Đồ án Ứng Dụng Xử Lý Ảnh Trong Việc Quản Lý Bãi Đỗ Xe

Cuộc sống ngày càng năng động, nhu cầu đi lại của con người ngày càng cao, vì vậy số lượng xe cộ lưu thông tăng đáng kể. Kéo theo đó là hệ thống bãi đỗ xe đang dần dần trở thành một nhu cầu cần thiết. Đối với các bãi giữ xe diện tích lớn, người lái xe phải mất rất nhiều thời gian để tìm chỗ đỗ và tìm ra xe của mình khi lấy xe. Vì vậy, bãi giữ xe cũng cần phải phát triển theo hướng tiện lợi hơn để đáp ứng cho nhu cầu của người sử dụng. Bên cạnh đó, lĩnh vực xử lý ảnh được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ vào sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của các hệ thống máy tính, các thuật toán và các công trình nghiên cứu: vi mạch, nhận dạng vân tay chấm công, bảo mật vân tay;... Với đề tài “Ứng dụng xử lý ảnh trong việc quản lý bãi đỗ xe” là mong muốn của người thực hiện để đáp ứng các nhu cầu xã hội.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - - ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH TRONG VIỆC QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE SVTH: NGUYỄN LÊ DŨNG MSSV: 14119010 SVTH: NGUYỄN VĂN GIỎI MSSV: 14119013 GVHD: Ths HUỲNH HOÀNG HÀ TP.Hồ Chí Minh – tháng năm 2018 LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, nhóm nghiên cứu nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cô, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy Huỳnh Hồng Hà tận tình hướng dẫn đồng hành, động viên tạo điều kiện tốt để nhóm nghiên hồn thành đề tài Cuối cùng, nhóm nghiên cứu xin gửi lời cám ơn chân thành tới bạn bè, người thân động viên giúp đỡ nhóm nghiên cứu thời gian qua q trình thực đồ án mơn học Do thời gian thực đề tài ngắn, kiến thức hạn hẹp, dù nhóm nghiên cứu cố gắng khơng tránh khỏi sai sót, hạn chế Nhóm nghiên cứu mong nhận lời dẫn, góp ý q báu q thầy bạn bè Nhóm nghiên cứu xin chân thành cám ơn! Người thực đề tài Nguyễn Lê Dũng Nguyễn Văn Giỏi i TÓM TẮT Cuộc sống ngày động, nhu cầu lại người ngày cao, số lượng xe cộ lưu thơng tăng đáng kể Kéo theo hệ thống bãi đỗ xe trở thành nhu cầu cần thiết Đối với bãi giữ xe diện tích lớn, người lái xe phải nhiều thời gian để tìm chỗ đỗ tìm xe lấy xe Vì vậy, bãi giữ xe cần phải phát triển theo hướng tiện lợi để đáp ứng cho nhu cầu người sử dụng Bên cạnh đó, lĩnh vực xử lý ảnh phát triển ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nhờ vào phát triển ngày mạnh mẽ hệ thống máy tính, thuật tốn cơng trình nghiên cứu: vi mạch, nhận dạng vân tay chấm công, bảo mật vân tay;… Với đề tài “Ứng dụng xử lý ảnh việc quản lý bãi đỗ xe” mong muốn người thực để đáp ứng nhu cầu xã hội Trong đề tài người thực tìm hiểu, nghiên cứu lý thuyết thiết bị thi công phần cứng ngôn ngữ phần mềm C+, Xây dựng bãi giữ xe dạng mơ hình Xây dựng hệ thống xác định chỗ trống dùng camera gắn phía bãi đỗ xe để phát chỗ trống hiển thị lên hình Desktop thơng qua Internet ii MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tình hình nghiên cứu 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5 Giới hạn đề tài 1.6 Bố cục Đồ án môn học CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Wireless N Network Camera DCS-930L 2.1.1 Giới thiệu D-Link 2.1.2 Các thành phần DCS-930L 2.2 Microsoft Visual Studio 2.2.1 Giới thiệu 2.2.2 Giao diện 2.3 Thư viện OpenCV 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Cấu trúc thư viện OpenCV 2.4.13 CHƯƠNG 11 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHẦN CỨNG HỆ THỐNG 11 3.1 Yêu cầu hệ thống 11 3.2 Sơ đồ tổng quan hệ thống 11 3.3 Sơ đồ khối hệ thống 11 3.4 Phân tích kết nối phần cứng 12 iii 3.4.1 Khối Camera 12 3.4.2 Khối nguồn 17 3.4.3 Khối PC 17 3.4.4 Khối xử lý 17 CHƯƠNG 22 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT TRONG HỆ THỐNG 22 4.1 Hàm 22 4.2 Hàm 23 4.2.1 Lưu đồ hàm parse 23 CHƯƠNG 25 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 25 5.1 Sơ đồ kết nối hệ thống 25 5.2 Sản phẩm hoàn thiện 25 5.3 Đánh giá đề tài 27 5.3.1 Ưu điểm 27 5.3.2 Nhược điểm 27 CHƯƠNG 28 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 28 6.1 Kết luận 28 6.1.1 Những vấn đề nghiên cứu 28 6.1.2 Những vấn đề hoàn thành 28 6.1.3 Những hạn chế đề tài 28 6.2 Hướng phát triển đề tài 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 PHỤ LỤC 30 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT OpenCV: Open Source Computer Vision IDE: Integrated Development Environment UI: User Interface LAN: Local Area Network WPS: Wi-Fi Protected Setup IP: Internet Protocol LED: Light Emitting Diode vi DANH MỤC HÌNH Hình Logo D-Link Corporation Hình 2 Một số sản phẩm từ D-Link Hình Hình ảnh thực tế DCS - 930L Hình Icon Visual Studio Hình Giao diện Visual Studio Hình Thư viện OpenCV Hình Trang Web thư viện Hình Cấu trúc thư viện OpenCV Hình Sơ đồ tổng quan hệ thống 11 Hình Sơ đồ khối hệ thống 12 Hình 3 Các nút chức Camera 13 Hình Tải phần mềm cấu hình camera 14 Hình Giao diện khởi động 14 Hình Quét IP camera 15 Hình Cấu hình kết nối 15 Hình Đăng nhập Web 16 Hình Giao diện Web 16 Hình 10 Tải thư viện OpenCV 18 Hình 11 Giải nén thư viện 18 Hình 12 Thư mục sau giải nén 18 Hình 13 Tạo project 19 Hình 14 Cấu hình file header 20 Hình 15 Cài đặt thư viện hỗ trợ 20 Hình 16 Cài đặt tên file hỗ trợ 21 Hình Lưu đồ chương trình 22 Hình Hàm parse 23 vii Hình Sơ đồ kết nối hệ thống 25 Hình Mơ hình sản phầm từ xa 26 Hình Mơ hình sản phẩm nhìn từ xuống 26 viii DANH MỤC BẢNG ix CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tình hình nghiên cứu Hiện nay, xã hội ngày phát triển khoa học kỹ thuật ngày tiên tiến nhu cầu kỹ thuật quan tâm phát triển Đặc biệt cơng trình nghiên cứu khoa học nhằm thiết kế sản phẩm ứng dụng có ý nghĩa thiết thực vào sống Nó thay người, giảm lao động chân tay giúp người quan sát, kiểm tra nơi độc hại, nguy hiểm mà thể người chịu đựng 1.2 Lý chọn đề tài Thấy tầm quan trọng nhu cầu thiết yếu xã hội, đồng thời trình học tập nhóm nghiên cứu học ngơn ngữ lập trình xử lý ảnh Và bây giờ, thơng qua đồ án mơn học này, nhóm nghiên cứu muốn tạo sản phẩm có tính ứng dụng cao thực tiễn Nên nhóm nghiên cứu định chọn đề tài: “Ứng dụng xử lý ảnh việc quản lý bãi đỗ xe” 1.3 Mục tiêu đề tài Đề tài triển khai nghiên cứu hướng tới mục tiêu sau: Camera gắn bãi giữ xe có tầm nhìn tồn cảnh bãi giữ xe, thu nhận hình ảnh từ bãi đỗ xe, gửi hình ảnh lên Internet nhà sản xuất hỗ trợ Viết chương trình lấy hình ảnh từ Internet sau xử lý ảnh hiển thị Xử lý ảnh: Vẽ khung vị trí đỗ xe thông qua pixel ảnh hàng x cột Hiển thị: Vị trí trống: khung hiển thị màu xanh Vị trí có xe đỗ: khung hiển thị màu đỏ Chương trình có giao diện cho người dùng giao tiếp dễ dàng Bước 4: Chuyển đến thẻ “Input” ta nhập “opencv_world320d.lib” vào “Additional Dependencies” Sau click “OK” Hình 16 Cài đặt tên file hỗ trợ 21 CHƯƠNG LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT TRONG HỆ THỐNG 4.1 Hàm File “main.cpp” Giả sử ban đầu có khai báo thư viện cần thiết cấu hình trước Bắt đầu Gọi hàm parse() Định nghĩa đường dẫn web camera file vẽ tọa độ Gọi hàm open() Mở đường dẫn thành công S Đ Đọc số hàng số cột gán vào video Size Khai báo mặt nạ 5x5 Cửa sổ window Báo mở bị lỗi Mở đường dẫn thành công Đ Lưu nội dung vào frame frame trống Đ S Copy frame Chuyển ảnh sang ảnh xám Lọc ảnh Gaussian Cho phép thực xử lý ảnh Đ Báo lỗi S Bãi đỗ xe bị chiến Xử lý hình ảnh để hiển thị Kết thúc Hình Lưu đồ chương trình 22 Bước đầu vào chương trình gọi hàm parse, hàm đọc file “config.cfg” để xem cấu hình ban đầu người lập trình Khởi tạo biến ma trận cần thiết để sử dụng chương trình Định nghĩa đường dẫn web thư mục file cấu hình tọa độ cho vị trí đỗ xe Mở video dừng chương trình mở bị lỗi Đọc số hàng số cột từ hàm cv::Size Lưu vào biến videoSize Sau đó, tiến hành đọc liệu qua hàm cap.read(), lọc ảnh, phát cạnh biên, sau xử lý hiển thị ảnh hình Desktop 4.2 Hàm Hàm parse đọc giá trị từ file “config.cfg” 4.2.1 Lưu đồ hàm parse Bắt đầu Đọc file config.cfg Ký tự xuống hàng S Đ Cắt chuỗi gán vào biến Kết thúc Hình Hàm parse Đầu tiên đọc file config.cfg sau dùng hàm while kiểm tra gặp ký tự xuống dòng dừng lại kiểm tra Khai báo chuỗi cần thiết Tiến hành cắt chuỗi Lấy dấu “=” làm vị trí cắt, lưu giá trị trước dấu “=” vào chuỗi key, lưu giá trị sau dấu “=” vào chuỗi value 23 Cuối tiến hành xóa bỏ ký tự trắng bên đầu chuỗi Tiếp tục đọc file đến hết file hàm while 24 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Sơ đồ kết nối hệ thống Hình Sơ đồ kết nối hệ thống Nguồn 5v lấy từ Adapter cung cấp cho camera Camera theo dõi gửi liệu lên web qua Internet Máy tính lấy liệu hình ảnh qua đường link web sau xử lý hiển thị lên Desktop cho người dùng 5.2 Sản phẩm hoàn thiện Sản phẩm sau thiết kế hồn thiện hiển thị tất các tọa độ cấu hình sẵn thơng qua file txt Từ xử lý hình ảnh cách nhận biết sai khác màu sắc khung Sau hiển thị kết cách hiển thị khung tọa độ vừa vẽ với: Màu đỏ: xe đỗ Màu xanh: chỗ đậu xe trống 25 Hình Mơ hình sản phầm từ xa Hình Mơ hình sản phẩm nhìn từ xuống Phí cao có camera theo dõi – đảm bảo camera nhìn tổng thể hết bãi đỗ xe ĐIều kiện ánh sáng cố định, thay đổi ánh sáng không cao 26 5.3 Đánh giá đề tài 5.3.1 Ưu điểm Hệ thống hoạt động ổn định Người dùng dễ dàng giao tiếp Hình ảnh cập nhật nhanh liên tục Mơ hình có tính ứng dụng thực tế cao cho bãi giữ xe Chỉ với camera nhỏ gọn giải vấn đề theo dõi bãi giữ xe Link kiện phần cứng dễ tìm Hệ thống có khả nâng cấp có tính ứng dụng rộng rãi 5.3.2 Nhược điểm Chi phí cao: cần có Máy tính Chưa có giao diện người dùng Hệ thống hoạt động phụ thuộc nhiều vào ánh sáng bên ngồi tác động vào Còn phụ thuộc vào tốc độ mạng LAN 27 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận 6.1.1 Những vấn đề nghiên cứu Nghiên cứu ứng du ̣ng xử lý ảnh thực tiễn Nghiên cứu lập trình C++ Nghiên cứu thư viện OpenCV 6.1.2 Những vấn đề hồn thành Hồn thành việc cấu hình camera kết nối Internet Hoàn thành việc cài đặt camera web nhà sản xuất cung cấp Hoàn thành việc cấu hình file cài đặt thư viện OpenCv Visual Studio Hoàn thành việc đọc liệu từ link web camera Hồn thành việc xử lý vị trí đỗ xe trống có xe đỗ bãi đỗ xe 6.1.3 Những hạn chế đề tài Bên cạnh vấn đề hồn thành phía nhóm nghiên cứu cảm thấy đề tài có số hạn chế sau: Chưa hiểu rõ cách thức hoạt động thư viện OpenCV hàm OpenCv sử dụng Hệ thống phụ thuộc vào ánh sáng môi trường Chưa tự động cập nhật địa Ip mạng LAN thay đổi kết nối 6.2 Hướng phát triển đề tài Từ hạn chế mục người kế thừa đề tài cần phát triển thêm nhiều tính để sản phẩm hỗ trợ tốt cho người sử dụng Tạo giao diện người dùng để dễ dàng sử dụng Tự động cập nhật địa Ip Tự động thay đổi ngưỡng giới hạn ánh sáng thay đổi 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang web: http://www.dlink.com/uk/en/products/dcs-930l-wireless-n-network-camera https://opencv.org/ https://github.com/eladj/detectParking https://docs.microsoft.com/en-us/visualstudio/install/install-visual-studio https://vi.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Visual_Studio https://techmaster.vn/posts/33943/opencv-va-cac-ung-dung-cua-no-hien-nay https://daynhauhoc.com/t/tong-quan-ve-thu-vien-opencv-va-cai-dat-thu-vien-opencvtrong-xcode/38155 29 PHỤ LỤC File “main.cpp” #include #include #include #include #include #include #include "Parking.h" #include "utils.h" #include "ConfigLoad.h" using namespace std; int main(int argc, char** argv) { ConfigLoad::parse(); const string videoFilename = "http://admin:123456@192.168.43.115:80/video.cgi"; //const string videoFilename = "E:\\OPENCV\\Smart_Parking\\Smart_Parking\\parkinglot_1_480p.mp4"; vector parking_data = parse_parking_file("E:\\OPENCV\\Smart_Parking\\Smart_Parking\\parkinglot_1 Copy.txt"); const int delay = 1; // Open Camera, Video File cv::VideoCapture cap; cap.open(videoFilename); if (!cap.isOpened()) //!cap.isOpened() = thi thuc hien ham if { cout > x1 >> y1 >> x2 >> y2 >> x3 >> y3 >> x4 >> y4)) { break; } points.push_back(cv::Point(x1, y1)); points.push_back(cv::Point(x2, y2)); points.push_back(cv::Point(x3, y3)); points.push_back(cv::Point(x4, y4)); park.setId(id); park.setPoints(points); park.calcBoundingRect(); 34 parkings.push_back(park); } return parkings; } 35