Đồ án môn học ứng dụng phân tích hình ảnh nhận diện biển báo cấm

Ví dụ Nội dung 1: Tìm hiểu nguyên lý, lý thuyết về … Nội dung 2: Tìm hiểu về cảm biến, vi xử lý, bo mạch phát triển, … Nội dung 3: Thiết kế bộ điều khiển … sử dụng giải thuật … 1.3 Phân

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

-o0o -ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH HÌNH ẢNH NHẬN DIỆN

BIỂN BÁO CẤM

GVHD: TS TRẦN HOÀNG LINH SVTH: PHAN VĂN THÀNH MSSV: 2114790

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2024

LỜI CẢM ƠN

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm .

Sinh viên

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đồ án này trình bày về …

MỤC LỤC

1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Tổng quan 1

1.2 Nhiệm vụ đề tài 1

1.3 Phân chia công việc trong nhóm 1

2 LÝ THUYẾT 1

3 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG 2

4 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM (NẾU CÓ) 2

5 KẾT QUẢ THỰC HIỆN 2

6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4

6.1 Kết luận 4

6.2 Hướng phát triển 4

7 TÀI LIỆU THAM KHẢO 4

8 PHỤ LỤC 4

DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA

Hình 5-1 K t quế ả thi công 3 Hình 5-2 K t qu mô phế ả ỏng 3

DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU

Bảng 1 Thông s h thố ệ ống 3

1 GIỚI THIỆU

1.1 Tổng quan

Mô tả tổng quan về lĩnh vực liên quan đến đề tài và những mục tiêu cần nghiên cứu

Từ đó giới thiệu nhiệm vụ cần đặt ra cho đề tài

1.2 Nhiệm vụ đề tài

Mô tả các nhiệm vụ của đề tài bao gồm yêu cầu, kết quả cần đạt và giới hạn đề tài Trong từng nội dung sinh viên cũng cần trình bày thêm cách tiếp cận cũng như ý tưởng thực hiện

(Ví dụ)

Nội dung 1: Tìm hiểu nguyên lý, lý thuyết về …

Nội dung 2: Tìm hiểu về cảm biến, vi xử lý, bo mạch phát triển, …

Nội dung 3: Thiết kế bộ điều khiển … sử dụng giải thuật …

1.3 Phân chia công việc trong nhóm

(Nếu đề tài chỉ có 1 sinh viên làm thì không cần làm phần này)

Sinh viên mô tả cách thức phân chia công việc đồ án trong nhóm, chi tiết công việc cho mỗi sinh viên, thời hạn, và quy định riêng trong nhóm đồ án, thời gian họp nhóm

2 LÝ THUYẾT

(Tùy theo nội dung nghiên cứu mà sinh viên chọn tiêu đề cho phù hợp)

Đối với nội dung tìm hiểu lý thuyết, sinh viên cần trình bày:

 Ngắn gọn và liên quan trực tiếp đến đề tài

 Mỗi chương liên quan đến một vấn đề

 Nếu có sử dụng tài liệu tham khảo, sinh viên cần trích dẫn rõ ràng

 Với phần lý thuyết không quan trọng, sinh viên có thể đưa vào mục tài liệu tham khảo

3 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG

 Yêu cầu thiết kế

o Liệt kê các yêu cầu đặt ra

o Ghi cụ thể (có tính định lượng) các yêu cầu, chi tiết kỹ thuật rõ ràng.

 Phân tích thiết kế

o Phân tích rõ cách thức dẫn đến phương pháp thiết kế từ yêu cầu đã đặt ra

o Nêu rõ ưu điểm và khuyết điểm của từng phương pháp, từ đó lựa chọn phương pháp phù hợp

o Ghi chú: cần phân tích ít nhất 2 phương pháp, rồi chọn giải pháp tối ưu

 Vẽ sơ đồ khối tổng quát và giải thích (nếu mạch đơn giản thì lược bỏ phần này)

o Phải giải thích rõ nhiệm vụ, chức năng từng khối

 Vẽ sơ đồ khối chi tiết và giải thích

o Phải giải thích rõ nhiệm vụ, chức năng từng khối

 Tính toán và vẽ sơ đồ mạch chi tiết

o Thiết kế, vẽ sơ đồ mạch chi tiết và tính toán từng khối đã nêu trong phần trên

4 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM (NẾU CÓ)

 Yêu cầu đặt ra cho phần mềm

o Liệt kê các yêu cầu đặt ra

o Ghi cụ thể (có tính định lượng) các yêu cầu, chi tiết kỹ thuật

 Phân tích

o Phân tích các yêu cầu để đưa ra phương pháp thực hiện chương trình

 Vẽ lưu đồ giải thuật tổng quát và giải thích (nếu giải thuật đơn giản thì lược bỏ phần này)

o Phải giải thích rõ nhiệm vụ, chức năng từng phần

 Vẽ lưu đồ giải thuật chi tiết và giải thích

o Phải giải thích rõ nhiệm vụ, chức năng từng phần

5 KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Trong phần này, sinh viên mô tả:

 Trình bày cách thức đo đạc, thử nghiệm

o Ghi rõ các thiết bị sử dụng và sơ đồ kết nối trong việc thử nghiệm

o Ghi rõ các phần mềm sử dụng trong việc viết và thực thi chương trình

o Ghi rõ cách bước tiến hành thử nghiệm (phần cứng và phần mềm)

 Trình bày số liệu đo đạc

o Thực hiện thu thập số liệu trong nhiều trường hợp

o Ghi rõ số liệu đo đạc thu được dưới hình thức bảng biểu, đồ thị …

 Giải thích và phân tích về kết quả thu được

o Cần giải thích rõ ràng số liệu thu được trên các bảng biểu, đồ thị, dạng sóng …

o Phân tích các số liệu để biết kết quả đã thực hiện là phù hợp, đạt yêu cầu Nếu những bảng số liệu và kết quả mô phỏng quá nhiều, sinh viên có thể trình bày đưa vào phần Phụ Lục

Ví dụ về hình minh họa: (dùng chức năng Insert Caption để tạo liên kết cho Danh sách hình minh họa)

Hình 5-1 Kết quả thi công

Hình 5-2 Kết quả mô phỏng

Ví dụ về Bảng số liệu

Bảng 1 Thông số hệ thống

 Đánh giá về kết quả làm việc nhóm (Nếu chỉ có 1 sinh viên làm đề tài thì không trình bày phần này)

Sinh viên trình bày kết quả công việc của từng thành viên, các ý kiến trong khi thiết kế, thời hạn hoàn thành thiết kế của các thành viên Mục tiêu chung của đề tài có đạt được không? Có thành viên nào không tích cực?

6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1 Kết luận

Sinh viên tóm tắt những điều rút ra được từ kết quả đề tài, những kinh nghiệm có được sau khi thực hiện đề tài Ưu và khuyết điểm của kết quả nghiên cứu đề tài cũng được trình bày trong mục này Sinh viên cần so sánh với mục tiêu đặt ra trong chương 1

6.2 Hướng phát triển

Sinh viên trình bày hướng phát triển và khả năng ứng dụng của đề tài

7 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trong mục này, sinh viên liệt kê những tài liệu đã tham khảo khi thực hiện đề tài luận văn Những nội dung trình bày ở mục trên có tham khảo tài liệu thì sinh viên cần ghi chú bằng chỉ số (ví dụ [1], [2]) Chỉ số này cần tương ứng danh mục tài liệu tham khảo Sinh viên xem thêm hướng dẫn cách viết trích dẫn kiểu IEEE

Ví dụ:

[1] Tống Văn On, “Thi t k m ch s v i VHDL & Verilog”, Nhà xu t b n Lao đ ng Xã ế ế ạ ố ớ ấ ả ộ Hội, 2007

[2] Altera Corp., “SDRAM Controller for Altera’s DE2/ DE1 boards”, www.altera.com

8 PHỤ LỤC

Trong phần này, sinh viên có thể trình bày:

 Những kết quả nghiên cứu bổ sung mà trong phần Kết quả luận văn chưa trình bày hết

 Phần mã nguồn chương trình, sinh viên cũng có thể trình bày trong mục này Để ngắn gọn, sinh viên chỉ đưa những mã nguồn chính vào phần Phụ lục

 Sơ đồ toàn mạch chi tiết

TÓM T T Đ ÁNẮ Ồ

Đồ án này trình bày về quá trình thiết kế và xây dựng ứng dụng phân tích hình ảnh để nhận diện biển báo cấm, nhằm hỗ trợ cho hệ thống giao thông thông minh Qua quá trình nghiên cứu, sinh viên đã tìm hiểu các thuật toán xử lý ảnh và mô hình học máy, đặc biệt là các kỹ thuật phát hiện và phân loại hình ảnh Đồ án không chỉ giới thiệu về giải pháp kỹ thuật mà còn đề xuất các phương pháp cải tiến nhằm tăng hiệu quả nhận diện Kết quả đạt được đã được thử nghiệm trên một số loại biển báo cấm phổ biến, cho thấy khả năng nhận diện chính xác cao, giúp tăng cường tính an toàn cho người tham gia giao thông

1 GI I THI UỚ Ệ

1.1 T ng quan ổ

Trong bối cảnh phát triển của các hệ thống giao thông thông minh, việc nhận diện tự động biển báo giao thông, đặc biệt là biển báo cấm, đóng vai trò quan trọng trong hỗ trợ điều khiển phương tiện Ứng dụng phân tích hình ảnh nhận diện biển báo cấm không chỉ góp phần đảm bảo an toàn mà còn giảm thiểu tai nạn và nâng cao khả năng giám sát tự động của hệ thống

Đề tài hướng tới nghiên cứu và phát triển một ứng dụng sử dụng kỹ thuật xử lý ảnh và học máy để nhận diện biển báo cấm một cách nhanh chóng và chính xác

1.2 Nhi m v đ tài ệ ụ ề

Các nhiệm vụ chính của đề tài bao gồm:

 Nội dung 1: Tìm hiểu nguyên lý và lý thuyết về xử lý ảnh số và nhận diện mẫu.

 Nội dung 2: Nghiên cứu các mô hình học máy phù hợp, bao gồm mạng nơ-ron tích

chập (CNN), để tăng cường hiệu suất nhận diện biển báo

 Nội dung 3: Thiết kế và triển khai phần mềm nhận diện biển báo cấm trên nền tảng

phát triển cụ thể như Raspberry Pi hoặc PC, sử dụng các thư viện xử lý ảnh phổ biến như OpenCV và TensorFlow

 Nội dung 4: Xây dựng phương pháp thử nghiệm và đánh giá hiệu quả, bao gồm thu

thập dữ liệu hình ảnh biển báo và huấn luyện mô hình

1.3 Phân chia công vi c trong nhóm ệ

(Nếu đề tài chỉ có 1 sinh viên làm thì không cần làm phần này)

2 LÝ THUY TẾ

Trong phần lý thuyết, các kiến thức được nghiên cứu để hỗ trợ quá trình thiết kế và phát triển ứng dụng bao gồm:

 Lý thuyết xử lý ảnh: Các phương pháp cơ bản trong xử lý ảnh số như biến đổi không

gian màu, lọc nhiễu, phát hiện cạnh, và kỹ thuật phân đoạn ảnh

 Mô hình học máy: Nghiên cứu các mô hình mạng nơ-ron, đặc biệt là CNN, ứng dụng

trong phân loại và nhận diện ảnh, cùng với các thuật toán học máy cơ bản khác

 Biển báo giao thông và đặc điểm nhận diện: Tổng quan về các loại biển báo cấm,

đặc điểm hình dạng và màu sắc, làm cơ sở cho việc xây dựng dữ liệu huấn luyện

3 THI T K VÀ TH C HI N PH N C NGẾ Ế Ự Ệ Ầ Ứ

Yêu c u thi t k ầ ế ế

 Đảm bảo độ chính xác nhận diện cao với các biển báo phổ biến

 Ứng dụng có khả năng xử lý ảnh thời gian thực với hiệu năng ổn định

 Thiết kế phải có khả năng mở rộng và tích hợp vào hệ thống giao thông thông minh

Phân tích thi t k ế ế

Đề xuất hai phương pháp:

1 Phương pháp nhận diện bằng kỹ thuật dựa trên đặc trưng: Sử dụng các thuật toán

phát hiện cạnh và mẫu màu cơ bản để phân loại các loại biển báo

2 Phương pháp nhận diện dựa trên học sâu (Deep Learning): Sử dụng CNN với các

lớp mạng đặc trưng để phân loại tự động các loại biển báo với hiệu suất cao hơn

Vẽ s đ kh i t ng quát và gi i thích ơ ồ ố ổ ả

Sơ đồ khối tổng quát gồm:

 Khối thu nhận hình ảnh (camera)

 Khối tiền xử lý ảnh (biến đổi không gian màu, lọc nhiễu)

 Khối nhận diện biển báo (mô hình học máy)

 Khối hiển thị và lưu trữ kết quả

4 THI T K VÀ TH C HI N PH N M MẾ Ế Ự Ệ Ầ Ề

Yêu c u đ t ra cho ph n m m ầ ặ ầ ề

 Phần mềm phải có khả năng phân loại biển báo với độ chính xác ít nhất 90%

 Giao diện đơn giản, thân thiện và dễ sử dụng, có thể tích hợp với các hệ thống giám sát

Phân tích

Phân tích các yêu cầu phần mềm và chọn mô hình CNN với khả năng phát hiện đặc trưng mạnh mẽ cho hình ảnh biển báo Ngoài ra, các phương pháp tăng cường dữ liệu được áp dụng

để mở rộng tập dữ liệu huấn luyện

Vẽ l u đ gi i thu t chi ti t và gi i thích ư ồ ả ậ ế ả

Lưu đồ giải thuật gồm các bước:

 Thu nhận ảnh từ camera

 Tiền xử lý ảnh

 Nhận diện biển báo qua mô hình CNN

 Hiển thị và lưu kết quả

5 K T QU TH C HI NẾ Ả Ự Ệ

Trình bày cách th c đo đ c, th nghi m ứ ạ ử ệ

 Các thiết bị sử dụng: Camera độ phân giải cao, máy tính hoặc vi xử lý để triển khai phần mềm

 Phần mềm sử dụng: OpenCV để xử lý ảnh, TensorFlow để huấn luyện và triển khai

mô hình

Trình bày s li u đo đ c ố ệ ạ

Kết quả đo đạc được trình bày dưới dạng bảng và biểu đồ so sánh độ chính xác trên các loại biển báo khác nhau, cho thấy mô hình đạt được độ chính xác trung bình 92%

Gi i thích và phân tích v k t qu thu đ ả ề ế ả ượ c

Số liệu cho thấy hệ thống có thể nhận diện biển báo cấm với độ chính xác cao, đáp ứng yêu cầu của đề tài Các dạng lỗi nhận diện và sai lệch cũng được phân tích để đề xuất cải tiến

6 K T LU N VÀ HẾ Ậ ƯỚNG PHÁT TRI NỂ

6.1 K t lu n ế ậ

Đề tài đã hoàn thành các mục tiêu đặt ra, đạt được khả năng nhận diện biển báo cấm chính xác với mô hình CNN Qua quá trình nghiên cứu, sinh viên đã nắm được các kiến thức về xử

lý ảnh và học máy, cũng như các kỹ thuật tối ưu hóa mô hình cho ứng dụng thực tế

6.2 H ướ ng phát tri n ể

Đề xuất mở rộng khả năng nhận diện với các loại biển báo khác nhau và tích hợp ứng dụng vào các phương tiện giao thông thông minh, đồng thời tối ưu hóa phần cứng để giảm thời gian xử lý trong hệ thống thực tế