Bài viết đề cập đến việc sử dụng yếu tố thời gian nhằm kết hợp hướng nguồn sáng trong việc phát hiện bóng đối tượng. Kỹ thuật đã được cài đặt thử nghiệm và tỏ ra hiệu quả đối với việc giám sát trên các tuyến đường xác định trước và không có sự che khuất.
Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Quốc gia lần thứ IX “Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR'9)”; Cần Thơ, ngày 4-5/8/2016 DOI: 10.15625/vap.2016.00048 MỘT KỸ THUẬT PHÁT HIỆN BÓNG ĐỐI TƯỢNG KẾT HỢP YẾU TỐ THỜI GIAN Đỗ Năng Toàn 1, Trịnh Hiền Anh2, Hà Mạnh Tồn2, Ngơ Đức Vĩnh3, Đặng Vũ Tuấn4 Viện Công nghệ thông tin, Đại học Quốc gia Hà Nội Viện Công nghệ thông tin, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Đại học Công nghiệp Hà Nội Sở Thông tin Truyền thông, Thành phố Hà Nội TÓM TẮT— Trong hệ thống camera giám sát, đặc biệt hệ thống giám sát giao thơng, tốn phát bóng đối tượng giúp giảm thiểu nhập nhằng, kết dính đối tượng, nhằm làm tăng độ xác phát hành vi vi phạm đối tượng tham gia giao thông Bài báo đề cập đến việc sử dụng yếu tố thời gian nhằm kết hợp hướng nguồn sáng việc phát bóng đối tượng Kỹ thuật cài đặt thử nghiệm tỏ hiệu việc giám sát tuyến đường xác định trước khơng có che khuất Từ khóa— shadow detection, surveillance… I GIỚI THIỆU Trong hệ thống camera giám sát, đặc biệt hệ thống giám sát giao thơng, tốn phát bóng đối tượng giúp giảm thiểu nhập nhằng, kết dính đối tượng, nhằm làm tăng độ xác phát hành vi vi phạm đối tượng tham gia giao thơng Bóng, ánh sáng đối tượng tượng tồn (Hình 1) Đối tượng dịch chuyển bóng dịch chuyển theo, điểm bất lợi hệ thống giám sát đối tượng tự động Hiện tượng bóng đối tượng này, chồng lấn phần lên đối tượng dễ làm cho hệ thống hiểu lầm đối tượng ảnh hưởng tới kết theo vết đối tượng đặc biệt hệ thống giám sát đối tượng tự động Chính lẽ mà tới nghiên cứu xác định loại bỏ bóng đối tượng toán giám sát với hỗ trợ camera hướng mở với nhiều nghiên cứu Hình Bóng đối tượng kết dính vào đối tượng khác q trình chuyển động Trong báo này, đề xuất phương pháp xác định bóng dựa vào yếu tố thời gian kết hợp với cường độ sáng Các nội dung báo phân bố sau: Phần nêu nghiên cứu liên quan, phần phương pháp phát bóng dựa vào yếu tố thời gian kết hợp với cường độ sáng, phần số hình ảnh thử nghiệm II CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN Các cơng trình nghiên cứu phát loại bỏ bóng đối tượng đề cập từ thập niên 90, nhiên, nay, cơng trình nghiên cứu lĩnh vực tiếp tục nghiên cứu với kết đáng ghi nhận Theo [2] nghiên cứu phát bóng đối tượng hệ thống camera giám sát chia thành bốn nhóm dựa đặc tính: chromacity, thuộc tính vật lý, thuộc tính hình học texture-based Chromacity-based: Phương pháp dễ cài đặt chi phí tính tốn thấp, thường lựa chọn khơng gian màu có phân định rõ ràng cường độ (intensity) chromacity Tuy nhiên q trình xác định bóng so sánh chromacity điểm nên phương pháp nhạy cảm với nhiễu.[3] Thuộc tính vật lý [5], phát triển dựa độ xác chromacity kết hợp với thích nghi mơ hình bóng cục Phương pháp khơng xác trường hợp phổ đối tượng gần giống với phổ Geometry-based: phương pháp dễ cài đặt hiệu đối tượng dễ mô hình hóa, khơng hoạt động hiệu trường hợp đối tượng có cấu trúc phức tạp Texture-based: Những nghiên cứu thuộc nhóm tách thành hai nhóm nhỏ phân vùng texture nhỏ phân vùng texture rộng Phương pháp tiến hành theo hai bước chính: (i) lựa chọn điểm vùng vào vùng bóng MỘT KỸ THUẬT PHÁT HIỆN BÓNG ĐỐI TƯỢNG KẾT HỢP YẾU TỐ THỜI GIAN 394 (ii) tiến hành phân loại dựa theo so sánh tương quan vùng ứng viên vùng lân cận Phương pháp cho hiệu cao nhiên chi phí thực cao thời gian lâu phải tiến hành so sánh điểm III MỘT KỸ THUẬT PHÁT HIỆN BÓNG KẾT HỢP YẾU TỐ THỜI GIAN a Mơ hình bóng theo thời gian i Mối quan hệ đối tượng bóng Như biết, bóng thu nhận vật thể cản đường truyền ánh sáng, bóng vùng tối gần đối tượng Có hai loại bóng: bóng dính (self-shadow) vùng bóng nằm vật thể bóng tối (cast shadow), vùng bóng gần vật thể Hình Các loại bóng đối tượng Kích thước hình dạng bóng phụ thuộc vào kích thước, hình dạng đối tượng sinh bóng phụ thuộc vào hướng nguồn sáng Đối với nguồn sáng nhỏ, bóng xác định vùng giao đường truyền ánh sáng đường bao đối tượng Kích thước bóng tỉ lệ thuận với khoảng cách từ đối tượng đến chứa bóng Đối với nguồn sáng lớn, bóng đối tượng Tùy theo số lượng nguồn sáng, loại nguồn sáng mà chất lượng số lượng bóng đối tượng bị thay đổi Trong phạm vi báo, chúng tơi tập trung nghiên cứu xác định bóng cứng đối tượng thu nhận từ nguồn ánh sáng trực tiếp, ánh sáng mặt trời Các nghiên cứu ánh sáng bóng cho thấy mối tương quan vị trí, hướng bóng ánh sáng mặt trời Trong hình mối quan hệ hướng bóng ánh sáng mặt trời thể theo thời gian Dễ dàng nhận thấy bóng đối tượng ngả dần từ Tây sang Đông theo thời gian, ngược với hướng mặt trời Vị trí bóng thời điểm 9h sáng ngả phía Tây bóng lúc 3h chiều lại ngả phía Đơng Hình Mối quan hệ chiều bóng thời gian Hình (Nguồn: http://www.realworldadventures.com/2003/oz/bushcraft.htm) Đỗ Năng Tồn, Trịnh Hiền Anh, Hà Mạnh Tồn, Ngơ Đức Vĩnh, Đặng Vũ Tuấn 395 Mỗi mặt trời dịch chuyển góc 15 0, vị trí bóng đối tượng theo mà dịch chuyển từ tây sang đông Từ mối quan hệ mật thiết bóng vật thể với thời gian, dựa vào vị trí đặt camera thời gian thu nhận thơng tin, ta xác định hướng bóng mặt phẳng chứa bóng Mặt khác, từ chiều cao đối tượng tạo bóng với góc chiếu sáng ta xác định độ rộng vùng bóng theo cơng thức sau ( ) (1) Trong đó, góc "chiếu sáng" Dựa vào hướng ánh sáng, ta thiết lập mơ hình hướng bóng đối tượng Hình Vị trí bóng đối tượng thuộc vào sáu vị trí từ P1 đến P6 tùy theo hướng ánh sáng Hình Mơ hình bóng đối tượng theo thời gian Theo [2], để tăng độ xác phương pháp xác định bóng việc kết hợp cách hợp lí thơng tin bổ trợ với nhóm phương pháp nêu phần II kết hợp phương pháp hợp lí hướng cần tiếp tục nghiên cứu Dưới đây, đề xuất kết hợp cường độ sáng yếu tố thời gian xác định bóng đối tượng thu nhận từ camera giám sát đường cao tốc b Phương pháp xác định bóng B1: Khoanh vùng đối tượng chuyển động B2: Xác định hướng bóng theo thời gian B3: Loang bóng theo màu B4: Đối sánh vùng loang với tỉ lệ bóng i Khoanh vùng đối tượng chuyển động Để khoanh vùng đối tượng chuyển động, lựa chọn sử dụng phương pháp cài đặt đơn giản, thực nhanh để tách vùng đối tượng chuyển động Phương pháp trừ lựa chọn sử dụng độ xác chấp nhận được, cài đặt đơn giản thực nhanh Quy trình tổng quan phương pháp trừ sau: Hình Qui trình trừ Phương pháp phát đối tượng so sánh trực tiếp khung hình liền kề với ngưỡng (threshold) lựa chọn trước | | MỘT KỸ THUẬT PHÁT HIỆN BÓNG ĐỐI TƯỢNG KẾT HỢP YẾU TỐ THỜI GIAN 396 Ft 1 Ft đó: khung hình thời điểm t+1 - khung hình thời điểm t - ngưỡng (threshold) Nếu giá trị phép toán so sánh nằm ngưỡng cho phép khung hình xem nền, trường hợp ngược lại foreground Nhược điểm lớn phương pháp dễ tạo nhầm lẫn background (nền) foreground (nổi trội) trường hợp đối tượng ngưng chuyển động khoảng thời gian lớn ngưỡng, hay điểm bên đối tượng chuyển động dễ bị xem Sau bước ta thu nhận vùng đối tượng chuyển động M ii Xác định hướng bóng theo thời gian // Bản đồ hướng bóng theo thời gian xây dựng gồm nhân tố: t: thời gian; dir: hướng; loc: vị trí; r: tỉ lệ vùng bóng vùng đối tượng iii Thuật tốn xác định vùng bóng có sử dụng yếu tố thời gian Input: Vùng đối tượng chuyển động M có kích thước w*h, r Output: Sregion: vùng bóng đối tượng Procedure SDwTime(); r ; tỉ lệ diện tích vùng bóng vùng đối tượng Xác định điểm p(x,y) điểm thấp vùng chuyển động M; Lấy điểm lân cận với p, thuộc M; { If ratior { Tơ màu điểm này; S: Tính diện tích vùng tơ; ratio:=S/SM; } Bóng: Vùng tơ màu; IV THỬ NGHIỆM Chúng cài đặt thử nghiệm thuật tốn ngơn ngữ lập trình C++, với liệu thu nhận đoạn đường khơng có che khuất Ảnh đầu vào Trừ Khoanh vùng Đối tượng hướng bóng Đỗ Năng Tồn, Trịnh Hiền Anh, Hà Mạnh Tồn, Ngô Đức Vĩnh, Đặng Vũ Tuấn 397 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Sanin, C Sanderson, B.Lovell, “Improve shadow removal for robust person tracking in surveillance scenarios”,in: International Conference on Pattern Recognition, 2010, pp.141-144 [2] Andres Sanin, Conrad Sanderson, Brian C Lovell, “Shadow detection: A survey and comparative evaluation of recent methods”, Pattern Recognition 45 (2012), 1684-1695 [3] B.Sun, S.Li, “Moving cast shadow detection of vehicle using combined color models”, in: Chinese Conference on Pattern Recognition, 2010,pp.1-5 [4] C.-T.Chen, C.-Y.Su,W.-C.Kao, “An enhanced segmentation on vision-based shadow removal for vehicle detection”, in: International Conference on Green Circuits and Systems, 2010, pp.679-682 [5] J.B.Huang, C.S.Chen, “Moving cast shadow detection using physics-based features”, in:IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 2009,pp.2310-2317 [6] Hakima Asaidi, Abdellah Aarab, Mohamed Bellouki, “Shadow Detection Approach Combining Spectral and Geometrical Properties in Highway Video-Surveillance”, 2012, Vol.53, No.17,pp.40-44 A TECHNIQUE TO DETECT SHADOW WITH TEMPORAL PARAMETER Do Nang Toan, Trinh Hien Anh, Ha Manh Toan, Ngo Duc Vinh, Dang Vu Tuan ABSTRACT— In video surveillance systems, especially in tranffic monitoring system, object' shadows detection help to reduce the coherent between objects and enhance the accuracy in detecting the violance of vehicles In this paper, we propose a technique which using temporal parameter to detect object's shadow Techiques has been installed and useful in monitoring at certain highway Keywords— Shadow detection, surveillance… ... phí thực cao thời gian lâu phải tiến hành so sánh điểm III MỘT KỸ THUẬT PHÁT HIỆN BÓNG KẾT HỢP YẾU TỐ THỜI GIAN a Mơ hình bóng theo thời gian i Mối quan hệ đối tượng bóng Như biết, bóng thu nhận... trình trừ Phương pháp phát đối tượng so sánh trực tiếp khung hình liền kề với ngưỡng (threshold) lựa chọn trước | | MỘT KỸ THUẬT PHÁT HIỆN BÓNG ĐỐI TƯỢNG KẾT HỢP YẾU TỐ THỜI GIAN 396 Ft 1 Ft... hướng bóng theo thời gian xây dựng gồm nhân tố: t: thời gian; dir: hướng; loc: vị trí; r: tỉ lệ vùng bóng vùng đối tượng iii Thuật tốn xác định vùng bóng có sử dụng yếu tố thời gian Input: Vùng đối