Nghiên cứu nhận dạng ảnh, ứng dụng xây dưng phần mềm kiểm soát vé cho nhà gửi xe trường đại học công nghệ thông tin và truyền thông

LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập rèn luyện trường Đại học Công nghệ thông tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên, đến chúng em kết thúc khố học năm hồn thành đồ án tốt nghiệp Để có kết em xin chân thành cảm ơn:  Ban chủ nhiệm trường đại học Công nghệ thông tin truyền thông thầy cô giáo khoa giảng dạy, quan tâm tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập rèn luyện suốt thời gian theo học trường  Thạc sỹ: Quách Xuân Trưởng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trình học tập đặc biệt suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp Thầy quan tâm nhiệt tình hướng dẫn em từ việc tìm tài liệu việc định hướng lựa chọn giải pháp để triển khai đồ án Thầy nhắc nhở, động viên em gặp khó khăn, nhờ mà em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp thời hạn  Em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, người động viên, giúp đỡ em nhiều thời gian học tập làm đồ án tốt nghiệp Thái nguyên, ngày tháng năm 2012 Sinh viên thực Đinh Nam Hải LỜI CAM ĐOAN Đồ án tốt nghiệp sản phẩm toàn kiến thức mà sinh viên học suốt thời gian học tập trường đại học Ý thức điều với tinh thần nghiêm túc, tự giác lao động miệt mài thân hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo - Quách Xuân Trưởng em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp Em xin cam đoan nội dung đồ án em không chép nội dung từ đồ án khác sản phẩm đồ án thân em nghiên cứu xây dựng lên Mọi thơng tin sai lệch em xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước hội đồng bảo vệ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật nhu cầu lại ngày tăng, số lượng phương tiện giao thông đường ngày xuất nhiều Với số lượng phương tiện giao thơng lớn, cịn khơng ngừng tăng lên làm nảy sinh nhiều vấn đề việc kiểm soát quản lý phương tiện Để giải vấn đề nhu cầu đặt áp dụng hệ thống tự động Do mục đích nghiên cứu tìm hiểu xây dựng hệ thống “Nhận dạng biển số xe” từ hình ảnh, phim thiết bị ghi hình kỹ thuật số Nhằm trợ giúp cho công tác phát xe vi phạm giao thông, chống trộm, quản lý, … dễ dàng nhanh chóng Sau ứng dụng hệ thống nhận dạng biển số xe nói chung: Thu phí giao thơng, Kiểm sốt xe đường biên giới, trạm gác cổng, công tác chống trộm, bãi giữ xe tự động, … Như hệ thống tự động khác, hệ thống yêu cầu có phần cứng phần mềm Phần cứng camera có tác dụng thu nhận hình ảnh, cịn phần mềm xử lý hình ảnh Với phát triển kỹ thuật điện tử, camera dễ dàng có khả thu nhận hình ảnh vấn đề đặt ln vấn đề quan trọng hệ thống, định tính hiệu hệ thống xử lý ảnh phần mềm xử lý ảnh Với vai trị phân tích nghiên cứu tập trung vào giải vấn đề đặt xử lý ảnh để đưa xác biển số xe CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu đề tài nghiên cứu 1.1.1 Khái niệm chức hệ thống thu phí Mơ hình hoạt động hệ thống thu phí đơn giản là: người lái xe có mua vé lối vào đưa cho người có chức thu vé lối Phịng thu vé với rào cản xe tự động đặt đầu trạm thu vé Với tiến công nghệ, hệ thống tự động, từ đem lại lưu thông tốt cho phương tiện cải thiện dịch vụ cho người dùng nhà khai thác 1.1.2 Sự phát triển hệ thống thu phí nước khác giới Hệ thống kiểm sốt thu phí cài đặt lần Singapore vào năm 1990 cách sử dụng công nghệ Nhật Bản Gần thành phố London – Anh đưa cách tính thuế với hy vọng giảm lưu lượng xe vào thành phố khoảng 15% Hệ thống hoạt động từ tháng năm 2003 mang lại kết mong muốn thành phố việc quản lý dòng phương tiện vào thành phố Khoảng 800 máy quay video đặt lối vào bên khu vực rộng khoảng 22km2 tâm London.Các máy quay tự động nhận dạng biển số xe tự động so sánh chúng với vé xe toán sở liệu Hệ thống khơng có cửa vào trạm thu phí lựa chọn để tránh lãng phí thời gian lái xe họ lái xe vào thành phố Công nghệ tự động thu phí phát triển cách rộng rãi theo cách khác quốc gia toàn giới 1.1.3 Hệ thống trạm thu phí Việt Nam Thời gian gần đây, mơ hình trạm thu phí tự động phát triển rộng rãi Việt Nam Đã sử dụng nhiều mơ hình quản lý xe điều kiện khác như: bãi gửi xe tự động, trạm thu phí, v.v… Tuy vậy, nhiều bãi gửi xe sử dụng phương pháp ghi biển số xe người gửi vào tờ vé xe đưa cho người gửi Cách làm dẫn đến việc, lưu lượng xe vào lúc đơng dẫn đến vấn đề ùn tắc nơi gửi xe việc ghi vé không nhanh chóng, dẫn đến việc ghi nhầm lẫn số ghi nhanh để đáp ứng nhu cầu người gửi, v.v… 1.2 1.2.1 Công nghệ nhận dạng ảnh Khái niệm nhận dạng mẫu Nhận dạng mẫu (pattern recognition) ngành thuộc lĩnh vực học máy(machine learning) Nói cách khác, xem việc “cần thực tác động vào liệu thơ mà tác động cụ thể tùy thuộc vào loại liệu đó” Như tập hợp phương pháp học có giám sát (supervised learning) Nhận dạng mẫu nhằm mục đích phân loại liệu (là mẫu) dựa trên: kiến thức tiên nghiệm dựa vào thông tin thống kê trích rút từ mẫu có sẵn Các mẫu cần phân loại thường biểu diễn thành nhóm liệu đo đạc hay quan sát được, nhóm điểm khơng gian đa chiều phù hợp Đó khơng gian đặc tính mà dựa vào ta phân loại Một hệ thống nhận dạng mẫu hoàn thiện gồm có thiết bị cảm nhận (sensor) để thu thập quan sát cần cho việc miêu tả; chế trích rút đặc trưng để tính tốn thông tin dạng số hay dạng tượng trưng từ liệu quan sát được; phân loại nhằm thực công việc phân loại thực dựa vào đặc tính trích rút Việc phân loại thường dựa vào có sẵn tập mẫu mà phân loại hay mô tả sẵn Tập mẫu gọi tập huấn luyện chiến lược học nhằm phân loại mẫu vào lớp có sẵn gọi học có giám sát Việc học khơng có giám sát, theo nghĩa hệ thống khơng cung cấp mẫu cung cấp mẫu đánh nhãn tiên nghiệm, mà phải tự đưa lớp để phân loại dựa vào tính ổn định thống kê mẫu Việc phân loại thường dùng hướng tiếp cận sau: thống kê, cú pháp Nhận dạng mẫu dùng thống kê dựa vào đặc tính thơng kê mẫu, chẳng hạn mẫu tạo hệ thống xác suất Nhận dạng dùng cấu trúc dựa vào tương quan cấu trúc mẫu Các ưng dụng phổ biến là: nhận dạng tiếng nói tự động, phân loại văn thành nhiều loại khác (ví dụ: thư điện tử spam/ non-spam), nhận dạng tự động mã bưu điện viết tay bao thư, hay hệ thống nhận dạng danh tính dựa vào mặt người 1.3 Mơ hình triển khai ứng dụng nhận dạng biển số vào toán quản lý biển số xe Từ phân tích dựa điều kiện áp dụng điều kiện mặt công nghệ Mơ hình triển khai cho tốn quản lý biển số xe gồm phần: - Clients: o Nhận ảnh đầu vào, tách biển số đưa lên server để kiểm tra o Do điều kiện thực tế Việt Nam, có vài trường hợp biển số khó nhận dạng nhân viên quản lý xem nhập trực tiếp biển số vào hệ thống o Kiểm tra thông tin từ server, tùy vào loại vé, vé in để đưa cho người gửi xe - Server: o Quản lý thông tin vé xe, xe khách đăng ký gửi, quản lý - biển số xe, loại vé o Xem thông tin khách đăng ký Webservice: o Mã hóa liệu o Kiểm tra liệu đầu vào từ clients gửi thông tin lên o Bảo mật sở liệu H.a: Mơ hình triển khai CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Xử lý ảnh, vấn đề xử lý ảnh 2.1.1 Xử lý ảnh gì? Con người thu nhận thơng tin qua giác quan, thị giác đóng vai trị quan trọng Những năm trở lại với phát triển phần cứng máy tính, xử lý ảnh đồ hoạ phát triển cách mạnh mẽ có nhiều ứng dụng sống Xử lý ảnh đồ hoạ đóng vai trị quan trọng tương tác người máy Quá trình xử lý ảnh xem trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho kết mong muốn Kết đầu q trình xử lý ảnh ảnh “tốt hơn” kết luận Ảnh Ảnh “Tốt hơn” XỬ LÝ ẢNH Kết luận Hình 1.1 Q trình xử lý ảnh Ảnh xem tập hợp điểm ảnh điểm ảnh xem đặc trưng cường độ sáng hay dấu hiệu vị trí đối tượng khơng gian xem hàm n biến P(c 1, c2, , cn) Do đó, ảnh xử lý ảnh xem ảnh n chiều Sơ đồ tổng quát hệ thống xử lý ảnh: Hệ định Thu nhận ảnh (Scanner, Camera,Sensor) Tiền xử lý Trích chọn đặc điểm Đối sánh rút kết luận Hậu xử lý Lưu trữ Hình 1.2 Các bước hệ thống xử lý ảnh 2.1.2 Các vấn đề xử lý ảnh 2.1.2.1 Một số khái niệm * Ảnh điểm ảnh: Điểm ảnh xem dấu hiệu hay cường độ sáng toạ độ không gian đối tượng ảnh xem tập hợp điểm ảnh * Mức xám, màu Là số giá trị có điểm ảnh ảnh 2.1.2.2 Nắn chỉnh biến dạng Ảnh thu nhận thường bị biến dạng thiết bị quang học điện tử P’i f(Pi) Pi Ảnh thu nhận Ảnh mong muốn Hình 1.3 Ảnh thu nhận ảnh mong muốn Để khắc phục người ta sử dụng phép chiếu, phép chiếu thường xây dựng tập điểm điều khiển 1, n Giả sử (Pi, Pi’) i = Tìm hàm f: Pi n ∑ i =1  f ( Pi ) − Pi ' có n tập điều khiển f (Pi) cho → Giả sử ảnh bị biến đổi bao gồm: Tịnh tiến, quay, tỷ lệ, biến dạng bậc tuyến tính Khi hàm f có dạng: f (x, y) = (a1x + b1y + c1, a2x + b2y + c2) [ φ = ∑ ( f ( Pi) − Pi ' ) = ∑ ( a1 xi + b1 y i + c1 − xi' ) + ( a xi + b2 yi + c − y i' ) Ta có: n n i =1 i =1 10 ] H.4.1 : Giao diện form đăng nhập client Hình ảnh chương trình chọn ảnh đầu vào : 69 H.4.2: Giao diện form hiển thị ảnh thông tin xe - Hiển thị form VeXe: 70 H.4.3: Giao diện Vé xe in 71 - Hình ảnh chọn PrintPreview: H.4.4: Giao diện Vé xe trước in 4.2.2.Giao diện Server 72 - Giao diện login: H.4.5: Giao diện đăng nhập server 4.2.2.1 Nhóm chức quản lý Khách 73 - Giao diện Thông tin Khách: H.4.6: Giao diện Thông tin khách server Chức Thêm thông tin Khách: 74 H.4.7: Giao diện thêm thơng tin khách 4.2.2.2 Nhóm chức quản lý Vé xe - Xem thông tin vé xe 75 H.4.8: Giao diện quản lý vé xe - Sửa thông tin vé xe: 76 H.4.9: Giao diện sửa thông tin vé xe KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu đánh giá thuật toán xử lý ảnh áp dụng mạng noron vào nhận dạng ký tự Em hoàn thành báo cáo đồ án tốt nghiệp cài đặt vài chức tốn “ Nghiên cứu nhận 77 dạng ảnh, ứng dụng xây dựng phần mềm kiểm soát vé cho nhà gửi xe trường Đại học công nghệ thông tin Truyền Thông ” Xây dựng chương trình nhận dạng biển số server để quản lý thông tin lưu trữ sở liệu Ưu điểm chương trình: - Giao diện chương trình thân thiện, dễ sử dụng dễ vận hành - Các module sử dụng cho hệ thống quản lý nhân sự…, hệ thống yêu cầu bảo mật cao Nhược điểm chương trình - Một số trường hợp đưa kết không mong đợi - Do chưa có điều kiện để sử dụng máy quay chuyên dụng nên ảnh đầu vào đưa vào dạng bitmap số mẫu ảnh đưa vào hạn chế Hướng phát triển đề tài Công nghệ nhận dạng biển số xe ý tưởng hay cho mơ hình quản lý bãi gửi xe vừa nhỏ Hướng phát triển đề tài cải thiện trình nhận dạng biển số cách xác hơn, tăng tốc độ q trình nhận dạng Thêm vài tính sử dụng thẻ từ, nhận dạng ảnh từ máy quay chuyên dụng Thêm chức quản lý server như: quản lý số tiền thu tháng, quản lý chi tiết chức tồn tại… 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS,TS Đỗ Năng Toàn ,TS Phạm Việt Bình , Giáo trình xử lý ảnh (Khoa CNTT – Đại học Thái Nguyên) [2] http://en.wikipedia.org/wiki/Canny_edge_detector [3] Ngôn ngữ lập trình C# [4] Một số tài liệu tìm hiểu Internet [5] Đ M Tường, Trí tuệ nhân tạo, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2002 [6] [7] http://www.emgu.com/wiki/index.php/License_Plate_Recognition_ in_CSharp http://www.pixel-technology.com/freeware/tessnet2/ http://vi.wikipedia.org/wiki/Nh%E1%BA%ADn_d%E1%BA%A1ng_m %E1%BA%ABu [8] http://weblogs.asp.net/imranbaloch/archive/2011/01/16/asp-net-mvc-3new-features.aspx [9] http://www.codeproject.com/Articles/196168/Contour-Analysis-forImage-Recognition-in-C [10] 79 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 80 81 ... Mơ tả tốn 3.2.2.Bài toán ứng dụng nhận dạng biển số quản lý nhà gửi xe Trường đại học công nghệ thông tin muốn sử dụng phần mềm nhận dạng biển số xe việc quản lý nhà gửi xe tự động Mô tả quy trình... xe  Thêm Vé Xe  Sửa vé xe  Xóa vé xe Thơng tin xe:  Thêm thông tin xe  Sửa thông tin xe  Xem thông tin chi tiết loại xe Webservice: • Kiểm tra loại vé • Kiểm tra loại xe 49 3.3 Phân tích... bạc nhà trường, gây tâm lý chán nản cho người gửi xe? ?? Vấn đề đặt phải khắc phục nhược điểm mô hinh bãi gửi xe cũ Xây dựng phần mềm quản lý nhà gửi xe, giúp chuyển số công đoạn thao tác tay vào tin