệ, người di chuyển quan sát thơng tin - Tính số lần di chuyển xe máy ngày - Tính chi phí xe vượt q số lần miễn phí - Có thể thiết lập lại giá trị ban đầu số lần di chuyển, phí gửi xe (nếu có) kết thúc ngày cũ thời gian mà cài đặt 2.3 - Có thể phát xe máy có biển số chưa đăng ký di chuyển vào trường thực khả đăng kí cập nhật vào danh sách xe có biển số đăng kí để bảo vệ quản lí thơng tin - Có thể thêm, thay thế, xóa lần, xóa tất danh sách lịch sử số lần xe di chuyển vào trường 2.4 Cài đặt thư viện lập trình  Cài đặt thư viện nhóm lệnh mở rộng Teachable Machine  Lập trình  Lập trình tạo nhân vật robot, thiết lập cài đặt chung nhóm lệnh mở rộng Teachable Machine cài đặt hiệu ứng thay đổi chuyển trang phục cho nhân vật tạo nên hiệu ứng đa dạng  Lập trình nhận dạng tự động biển số AI, nhận dạng thực chức đưa thông tin biển số xe, số lần di chuyển, hiển thị danh sách số lần di chuyển, thị số tiền vượt số lần miễn phí ngày Và lập trình, kiểm tra phát hiển thông tin biển số xe chưa đăng kí di chuyển vào trường  Lập trình đưa thơng báo cho người đăng kí hồn thành thơng tin biển số để quản lí thêm biển số vào danh sách quản lí  Lập trình chức thêm, thay thế, xóa phần tử, xóa tất phần tử danh sách lịch sử xe máy di chuyển vào trường Lập trình chức tính tổng phí thu theo ngày xem di chuyển vào trường số lần miễn phí Thử nghiệm Một số hình ảnh nhóm nghiên cứu thực hành lập trình thu thập liệu xử lý hình ảnh 2.5 10 Kết thử nghiệm minh họa xe máy di chuyển nhận dạng thông số hiển thị xác tới 99,99% KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết Sau trình nghiên cứu tích cực, nhờ trải nghiệm thực tế nhóm nghiên cứu hồn thành đề tài “Nhận dạng hình ảnh biển số xe máy AI sử dụng tảng ngơn ngữ lập trình Scratch” Thơng qua đề tài giúp cho tìm hiểu, khám phá vận dụng khả lập trình, khả vận dụng III 3.1 11 kiến thức khoa học máy tính, kết nối tri thức cơng nghệ trí tuệ nhân tạo vào sống thực tế Đề tài nghiên cứu đạt kết thực tế giống mục đích, kết dự kiến nhóm nghiên cứu đề ra: - Tìm hiểu nâng cao lập trình với ngơn ngữ Scratch - Vận dụng mã nguồn mở google Teachable Machine để thực máy học, học sâu liệu hình ảnh biển số xe máy từ thực lập trình nhận dạng biển số xe máy tự động thư viện AI thơng qua nhóm lệnh Teachable Machine Khi nhận dạng thành công, biển số xe xuất thực chức năng: - Hiển thị thông tin biển số để ban bảo vệ, người di chuyển quan sát thơng tin - Tính số lần di chuyển xe máy ngày - Tính chi phí xe vượt số lần miễn phí - Có thể thiết lập lại giá trị ban đầu số lần di chuyển, phí gửi xe (nếu có) kết thúc ngày cũ thời gian mà cài đặt - Có thể phát xe máy có biển số chưa đăng ký di chuyển vào trường thực khả đăng kí cập nhật vào danh sách xe có biển số đăng kí để bảo vệ quản lí thơng tin - Có thể thêm, thay thế, xóa lần, xóa tất danh sách lịch sử số lần xe di chuyển vào trường 3.2 Hạn chế - Hệ thống lập trình chưa hỗ trợ chức giúp cho nhóm nghiên cứu xóa danh sách trích xuất biển số xe thể số lần di chuyển xe - Do chưa có nhiều thời gian lực nghiên cứu lĩnh vực lập trình mảng AI cịn giới hạn nên thân nhóm nghiên cứu chưa thực nhiều chức khác 3.3 Hướng phát triển - Tạo phần mềm ứng dụng thức giúp nhận dạng biển số xe máy cách nhanh nhạy, cập nhật kịp thời thông tin chủ sở hữu xe, giúp ích cho đội ngũ bảo vệ giám sát an toàn an ninh bảo vệ tài sản cho người - Phát triển thành phần mềm nhận dạng biển số xe máy ứng dụng quản lý nhà trường nơi nhóm nghiên cứu nói riêng trường học khác nói chung với quy mơ lớn tần suất nhận dạng liên tục - Định hướng thêm chức khác phát xe di chuyển tới cách đo cảm biến độ ồn âm thanh; định hướng xây dựng thêm chức ghi lại lịch sử thời gian xe di chuyển vào bãi đỗ - Tạo hứng thú u thích mơn học lập trình, mơn khoa học máy tính định hướng phát triển theo chương trình giáo dục STEM nhà trường 12 - Có thể phát triển xây dựng thành ứng dụng nhận dạng hình ảnh biển số tơ, 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lập trình Scratch nâng cao cho học sinh, The Dariu Foundation [2] Bùi Việt Hà, Tự học lập trình Scratch, 2016 [3] Các báo khoa học Xử lý ảnh, nhận dạng biển số xe máy [4] Hồ Xuân Hiền, Nguyễn Tường Thành, Nhận dạng phân loại, xử lý ảnh biển số xe phần mềm, Khóa luận tốt nghiệp đại học chuyên ngành Kỹ thuật công nghệ 14