XỬ lý ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN số XE dùng MATLAB

có sơ đồ nguyên lý, sơ đồ khối, sơ đồ thuật toán và hướng dẫn chi tiết về XỬ lý ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN số XE dùng MATLAB ...................................................................................................................................................................................

ĐỒ ÁN XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ ÁN Trang 3/20 CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Khái quát dề tài Xử lý nhận dạng ảnh khoa học tương đối so với nhiều ngành khoa học khác, lĩnh vực từ lâu nhiều người quan tâm Nó liên quan đến nhiều ngành khoa học khác hệ thống thông tin, lý thuyết thông tin, lý thuyết thống kê, nhận dạng, dùng để nhận dạng ký tự, chữ số, mặt người, vân tay Trong đề tài này,em làm phần nhận diện biển số xe để giúp cho việc quản lí bãi giữ xe giúp phát xe bị đánh cắp,… 1.2 Sơ đồ trình nhận dạng THU NHẬN TÁCH CHỈNH ẢNH BIỂN SỐ KÍCH THƯỚC KẾT QUẢ NHẬN DẠNG ẢNH PHÂN ĐOẠN NHẬN DẠNG KÍ TỰ KÍ TỰ Hình 1.1 : Sơ đồ trình nhận dạng  Thu nhận ảnh: ảnh chụp từ camera đưa vào máy tính làm sở liệu.Ảnh tín hiệu tương tự  Tách biển số: khối có chức tách biển số từ ảnh chụp phương pháp xử lí ảnh  Chỉnh kích thước: chỉnh kích thước ảnh cắt biển số,sao cho phù hợp với việc phân đoạn nhận dạng kí tự  Phân đoạn kí tự: khối thực chức tách kí tự có biển số phục vụ việc nhận dạng kí tự.Ảnh kí tự ảnh trắng đen XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE SVTH: Phạm Trọng Phước ĐỒ ÁN Trang 4/20  Nhận dạng kí tự : sau phân đoạn kí tự biển số tạo thành chuỗi kí tự.Chuỗi đưa vào khối nhận dạng để tiến hành nhận dạng kí tự chuỗi  Kết nhận dạng: sau nhận dạng kí tự biển số xe ta xuất kết nhận dạng qua khối kết nhận dạng CHƯƠNG CÁC LOẠI ẢNH VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ẢNH 1.3 Các loại ảnh matlab 1.1.1 Ảnh Grayscale Mỗi ảnh biểu diễn ma trận hai chiều, giá trị phần tử cho biết độ sáng (hay mức xám) điểm ảnh đó.Ma trận kiểu uint8,uint16 double.Ảnh biểu diễn theo kiểu gọi ảnh “trắng XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE SVTH: Phạm Trọng Phước ĐỒ ÁN Trang 5/20 đen” 1.1.2 Ảnh nhị phân Ảnh biểu diễn ma trận hai chiều thuộc kiểu logical.Mỗi điểm ảnh nhận hai giá trị (đen) (trắng) Hình 2.1: Hình ảnh nhị phân 1.1.3 Ảnh RGB (Red-Green-Blue) Còn gọi ảnh “truecolor” tính trung thực nó.Ảnh biểu diễn ma trận ba chiều kích thước m x n x 3,với m x n kích thước ảnh theo pixels.Ma trận định nghĩa thành phần màu red,green,blue cho điểm ảnh,các phần tử thuộc kiểu uint8,uint16 double Hình 2.2: Hình ảnh RGB XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE SVTH: Phạm Trọng Phước ĐỒ ÁN Trang 6/20 1.4 Các phương pháp xử lý ảnh số 1.1.4 Chuyển ảnh màu RGB thành ảnh mức xám (Gray Level) Ảnh gốc thường ảnh màu 24 bit màu nên khó nhận dạng ta cần phải chuyển ảnh xám liệu bit để dễ nhận dạng hơn.Để thực yêu cầu trên,ta sử dụng công thức sau đây,áp dụng cho điểm ảnh [x,y]: X= 0,299*Red + 0,587*Green + 0,114*Blue Mỗi giá trị X hay gọi cường độ sáng ảnh đa mức xám tính tổng trọng số khác thành phần màu hệ màu RGB(Red-Green-Blue) Quá trình chuyển đổi mức xám có làm số thông tin chấp nhận Hình 2.3: Ảnh mức xám 1.1.5 Phương pháp phân vùng ảnh Có thể hiểu phân vùng tiến trình chia ảnh thành nhiều vùng, vùng chứa đối tượng hay nhóm đối tượng kiểu.Ta có số phương pháp phân vùng ảnh sau: Thuật toán gán nhãn thành phần liên thông: XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE SVTH: Phạm Trọng Phước ĐỒ ÁN Trang 7/20 Kỹ thuật gán cho thành phân liên thông ảnh nhị phân nhãn riêng biệt Nhãn thường số tự nhiên đến tổng số thành phần liên thông có ảnh Giải thuật quét ảnh từ trái sang phải từ xuống Ảnh nhận ảnh nhị phân, có nhiều đối tượng khác ta tiến hành chọn đối tượng đối tượng ta muốn chọn.Dựa vào thuật toán gắn nhãn liên tiếp đối tượng, cụ thể sau: Thuật toán phân vùng ảnh dựa kỹ thuật đánh nhãn liên tiếp _Mặt nạ ảnh với điểm lân cận _Mặt nạ ảnh với điểm lân cận _Mặt nạ với điểm lân cận điểm lân cận Quy ước quét ảnh:  Nếu điểm ảnh có giá trị gọi điểm ảnh  Nếu điểm ảnh có giá trị gọi điểm ảnh  Ta đánh nhãn điểm ảnh Quá trình đánh nhãn ảnh thực theo bước sau: Bước 1: Tiến hành quét tất điểm ảnh từ trái sang phải, từ xuống Nếu gặp điểm ảnh bỏ qua, gặp điểm ảnh tiến hành đánh nhãn Trước đánh nhãn cho điểm ảnh nổi, ta cần quan tâm đến giá trị điểm ảnh phía điểm ảnh bên trái điểm ảnh ta xét Nếu điểm ảnh đánh nhãn điểm ảnh xét đánh nhãn trùng với điểm ảnh điểm ảnh bên trái Nếu điểm ảnh bên điểm ảnh bên trái điểm ảnh ta đánh nhãn cho điểm ảnh xét Bước 2: Sau đánh nhãn tất điểm ảnh nổi, ta cần nhóm điểm ảnh gần lại đánh nhãn khác lại với Bước 3: Thực quét lại đánh nhãn cho nhóm điểm ảnh vừa nhóm lại XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE SVTH: Phạm Trọng Phước ĐỒ ÁN Trang 8/20 Hình 2.4: Gán nhãn dối tượng 1.5 Các phương pháp nhận dạng truyền thống Hệ nhận dạng kí tự ( gọi tắt OCR - Optical Character Recognition ),nhận dạng kí tự quang học.Đây công nghệ áp dụng để nhận dạng ký tự định dạng file hình chuyển thành định dạng file text.Nhiều hệ thống nhận dạng làm việc tốt,nhưng xét tổng thể khoảng cách lớn tính hệ nhận dạng đòi hỏi thực tế Có nhiều phương pháp nhận dạng, nói chung quy kiểu: nhận dạng theo mẫu ( template-base ) nhận dạng theo tính chất ( feature - base)  Phương pháp nhận dạng theo mẫu so sánh với mẫu chữ lưu sẵn  Nhận dạng theo tính chất quy ô mực thành tính chất quy định cách thức viết nên chữ Phương pháp nhận dạng theo mẫu thuộc loại cổ điển quy ô mực thành ma trận điểm 10 x 10 Các chữ có kích cỡ khác quy thành ma trận 10 x 10 so sánh với mẫu để chọn mẫu gần Có nhiều cách thức so sánh, chẳng hạn thông qua số lượng điểm khác biệt Tuy nhiên khác biệt XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE SVTH: Phạm Trọng Phước ĐỒ ÁN Trang 9/20 font chữ nhiều lớn khác biệt chữ font ( chẳng hạn chữ b chữ h - chữ font gần so với chữ font ), thông thường mẫu phân theo font Sau xử lý vài từ, hệ thống tự động xác định chữ hay dùng định font cho thích hợp Nhận dạng theo tính chất, hệ có 100 “ hệ chuyên gia” khác nhau, thực chất thuật toán nhận dạng 100 chữ ( từ A Z, a z, số, dấu ) Các chữ nhận dạng theo tính chất gạch nghiêng, đứng, nghiêng, điểm uốn, phản xạ, chiều dài hướng dấu gạch Hệ chuyên gia xem xét hình chiếu dọc, ngang ( cộng với điểm đen theo hàng/cột ) để xác định thêm tham số khác Kiểu nhận dạng dựa tư quen thuộc sau: chẳng hạn chữ t gồm đường thẳng đứng cắt vạch ngang, có thêm gạch chân Nếu nhận dạng theo mẫu phải lưu tất mẫu khác ( hệ ExperVision chứa tới 2100 loại chữ ) Hệ OmniPage cho máy tính cách “đọc” chữ, ví dụ chữ k gồm vạch đứng hai vạch chéo, tham số khác tham số phụ CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE 1.6 Khái quát chương trình Mục đích đề tài xây dựng chương trình đọc biển số xe vị trí cố định, ví dụ lối vào khu vực bãi đậu xe Hệ thống xây dựng dựa vào máy tính PC thông thường có giao tiếp với máy ghi hình (camera hay webcam) nhằm đáp ứng trạng thái thực chụp lấy ảnh, hay ảnh chụp từ máy ảnh, để tạo ảnh ( ảnh gốc) đưa vào máy tính PC Từ hình ảnh thu có chứa biển số xe phần mền xử lý nhận dạng kết đưa biển số xe Một biển số xe phát (nhận dạng), chữ số đọc xuất giao diện người dùng đối chiếu lại với sở liệu XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE SVTH: Phạm Trọng Phước ĐỒ ÁN Trang 10/20 Đối với xe bánh ( xe gắn máy) biển số có kí tự chia làm hàng.Hàng có kí tự hàng có kí tự,theo qui định nhà nước hành Lưu đồ giải thuật chương trình nhận dạng biển số xe: XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE SVTH: Phạm Trọng Phước ĐỒ ÁN Trang 11/20 BẮT ĐẦU THU ẢNH KẾT THÚC TRÍCH VÙNG PHÂN ĐOẠN KÍ Hình 3.1:Lưu đồ giải thuật chương trình nhận dạng biển số xe BIỂN SỐ TỰ 1.7 Trích vùng biển số Tách biển số bước quan trọng trình nhận dạng biển số xe.Khối CHỈNH KÍCH tách biển số xe chia thành gia đoạn chính: THƯỚC ẢNH Gia đoạn 1: xác định vị trí biển số xe ảnh NHẬN Gia đoạn 2: dùng giả thuật để cắt biển số xe khỏi ảnh DẠNG Lưu đồ giải thuật trích vùng biển số xe: NHỊ PHÂN ẢNH KÍ TỰ CHUYỂN THÀNH ẢNH XÁM XÁC ĐỊNH KHOẢNG CỘNG XÁC ĐỊNH VÙNG TRỪ TRẮNG Ở GIỮA ẢNH XÁC ĐỊNH BIỂN SỐ NHỎ GÁN NHÃN ĐỐI TƯỢNG KHỞI TẠO NGƯỠNG XÁC ĐỊNH VÙNG XỬ LÝ ẢNH NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE BIỂN SỐ Ở GIỮA SVTH: Phạm Trọng Phước ẢNH ĐỒ ÁN Trang 12/20 NHỊ PHÂN ẢNH XÁC ĐỊNH HÌNH CHỮ NHẬT BAO QUANH LOẠI BỎ ĐỐI TƯỢNG NHỎ CẮT BIỂN SỐ XE Hình 3.2:Lưu đồ giải thuật cắt biển số Ảnh chụp thường ảnh màu, ngõ khối ảnh gốc ảnh màu (RGB).Sau ta chuyển thành ảnh xám giúp cho ta dễ dàng nhận dạng vùng biển số.Ta xác định tâm ảnh sau chuyển thành ảnh xám,để ta xác định khoảng cộng trừ thỏa mãn theo hàng theo cột theo tâm ảnh.Việc xác định hai khoảng giúp ta xác định điều kiện để nhận biết biển số xe hình.Sau tìm khích thước biển số nhỏ mà chương trình nhận dạng được.Kế tiếp xác định ngưỡng xám,việc xác định ngưỡng xám quan trọng định đến khả chọn vùng biển số.Và ngưỡng xám giúp ta chuyển từ ảnh xám ảnh nhị phân ta đặt ngưỡng thích hợp để so sánh.Mức xám ảnh dùng để so sánh với giá trị ngưỡng này.Biểu thức: u