Dự án xây dựng phần mềm xử lý tín hiệu hình ảnh Camera

Hiện nay, ở các siêu thị, nhà hàng, bãi đỗ xe,… người ta sử dụng camera để quan sát và lưu trữ dữ liệu video nhằm quản lý, truy xuất khi cần thiết. Tuy nhiên, những chiếc camera này còn có thể sử dụng cho một mục đích khác, là đếm số lượt đối tượng chuyển động ra, vào khu vực đó. Kết quả đếm được có thể làm nguồn tham khảo số liệu cho những báo cáo thống kê và chiến lược phát triển. Từ ý tưởng đó, nhóm chúng em đã tiến hành nghiên cứu lập trình một phần mềm đi kèm camera, vừa có khả năng lưu lại video, vừa có khả năng đếm số lượt các đối tượng chuyển động ra, vào. Tuy nhiên, phần mềm chỉ xử lý được tín hiệu từ camera sử dụng kết nối USB. Vì vậy chúng em tiến hành nghiên cứu trên những chiếc webcam cho phù hợp với yêu cầu. Phần mềm có thể áp dụng vào một số việc như: Đếm số khách ra vào một cửa hàng, rạp chiếu phim, học sinh ra vào trường học; đếm số xe ra vào bãi; kiểm tra số lượng gia súc ra vào chuồn;… Nhìn chung, hệ thống đã đếm được các đối tượng chuyển động phân biệt và có thể tính luôn cả tổnghiệu của các giá trị đó. Phần mềm trong điều kiện lý tưởng (đủ ánh sáng, đối tượng chuyển động phân biệt nhau, không có bóng đổ dài) cho ra kết quả chính xác cao. 4. Giới thiệu và tổng quan về vấn đề nghiên cứu Đề tài mà nhóm chúng em đang nghiên cứu yêu cầu phải lập trình một phần mềm xử lý tín hiệu hình ảnh thu được từ webcam rồi hiển thị ra màn hình máy tính kết quả. Nguồn dữ liệu đi vào là đoạn video trực tuyến được quay bằng webcam; kết quả đầu ra là những con số biểu thị số đối tượng ra, vào hoặc tổnghiệu của chúng. Tất cả quá trình trên đều diễn ra theo thời gian thực với độ trễ hình ảnh thấp và webcam phải ghi hình liên tục, máy tính xử lý liên tục. Ngoài ra, vì phần mềm được phát triển trên nền tảng Windows nên có thể dễ dàng dùng các ứng dụng có sẵn để kết nối với Smartphone từ xa, khiến việc theo dõi kết quả tiện lợi hơn bao giờ hết. Những con số thu được có thể làm nguồn tham khảo cho việc quản lý số lượng xe trong bãi đỗ (xe cùng loại), quản lý số lượng khách hàng, quản lý số lượng gia súc,… 5. Giả thuyết khoa học và phát biểu mục đích nghiên cứu Phần mềm được lập trình sử dụng thư viện OpenCV thông qua Microsoft Visual Studio C++ 2010; Sử dụng webcam có tiêu cự 12 cm và máy tính có cấu hình vừa phải. Quy trình xử lý: (Sau khi đã có video đầu vào) 1. Lưu Video vào ổ ứng với tên file là giờ hệ thống 2. Phát hiện đối tượng đang chuyển động

1 Mục lục Mục lục…………………………………………………………………… Lời cảm ơn…………………………………………………………….… …2 Tóm tắt nội dung dự án………………………………………………… … Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu……………………… …… ….4 Giả thuyết khao học phát biểu mục đích nghiên cứu…………… ………5 Phương pháp nghiên cứu (tài liệu thực nghiệm)………………………… Số liệu/ kết nghiên cứu……………………………………… ………….7 Phân tích số liệu/ kết thảo luận……………………………………… Kết luận……………………………………………………………………….7 10 Tài liệu tham khảo………… ……………………………………………….8 Lời cảm ơn Nhóm chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy giáo … – Thạc sỹ Vật lý hướng dẫn tận tình suốt trình thực đề tài Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo trường THPT chuyên … tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em suốt q trình thực đề tài Nhóm chúng em xin cảm ơn Sở Giáo dục & Đào tạo …, Ban giám hiệu trường THPT chuyên …, Đoàn trường THPT chuyên … tạo điều kiện giúp đỡ để chúng em hoàn thành đề tài Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ chúng em trình nghiên cứu thực đề tài Nhóm nghiên cứu Tóm tắt nội dung dự án Hiện nay, siêu thị, nhà hàng, bãi đỗ xe,… người ta sử dụng camera để quan sát lưu trữ liệu video nhằm quản lý, truy xuất cần thiết Tuy nhiên, camera sử dụng cho mục đích khác, đếm số lượt đối tượng chuyển động ra, vào khu vực Kết đếm làm nguồn tham khảo số liệu cho báo cáo thống kê chiến lược phát triển Từ ý tưởng đó, nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu lập trình phần mềm kèm camera, vừa có khả lưu lại video, vừa có khả đếm số lượt đối tượng chuyển động ra, vào Tuy nhiên, phần mềm xử lý tín hiệu từ camera sử dụng kết nối USB Vì chúng em tiến hành nghiên cứu webcam cho phù hợp với yêu cầu Phần mềm áp dụng vào số việc như: Đếm số khách vào cửa hàng, rạp chiếu phim, học sinh vào trường học; đếm số xe vào bãi; kiểm tra số lượng gia súc vào chuồn;… Nhìn chung, hệ thống đếm đối tượng chuyển động phân biệt tính ln tổng/hiệu giá trị Phần mềm điều kiện lý tưởng (đủ ánh sáng, đối tượng chuyển động phân biệt nhau, khơng có bóng đổ dài) cho kết xác cao Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu Đề tài mà nhóm chúng em nghiên cứu yêu cầu phải lập trình phần mềm xử lý tín hiệu hình ảnh thu từ webcam hiển thị hình máy tính kết Nguồn liệu vào đoạn video trực tuyến quay webcam; kết đầu số biểu thị số đối tượng ra, vào tổng/hiệu chúng Tất trình diễn theo thời gian thực với độ trễ hình ảnh thấp webcam phải ghi hình liên tục, máy tính xử lý liên tục Ngồi ra, phần mềm phát triển tảng Windows nên dễ dàng dùng ứng dụng có sẵn để kết nối với Smartphone từ xa, khiến việc theo dõi kết tiện lợi hết Những số thu làm nguồn tham khảo cho việc quản lý số lượng xe bãi đỗ (xe loại), quản lý số lượng khách hàng, quản lý số lượng gia súc,… Giả thuyết khoa học phát biểu mục đích nghiên cứu Phần mềm lập trình sử dụng thư viện OpenCV thơng qua Microsoft Visual Studio C++ 2010; Sử dụng webcam có tiêu cự 12 cm máy tính có cấu hình vừa phải Quy trình xử lý: (Sau có video đầu vào) Lưu Video vào ổ ứng với tên file hệ thống Phát đối tượng chuyển động 3 Phân biệt đối tượng với thiết lập giới hạn diện tích lớn diện tích nhỏ vùng chuyển động Xác định tọa độ ban đầu đối tượng Tracking (theo dõi) đối tượng thông qua hệ thống tọa độ Căn vào thay đổi tọa độ để thực lệnh đếm Cho đến thời điểm này, hệ thống sử dụng webcam nhất, đếm số lượt đối tượng chuyển động phân biệt qua lại qua vạch ảo kẻ sẵn máy tính Các số liệu thu dùng để tính tốn tùy vào mục đích sử dụng Ví dụ đếm số khách hàng có mặt cửa hàng hệ thống lấy số khách vào trừ cho số khách Còn dùng để đếm số lượt phương tiện lưu thơng tuyến đường hệ thống tự động hình tổng số xe đếm hai chiều chuyển động Phương pháp nghiên cứu (tài liệu thực nghiệm) Tham khảo tài liệu hướng dẫn từ nguồn sách tham khảo internet, bước lập trình chỉnh sửa phần mềm Sau thử nghiệm mơ hình thực tế tiếp tục hồn thiện phần mềm Số liệu/ kết nghiên cứu Theo mơ hình tơ đồ chơi Số xe thực tế chuyển động Đếm phần mềm Lần 10 10 Lần 20 20 Lần 30 30 Lắp đặt cổng trường Tổng số người vào thực tế Đếm phần mềm Lần 25 31 Lần 67 71 Lần 80 80 Phân tích số liệu/ kết thảo luận Dựa vào kết số liệu thu được, so sánh với đếm mắt thường, hệ thống cho kết xác tuyệt đối điều kiện đủ ánh sáng, bóng đổ dài, đối tượng chuyển động phân biệt Tuy nhiên áp dụng nơi có nhiều đối tượng di chuyển chồng chéo lên nhau, phần mềm chưa thể đếm xác Kết luận Dự án hồn thành sơ bộ, sử dụng trực tiếp vào công việc nêu phần tóm tắt Tuy nhiên cải tiến phát triển theo hướng khác đếm lúc chiều ngang dọc, ghi lại ảnh có đối tượng chuyển động qua vạch phân cách, kết hợp với loa máy tính làm chuông báo trộm 10 Tài liệu tham khảo Trang http://www.docs.opencv.org/ Trang http://stackoverflow.com/ Trang http://www.youtube.com/user/khounslow/ Sách Kỹ thuật thủ thuật lập trình Visual C++ - Nhà xuất Hồng Đức Tài liệu hướng dẫn nghiên cứu khoa học – Nhà xuất Giáo dục Việt Nam ... để quan sát lưu trữ liệu video nhằm quản lý, truy xuất cần thiết Tuy nhiên, camera sử dụng cho mục đích khác, đếm số lượt đối tượng chuyển động ra, vào khu vực Kết đếm làm nguồn tham khảo số... (xe loại), quản lý số lượng khách hàng, quản lý số lượng gia súc,… Giả thuyết khoa học phát biểu mục đích nghiên cứu Phần mềm lập trình sử dụng thư viện OpenCV thông qua Microsoft Visual Studio... chuyển động phân biệt qua lại qua vạch ảo kẻ sẵn máy tính Các số liệu thu dùng để tính tốn tùy vào mục đích sử dụng Ví dụ đếm số khách hàng có mặt cửa hàng hệ thống lấy số khách vào trừ cho số khách