XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIỮ XE TỰ ĐỘNG

XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIỮ XE TỰ ĐỘNG Các bãi giữ xe hiện nay còn có vấn đề bất cập như: Tốn nhiều nhân công; An toàn chưa cao, vẫn còn xảy ra hiện tượng mất xe; Vé xe bằng giấy, dễ bị mất hay nhàu nát. Do đó cần có một hệ thống bãi giữ xe tự động. Đề tài này xây dựng một mô hình bãi giữ xe tự động.

Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài: Các bãi giữ xe có vấn đề bất cập như: Tốn nhiều nhân cơng; An tồn chưa cao, xảy tượng xe; Vé xe giấy, dễ bị hay nhàu nát Do cần có hệ thống bãi giữ xe tự động Đề tài xây dựng mơ hình bãi giữ xe tự động 1.2 Mục tiêu Xây dựng mô hình hệ thống giữ xe tự động Hình 1.1 Dựa mơ hình này, tiếp tục đầu tư kinh phí để nâng cấp thành Hệ thống bãi giữ xe tự động ứng dụng cho bãi giữ xe trường Đại học Lạc hồng, Đồng nai Hình 1.1: Mơ hình hệ thống giữ xe tự động 1.3 Tình hình nước Hệ thống bãi giữ xe tự động quan tâm nghiên cứu nhiều, cụ thể sản phẩm mắt thần 2.0 Phòng thí nghiệm, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Bộ quốc phòng, Việt nam tung thị trường Trang 1.4 Giới hạn đề tài: Đề tài thực mô Mô hình Hệ thống giữ xe tự động, với điều kiện ảnh biển số xe không mờ, ánh sáng không q chói, thơng số ảnh hưởng đến độ tin cậy hệ thống Trang Chương NỘI DUNG THỰC HIỆN 2.1 Thu nhận ảnh camera Dùng camera quan sát có độ phân giải lớn 2Mpixels để thu nhận ảnh biển số xe vào/ra bãi xe 2.2 Tách biển số xe: Sơ đồ thuật tốn tách biển số xe Ảnh RGB Tìm vùng màu trắng Xác đònh vùng chứa biển số Biến đổi ảnh RGB  ảnh đen trắng Đánh số vùng màu trắng Tìm vùng có diện tích phù Dò tìm cạnh biển số hợp Tính tỷ lệ chiều cao chiều ngang Chọn vùng có tỷ lệ phù hợp Cắt vùng chứa biển số Cắt vùng lớn biển số ảnh RGB Biến đổi sang ảnh xám (Gray) Xử lý tăng độ tương phản Tìm góc nghiêng xoay Biến đổi ảnh xám  đen trắng Dùng biến đổi Randon tìm góc nghiêng Xoay ảnh tuyến tính Cắt xác biển số Phân tích giản đồ ngang dọc Xác đònh tọa độ cắt ngang, dọc Cắt xác biển số Ảnh RGB chứa biển số Hình 2.1: Sơ đồ chi tiết khối tách biển số 2.3 Nhị phân hóa biển số xe xác định vùng màu trắng: Việc xử lý hình ảnh BSX thu nhận với ảnh đen trắng làm đơn giản toán nhận dạng so với xử lý ảnh màu Ví dụ cho hai ảnh gốc có biển số sau: Trang Ảnh góc Ảnh trắng đen Hình 2.2: Chuyển ảnh GRB sang ảnh BW Sơ đồ thuật giải bước tìm tách vùng màu trắng: Hình 2.3: Sơ đồ thuật giải tìm tách vùng màu trắng Trang 2.4 Xác định vùng chứa biển số Ảnh nhận sau nhị phân hóa có nhiều vùng màu trắng, biển số nằm vùng màu trắng thỏa điều kiện theo quan sát mắt thường:  0.75 < chiều cao / chiều ngang < 0.91  16000 ≤ S_pixel_trắng ≤ 61000  ≤ S_pixel_trắng / S_biển số ≤ 0.7 Hình 2.4: Hình dạng biển số bị nghiêng Hình 2.5: Biển số sau nhị phân 2.5 Cắt vùng chứa biển số Hình 2.6: Hình thể vùng ảnh cần tách với biên an tồn Trong chương trình, người thực chọn vùng biên an toàn 30 pixel Ở đây, thấy điều kiện chưa chặt chẽ, ta lưu tất thơng số “ x, y, W, H ” vùng chứa biển số vào biến “ r ” Trang Lưu đồ thuật giải bước xác định vùng chứa biển số cắt thơ: Hình 2.7: Sơ đồ thuật giải bước xác định vùng chứa biển số cắt thơ Trang 2.6 Tìm góc nghiêng xoay ảnh 2.6.1 Dùng phép biến đổi Radon: Dùng để biến đổi ảnh không gian chiều với đường thẳng thành miền Radon, đường thẳng ảnh cho điểm miền Radon Công thức toán học biến đổi Radon:  R ,    A  cos  s sin  ,  sin   s cos  ds  Phương trình biểu diễn việc lấy tích phân dọc theo đường thẳng s ảnh, ρ khoảng cách đường thẳng so với gốc tọa đô O, θ góc lệch so với phương ngang Hình 2.8: Phương pháp biến đổi Radon Trong xử lý ảnh số, biến đổi Radon tính tốn hình chiếu ma trận ảnh dọc theo hướng xác định Hình chiếu hàm số chiều f(x,y) la tập hợp tích phân đường Hàm Radon tính tốn tích phân đường dọc theo tia song song theo p hương khác ( cách xoay hệ trục tọa độ xung quanh O theo giá trị θ khác ), chiều rộng tia pixel Hình biểu diễn hình chiếu đơn giản theo giá trị góc θ Hình 2.9: Hình chiếu đơn giản theo góc θ Trang Cơng thức tổng qt viết lại sau:  R  f ( x' cos   y ' sin  , x' sin   y ' cos  )dy '  Với  x'  cos  y '   sin     sin    x  cos   y  Hình sau biễu diễn phương pháp biến đổi Radon dạng hình học: Hình 2.10: Phương pháp biến đổi Radon dạng hình học 2.6.2 Các bước thực biến đổi radon: B1 Biến đổi ảnh ảnh nhị phân B2 Thực biến đổi Radon ảnh biên với θ = 0:179 Giá R biến đổi Radon biểu diễn sau: Trang B3 Tìm giá trị lớn R biến đổi Radon Vị trí giá trị lớn tương ứng với giá trị đường thẳng ảnh ban đầu 2.6.3 Tìm góc nghiêng xoay ảnh Ảnh góc Ảnh trắng đen Ảnh có kích Ảnh xoay thước nhỏ nằm ngang 5000pixels Hình 2.11: Ảnh biển số sau xoay phương ngang Trang Hình 2.12: Thuật giải tìm góc nghiêng biển số 2.6.4 Cắt biển số xác 1600 < diện tích vùng trắng < 6100 0.73 < width/height < 0.77 0.6 < số pixel trắng / số pixel đen < 0.7 Hình 2.13: biển số sau cắt hồn chỉnh Trang 10 Hình 2.14 lưu đồ thuật tốn cắt xác biển số xe Trang 11 2.7 Phân đoạn ký tự AÛnh RGB biển số Nhị phân biển số xe Ma trận chứa ảnh ký tự Hình 2.15: Sơ đồ khối phân đoạn ký tự 2.7.1 Nhị phân biển số xe: Hình 2.16: Ảnh sau nhị phân Trang 12 Chuẩn hóa biển số xe Phân đoạn ký tự dùng phân tích giản đồ Hình 2.17: Giải thuật nhị phân biển số Trang 13 2.7.2 Chuẩn hóa biển số Biển số chuẩn hóa kích thước [50 150], sau lấy bù Ảnh nhị phân Ảnh chuẩn hóa Hình 2.16: Ảnh biển số sau chuẩn hóa Hình 2.17: thuật giải chuẩn hóa biển số 2.7.3 Phân đoạn ký tự Ma trận binary biển số ngõ vào chương trình phân vùng ký tự Trước phân vùng ký tự, ta chia ma trận ảnh biển số thành hàng đưa hàng vào chương trình phân vùng Để phân chia thành nhiều ma trận ký tự từ ma trận biển số, ta dựa vào tổng số pixel mức ( mức màu trắng- màu ký tự, mức màu đen – màu nền).Với ma trận hàng sau chia đôi, ký tự có pixel có mức ( trường hợp lý tưởng, ) Như cộng giá trị pixel theo cột, hình sau, ta thấy gía trị vùng ký tự thấp ( tổng số pixel mức 1) Từ đó, giải thuật phân vùng vùng dựa vào giá trị Trang 14 nhỏ vùng lân cận phân chia thành vùng Ở đây, ta tìm phân vùng tương ứng với ký tự Hình 2.18: Tổng số bít theo hàng biển số Chương trình có lựa chọn thơng số: Min_area digit_width Min_area diện tích cho phép nhỏ ký tự, tích giá trị cột lớn với độ rộng phân vùng Hình 2.19: Hình thể thơng số Min_area Digit_width độ rộng tối đa cho phép phân vùng ký tự Hình 2.20: Hình thể thông số Digit_width Kết phân vùng ký tự Trang 15 Hình 2.21: ký tự cắt khỏi biển số Lưu đồ thuật toán phân vùng ký tự: Begin Ma trận ảnh BSX Chia đôi BSX Ma trận ảnh Hàng Hàng Phân vùng ký tự Ký tự Ký tự …… Ký tự Số vùng < Tính số phân vùng Tính số phân vùng Số vùng > Chọn phân vùng có diện tích lớn Kết End Hình 2.22: thuật giải phân vùng ký tự 2.8 Tìm vị trí cực tiểu Trang 16 Ký tự Chương trình qt tồn ma trận ảnh đầu vào, tìm vị trí “ khả nghi ”, xóa vị trí mà khoảng cách với vị trí lớn ( lớn khoảng cách cho phép ) thực lại chương trình khoảng vị trí để tiếp tục phân thành nhiều vùng nhõ Hình 2.23: tìm vị trí cực tiểu Trang 17 2.9 Nhận dạng ký tự Sau thực phân vùng ta ma trận tương ứng với ký tự hàng biển số Lần lượt ma trận ký tự đưa vào chương trình nhận dạng Kết cuối ký tự số chương trình hiển thị ký tự Thực chất, trình nhân dạng trình đổi ma trận điểm ảnh ký tự thành mã ASCII tương ứng với ký tự Để làm điều người ta đem so sánh ma trận ký tự với tất ma trận tập mẫu, ma trận mẫu có khả giống nhiều có ký tự cẩn tìm Lưu đồ thuật toán nhận dạng ký tự: Begin Num1=[ ] Num2=[ ] Input=[ ] i=1 Input = ma trận thứ i Nhận dạng ký tự thứ i Noron network Kết gán vào Num1, Num2 i=i+1 i>8 End Hình 2.24: thuật giải nhận dạng ký tự Trang 18 2.10 Mạch điều khiển động Mạch điều khiển động đóng mở barie dùng chuẩn giao tiếp RS232 Trang 19 Chương KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ KẾT LUẬN 3.1 Kết đạt Mơ hình hệ thống bãi giữ xe thông minh bao gồm: Phần cứng Webcam, board giao tiếp máy tính dùng điều khiển động DC; Phần mềm thiết kế Malab 2008a Giao diện Kết đạt với ảnh load từ sở liệu ảnh Trang 20 Kết đạt với ảnh lấy trực tiếp từ camera Trang 21 3.2 Kết luận Kết cho thấy, với ảnh tĩnh, người thực xử lý nhận dạng ký tự “số”, việc nhận dạng ký tự “chữ” sai sót, hồn thiện việc nhận dạng ký tự “chữ”, đọc mã vạch (hoặc ứng dụng công nghệ RFID) hồn thiện mơ hình hệ thống giữ xe tự động lần sau Trang 22 ... lý nhận dạng ký tự “số”, việc nhận dạng ký tự “chữ” sai sót, hồn thiện việc nhận dạng ký tự “chữ”, đọc mã vạch (hoặc ứng dụng cơng nghệ RFID) hồn thiện mơ hình hệ thống giữ xe tự động lần sau Trang... Giới hạn đề tài: Đề tài thực mơ Mơ hình Hệ thống giữ xe tự động, với điều kiện ảnh biển số xe không mờ, ánh sáng khơng q chói, thơng số ảnh hưởng đến độ tin cậy hệ thống Trang Chương NỘI DUNG THỰC... dạng ký tự Trang 18 2.10 Mạch điều khiển động Mạch điều khiển động đóng mở barie dùng chuẩn giao tiếp RS232 Trang 19 Chương KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ KẾT LUẬN 3.1 Kết đạt Mơ hình hệ thống bãi giữ xe thông