Báo Cáo Đồ Án Chuyên Ngành Đề Tài Phát Hiện Và Nhận Dạng Biển Số Xev.pdf

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Công nghệ nhận diện biển số đang được ứng dụng rộng khắp trên thế giới ..... 8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE GIỚI THIỆU Ngày na

Giảng viên hướng dẫn : Phạm Dương Thu Hằng Sinh viên thực thiện : Trần Thị Tú Uyên

Mã sinh viên : 3120221504

Lớp sinh hoạt : 21CNTT4

Đà Nẵng, 2023

2

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN………

Trang MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE 8

2.1.3. HƯỚNG DẪN CHẠY PYTHON TRONG MÔI TRƯỜNG IDE 17

2.1.4 THƯ VIỆN OPENCV 18

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1: Công nghệ nhận diện biển số đang được ứng dụng rộng khắp trên thế

giới 10

Hình 2: Nhận dạng biển số xe tự động VASS 12

Hình 3: Cửa cổng trượt ngang/lùa tự động 13

Hình 4: Tính phổ biến của Python 15

Hình 5: Giới thiệu về Python 16

Hình 6: Python IDE 18

Hình 7: Chạy Python 18

Hình 8: Cài đặt OpenCV 20

Hình 9: Giao diện cài đặt Pycharm 21

Hình 10: Ấn Next để bắt đầu cài đặt 22

Hình 11: Cài đặt Installation Options theo yêu cầu 23

Hình 12: Thư mục Start menu 23

Hình 13: Tiến trình cài đặt Pycharm 24

Hình 14: Hoàn tất cài đặt Pycharm 24

MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài

Lĩnh vực xử lí ảnh s , bao g m x lí, phân tích và nh n bi t tố ồ ử ậ ế ự động b ng máy ằtính, đã và đang có sự phát tri n m nh m trong c lý thuy t và các ng d ng ể ạ ẽ ả ế ứ ụthực tế Xử lí ảnh được ứng d ng trong nhiụ ều lĩnh vực quan trọng như: viễn thông, truy n thông, ch p nh y t , sinh h c, khoa h c v t li u, rô-b t, s n xuề ụ ả ế ọ ọ ậ ệ ố ả ất, các hệ thống cảm bi n thông minh, tế ự động diều khiển, đồ hoạ, in ấn…Sự phát tri n m nh này có thể ạ ể được thấy rõ qua số lượng các bài báo, báo cáo khoa học v x lí ề ử ảnh hàng năm cũng như qua số ợng các đầ lư u sách viết về x lí nh s ử ả ốNhư chúng ta đã biết, ngày nay xe máy là phương tiện giao thông chính và s ốlượng ngày càng tăng Vì vậy vấn đề quản lý giao thông, bảo đảm an ninh, thu phí giao thông…đòi hỏi và c n thi t có s hầ ế ự ỗ trợ c a khoa h c k thu t Mủ ọ ỹ ậ ột trong nh ng s hữ ự ỗ trợ đầy hiệu quả đó là làm sao giúp những người quản lý nh n d ng biậ ạ ển số xe được dễ dàng, nhanh chóng và thu n l i nh ậ ợ ất Nhận d ng bi n s xe trạ ể ố ở thành một ứng dụng hữu ích, được đưa vào trong những lĩnh vực như: quản lí giao thông, kiểm tra an ninh, thu phí giao thông, trạm gác c ng, qu n lý các bãi gi xe m t cách tổ ả ữ ộ ự động…Nó không chỉ giúp những người qu n lý có khả ả năng bao quát được tất cả khách hàng, đối tượng theo dõi c a mình mà còn giúp ti t ki m th i gian làm viủ ế ệ ờ ệc đáng kể Ngoài ra

6

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu quy trình nhận dạng biển số xe - Xây dựng hệ thống Nhận dạng biển số xe bằng opencv

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Hình ảnh có chứa biển số xe - Phạm vi nghiên cứu: Biển s có chố ữ đen, nền trắng, có 2 hàng, s ký t là 9 ố ựBiển số phải còn nguyên vẹn, không bị tróc sơn hay rỉ sét, không b che khu t ị ấGóc nghiêng c a bi n sủ ể ố không quá 45˚ so với phương ngang Hình chụp biển số không b mị ờ, ký tự biển s còn phân bi t, nhố ệ ận dạng được bằng trực quan Không b nhi u b i ánh sáng làm nh ch p b chói ị ễ ở ả ụ ị

4 Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận

Hướng tiếp cận phát triển vùngÝ tưởng của phương pháp này: đó là biển số xe thường chứa một màu đồng nhất, chẳng hạn màu trắng, và có diện tích tương đối nhất định Vì vậy có thể dùng phương pháp phát triển vùng, hoặc sử dụng khung chữ nhật di chuyển trong để tìm ra vùng có tính chất thỏa mãn biển số xe và tiến hành nhận dạng

Một số đặc điểm về biển số xe ở Việt Nam: Tiêu chuẩn về kích thước: Ở mỗi nước thường có tiêu chuẩn về kích thước nhất định Đối với nước ta, biển số xe qui định khá đồng đều cho mỗi loại xe, tỷ lệ chiều dài, rộng cho mỗi loại xe là như nhau Đối với loại xe có một hàng ký tự thì tỉ lệ dài/ rộng là: 3.5 W / H 4.5 Đối với loại xe có hai hàng ký tự thì tỷ lệ đó là: 0.8 W / H 1.4 T

ừ các đặc tính này, ta có thể xác định được các vùng con thỏa mãn các tiêu chí về ngưỡng tỷ lệ dài/rộng Và chỉ những vùng con thỏa mãn thì khả năng chứa biển số xe là cao

Số lượng ký tự trong biển số xe Mỗi ký tự thường có tỷ lệ kích thước về chiều rộng, chiều cao tương ứng với chiều dài và rộng của biển số xe Ví dụ, chiều cao của mỗi ký tự luôn nhỏ hơn 85% chiều cao của biển số xe và luôn lớn hơn 33% chiều cao của biến xe Còn chiều rộng của ký tự không lớn hơn 20% chiều dài của biển số xe Mỗi ký tự của biển số xe được xem như là một vùng liên thông con Do đó, chúng ta có thể đếm vùng liên thông con thỏa mãn tính chất đó là ký tự Chú ý số ký tự trên biển số xe là từ 6 đến 10 ký tự Ở nước ta chỉ có số ký tự trên mỗi biển số xe nằm trong khoảng 6 đến 8 ký tự Vậy ta có thể dùng ngưỡng [6.8] để nhận dạng vùng biển số xe

Từ những nhận xét trên, chúng ta có thể đưa ra giải pháp cho bài toán nhận dạng: sử dụng phương pháp phát hiện biên và biến đổi Hough Sau đó, sử dụng hai tính chất trên biển số xe để xác định chính xác vùng con chứa biển số xe Khi đã xác định chính xác vùng con chứa biển số xe thì tiến hành nhận dạng các ký tự

4.2 Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu thư viện Opencv đầu vào, đầu ra của bài toán - Nghiên cứu quy trình nhận dạng biển số xe

- Tích hợp các công cụ PyCharm

5 Bố cục của đề tài

Đề tài được phân thành ba chương với cấu trúc như sau:

Chương 1: Tổng quan về các hệ thống nhận dạng về biển số xe

Chương này giới thiệu tổng quan về XXXXXXXXXX

Chương 2: Các công nghệ hỗ trợ

Chương này tập trung nghiên cứu triển khai ứng dụng nhận dạng biển số xeđể phục vụ cho việc xây dựng và triển khai hệ thống nhận dạng biển số ở chương 3

Chương 3: Xây dựng hệ thống nhận dạng quản lý biển số xe

Chương này đề xuất quy trình, giải pháp cho việc xây dựng hệ thống quản lý xe Đồng thời cũng tiến hành thực nghiệm đánh giá kết quả triển khai

Kết luận và hướng phát triển

8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG NHẬN DẠNG

BIỂN SỐ XE GIỚI THIỆU

Ngày nay trên thế giới bên cạnh việc tăng trưởng kinh tế là sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật nói chung, mà trong đó ngành công nghiệp sản xuất các phương tiện giao thông lại là một trong những ngành có tốc độ phát triển cực nhanh Sự phát triển ấy, được thể hiện rõ ràng nhất thông qua hình ảnh các phương tiện giao thông trên thế giới ngày một tăng cao và đa dạng Tuy nhiên,điều đó lại gây ra một áp lực đối với những người và cơ quan các cấp quản lý,làm cho công tác quản lý và giám sát sẽ khó khăn hơn,…

Và đây cũng là một trong những vấn nạn ở Việt Nam Công tác quản lý phương tiện giao thông nói chung và quản lý ôtô, xe máy là vô cùng phức tạp…cũng như công tác phát hiện, xử phạt các hành vi vi phạm giao thông, chống trộm,…sẽ tốn nhiều thời gian và công sức hơn…

Từ những thực tế đó nên nhóm em quyết định lựa chọn tìm hiểu bài toán về nhận dạng trong đó chú trọng nhận dạng biển số xe để phục vụ cho nhu cầu quản lý giám sát hệ thống phương tiện giao thông tại VN

HỆ THỐNG NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE TỰ ĐỘNG (ANPR)

Nhận diện biển số xe tự động (ANPR) là công nghệ đang được rất nhiều quốc gia phát triển trên toàn thế giới ứng dụng vào nhiều mục đích, từ thực thi pháp luật (bao gồm kiểm soát các phương tiện đã đăng ký hoặc có giấy phép hoạt động đến thu phí tự động), kiểm soát lưu lượng giao thông

Cách thức hoạt động

Để nói về xuất xứ của công nghệ này, phải nhắc tới Anh, cụ thể là Cơ quan Phát triển Khoa học Cảnh sát của “xứ sở sương mù” bởi đây chính là nơi phát minh ra ANPR vào năm 1976

Những hệ thống thử nghiệm đầu tiên được triển khai trên đường A1 và hầm Darfort của Anh từ năm 1979 và sau 2 năm, hệ thống này đã phát hiện ra một chiếc ô tô bị mất cắp đầu tiên Nhưng, do giá thành đắt và khó sử dụng nên mãi đến những năm đầu thế kỷ XXI, các hệ thống thu thập dữ liệu sử dụng ANPR mới được ứng dụng rộng rãi và nay đã lan rộng ra khắp thế giới

Hệ thống nhận diện biển số xe tự động có thể được sử dụng để lưu trữ hình ảnh chụp từ các camera gắn trên đường phố cũng như số/chữ trên biển số xe, thậm chí là hình ảnh của tài xế

Để làm được điều đó, nhìn chung, các hệ thống này sử dụng các camera giám sát thông thường đã được lắp đặt trên các tuyến đường hoặc camera hồng ngoại cho phép chụp hình bất cứ lúc nào kể cả sáng/tối

ANPR dùng công nghệ nhận dạng ký tự quang học (OCR) để xác định những hình ảnh được chụp từ camera Các hệ thống này cần có khả năng nhận biết các hệ thống phông chữ, kích thước và cách sắp xếp các ký tự trên biển số mà các quốc gia, thậm chí là từng khu vực áp dụng để có thể nhận diện chính xác Hiện tại, trong xu hướng công nghệ 4.0, kỹ thuật học sâu cũng được áp dụng vào ANPR để nhận diện biển số xe hiệu quả hơn Một số quốc gia như Australia, Mỹ… còn phát triển các hệ thống ANPR di động (được gọi chính thức là MANPR) với 3 camera hồng ngoại được lắp đặt trên mỗi xe tuần tra cao tốc của Lực lượng Tuần tra Cao tốc từng bang

Khả năng ứng dụng đa dạng

Với khả năng đọc và nhận diện biển số xe, ANPR được ứng dụng ngày càng rộng rãi trên khắp thế giới trong nhiều lĩnh vực và mục đích khác nhau Trong đó, mục đích sử dụng nhiều nhất đó là thực thi pháp luật: phát hiện các phương tiện có hợp pháp (đã được đăng ký, có bảo hiểm…) hay không (xác định các phương tiện bị ăn trộm, phục vụ điều tra tội phạm và các vụ khủng bố ) Chẳng hạn, tại Mỹ, hệ thống ANPR chủ yếu được sử dụng theo hình thức di động và phổ biến ở khoảng 71% các cơ quan cảnh sát ở mỗi bang và là thành phần quan trọng trong việc thu thập thông tin tình báo, các chiến lược chính sách có thể dự đoán đô thị, thu hồi các phương tiện bị trộm cắp, xác định tội phạm bị truy nã, thu phí…

Rất nhiều bang của Hoa Kỳ đã ứng dụng ANPR để thực thi pháp luật với những mức phạt lên tới 500USD nếu phát hiện biển số xe hết hạn hoặc không chính chủ

Ở nhiều thành phố/quốc gia như: Australia, Áo, Bỉ, Dubai (UAE), Pháp, Anh… ANPR được ứng dụng để theo dõi thời gian hành trình của phương tiện từ 2 điểm cố định và tính toán tốc độ trung bình, từ đó phát hiện phương tiện có vi phạm giới hạn tốc độ hay không

Ở Italy, Cơ quan Đường cao tốc nước này đã phát triển hệ thống giám sát tên Tutor và lắp đặt trên hơn 2.500km (tính đến năm 2012) với khả năng đặc biệt khác nữa là có thể chặn các phương tiện khi đang đổi làn đường

Một số ứng dụng khác đó là quản lý lưu lượng giao thông trên đường, tình trạng sử dụng các bãi đỗ ô tô…

10

Hình 1: Công nghệ nhận diện biển số đang được ứng dụng rộng khắp trên

thế giới MỘT SỐ HỆ THỐNG HỖ TRỢ NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE

Ngoài hệ thống ANPR đã có từ lâu, hiện nay trên thế giới cũng đã có nhiều hệ thống triển khai hỗ trợ nộp và chấm bài tự động Các hệ thống này được triển khai trên nền hệ điều hành Unix hoặc Ubuntu Sau đây là một số hệ thống thông dụng hiện nay:

1.1.1 Hệ thống quản lý xe vào ra do Công Ty CP Công Nghệ Và Giải Pháp Tự Động Hóa Việt Nam (VASS.,JSC)

- Hệ thống camera giám sát ngày càng phát triển, công nghệ nhận dạng theo đó ngày càng đạt độ chính xác cao, thiết bị hoạt động tối ưu, hiệu quả

- Nhu cầu giám sát quản lý xe vào ra cho các cơ quan, nhà máy, công trường xây dựng, cơ sở sản xuất … ngày càng tăng

- Hệ thống quản lý linh hoạt, rất thuận tiện cho người điều hành và quản lý Hệ thống nhận dạng được tất cả các loại biển số xe của Việt Nam với độ chính xác đạt 98%

- Hệ thống phần mềm sử dụng cơ sở dữ liệu tập trung, thuận tiện cho việc khai thác dữ liệu, cho phép người sử dụng có thể truy vấn dữ liệu mọi nơi, mọi lúc Báo cáo hàng ngày, hàng tuần tìm kiếm và truy xuất dữ liệu dễ dàng

- Với hệ thống nhận dạng biển số xe tự động, quản lý xe vào ra có thể sử dụng tại các đường cao tốc, công trường, nhà máy, cơ sở sản xuất…nơi có lưu lượng xe ra/vào lớn, cho phép quản lý, tìm kiếm, đánh giá, số lượng xe ra/vào phục vụ cho nhiều mục đích khách nhau …

- Hệ thống được thiết kế mở, dễ dàng nâng cấp, tích hợp được với nhiều hãng camera trên thị trường, các thiết bị đầu cuối như: đầu đọc thẻ, barrier, và nhiều các thiết bị giám sát khác …

- Giải pháp này có thể ứng dụng cho : phần mềm đọc biển số xe, camera đọc biển số xe, camera chụp biển số, camera nhận dạng biển số,camera soi biển số xe, camera chụp biển số xe, hệ thống quản lý xe ra vào, hệ thống quản lý bãi đỗ xe, giải pháp quản lý bãi đỗ xe, quản lý bãi đỗ xe thông minh, phần mềm quản lý giữ xe, hệ thống giữ xe bằng thẻ từ, hệ thống car parking, phần mềm giữ xe thông minh …

- Xây dựng hệ thống hệ thống nhận dạng biển số xe tự động, quản lý xe vào ra ứng dụng cho: Công trường nhà máy xí nghiệp, Các siêu thị, Sân bay, khu chung cư, bãi giữ xe công cộng, cơ quan …

LỢI ÍCH VỀ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE TỰ ĐỘNG Đối với chủ xe:

Bảo vệ tài sản phương tiện: quy trình quản lý khép kín, hệ thống thông minh hiện đại lưu trữ hình ảnh, thông tin xe vào ra phải đúng với biển số đăng ký

Trả phí có lưu lại thông tin rõ ràng, chính xác Tránh xảy ra mâu thuẫn Không tốn thời gian chờ đợi xe vào bãi hoặc ra bãi

Các thông tin của chủ xe được bảo mật hơn Tránh bị kẻ gian lợi dụng lấy cắp thông tin để lấy cắp xe

Đối với ban quản lý:

Tiết kiệm chi phí quản lý với số lượng xe lớn Tiết kiệm chi phí thuê nhân viên bảo vệ Hệ thống đã làm việc thay cho con người đến hơn 80% Vì vậy, chỉ cần 1 hoặc 2 bảo vệ có thể quản lý được khoảng 10.000 xe

Quản lý doanh thu chặt chẽ, tránh thất thoát Truy Xuất dữ liệu thông tin xe, biển số xe, doanh thu theo thời gian nhan h

Thể hiện bãi giữ xe văn minh, lịch sự, hiện đại trong mắt khách hàng

12

Hình 2: Nhận dạng biển số xe tự động VASS 1.1.2 Hệ thống nhận diện biển số xe mở cổng thông minh

Camera AI View nhận diện biển số xe đóng/mở cổng thông minh ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo, có tỷ lệ chụp hình và nhận diện biển số chính xác tới 98% Thiết bị này có khả năng nhận dạng nhanh 50-100ms Giúp cho việc kiểm soát xe ô tô nhanh chống, dễ dàng và chính xác nhất

Nguyên lý hoạt động của công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) nhận diện biển số Camera View AI

 Camera AI View hoạt động theo cách phát hiện sự chuyển động Các hình ảnh chụp từ camera AI View sẽ liên tục lấy về và hiển thị trên màng hình kiểm soát

 Khi phát hiện có xe ra/vào, phần mềm sẽ tự động chụp ảnh từ camera được kết nối Sau đó nhận dạng hình ảnh vừa chụp lại, để chuyển đổi biển số thành dạng TEXT

 Công nghệ nhận dạng biển số tự động có thể nhận dạng hết các ký tự trên biển số xe của các loại xe ô tô tại Việt Nam

 Các thông tin được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của hệ thống quản lý bao gồm: hình ảnh xe, biển số xe, hình ảnh toàn cảnh, thời gian ra vào  Hệ thống sử dụng kết hợp cùng thiết bị điện thông minh SH C2Z và động -

cơ mở cửa cổng để kiểm soát tốt hơn

Đặc điểm nổi bật của công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) nhận diện biển số

Camera View AI- Camera tự động đọc biển số và lưu trên hệ thống quản lý - Chế độ tìm kiếm biển số xe thông minh

- Hạn chế tối đa tình trạng nhầm biển số xe

- Camera AI View có khả năng chụp và nhận dạng cả biến số trước và biển số sau Nên việc quản lý sẽ chặt chẽ và thuận tiện hơn, tránh tráo đổi gian lận

- Công tác kiểm tra, quản lý khách quan, minh bạch và rõ ràng Thông tin và tài liệu hình ảnh được lưu trữ trực tiếp trên camera nên đảm bảo được bảo mật, tính xác thực và độ tin cậy cao

- Các thông tin và hình ảnh nhận dạng biển số được lưu trữ một cách tự động

- Camera chụp biển số có cơ chế hoạt động wed server, nên cho phép người quản lý truy cập báo cáo thông tin qua mạng LAN hoặc internet

Hình 3: Cửa cổng trượt ngang/lùa tự động

14

CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG NGHỆ HỖ TRỢ

2.1 NGÔN NGỮ PYTHON VÀ THƯ VIỆN

OPENCV 2.1.1 NGÔN NGỮ PYTHON

Python là một ngôn ngữ lập trình cao cấp, được tạo ra bởi Guido van Rossum và được phát triển từ năm 1989 Python được thiết kế để có cú pháp đơn giản, dễ đọc và dễ hiểu, đồng thời hỗ trợ nhiều phong cách lập trình khác nhau

Python được phát hành dưới giấy phép mã nguồn mở, tức là mọi người có thể tự do sử dụng, phân phối và sửa đổi mã nguồn của nó mà không cần phải trả bất kỳ khoản phí nào

Các đặc điểm nổi bật của Python bao gồm:  Cú pháp đơn giản, dễ đọc và dễ hiểu  Cung cấp nhiều thư viện và framework hữu ích, giúp cho việc phát triển

ứng dụng nhanh chóng và hiệu quả  Hỗ trợ nhiều loại phong cách lập trình khác nhau, bao gồm lập trình

hướng đối tượng, lập trình cấu trúc, lập trình hàm, và nhiều hơn nữa  Được hỗ trợ trên nhiều nền tảng khác nhau, bao gồm Windows, Linux,

Mac OS X, và nhiều hơn nữa  Có cộng đồng lớn, năng động và tích cực, cung cấp nhiều tài liệu, hướng

dẫn và giải đáp thắc mắc cho người sử dụng Python

Ứng dụng của Python

Python là ngôn ngữ được ứng dụng đa dạng trong các lĩnh vực

 Làm Web với các Framework của Python: Django và Flask là 2

framework phổ biến hiện nay dành cho các lập trình viên Python để tạo ra các website

 Tool tự động hóa: các ứng dụng như từ điển, crawl dữ liệu từ website,

tool giúp tự động hóa công việc được các lập trình viên ưu tiên lựa chọn Python để viết nhờ tốc độ code nhanh của nó

 Khoa học máy tính: Trong Python có rất nhiều thư viện quan trọng

phục vụ cho ngành khoa học máy tính như: OpenCV cho xử lý ảnh và machine learning, Scipy và Numpys cho lĩnh vực toán học, đại số tuyến tính, Pandas cho việc phân tích dữ liệu, …

 Lĩnh vực IoT: Python có thể viết được các ứng dụng cho nền tảng

nhúng, đồng thời cũng được lựa chọn cho việc xử lý dữ liệu lớn Vì thế Python là một ngôn ngữ quen thuộc trong lĩnh vực Internet kết nối vạn vật

 Làm game: Pygame là một bộ module Python cross platform được thiết kế để viết game cho cả máy tính và các thiết bị di động

-Hình 4: Tính phổ biến của Python 2.1.2 CÀI ĐẶT PYTHON

Bước 1: Tải Python tại đây: https://www.python.org/downloads/, chọn phiên bản bạn cần, phiên bản mới nhất

Ngoài ra, bạn có thể chọn đường dẫn nơi Python sẽ được cài đặt.Sau khi hoàn tất quá trình cài đặt, bạn có thể chạy Python

Bước 3: Tiếp đến, ta mở Command Prompt (CMD) để kiểm tra

Để mở Command Prompt bạn dùng tổ hợp phím Windows + R để mở hộp thoại Run

Sau đó, gõ cmd > Enter để mở Command Prompt

Cửa sổ Command Prompt hiển thị như bên dưới: