Phát giác chuyển động dùng camera và hệ thống nhúng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  - - KHỔNG HOÀI HƯNG PHÁT GIÁC CHUYỂN ĐỘNG DÙNG CAMERA VÀ HỆ THỐNG NHÚNG Chuyên Ngành : Tự Động Hóa Mã ngành : 605260 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: GVC TS Nguyễn Đức Thành Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Vĩnh Hảo Cán chấm nhận xét 2: TS Trương Đình Châu Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 04 tháng 01 năm 2011 Thành phần hội đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ gồm: PGS TS Nguyễn Thị Phương Hà – chủ tịch PGS TS Nguyễn Văn Nhờ TS Nguyễn Vĩnh Hảo – phản biện TS Trương Đình Châu – phản biện TS Lương Văn Lăng TS Hồ Phạm Huy Ánh Xác nhận chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn chỉnh sửa (nếu có) Chủ tịch hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc - -oOo Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: KHỔNG HOÀI HƯNG Phái: Ngày, tháng, năm sinh: 04/08/1985 Nam Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành: TỰ ĐỘNG HÓA MSHV: 1- TÊN ĐỀ TÀI: 01508338 PHÁT GIÁC CHUYỂN ĐỘNG DÙNG CAMERA VÀ HỆ THỐNG NHÚNG 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GVC TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MƠN QUẢN LÝ CHUN NGÀNH HVTH: KHỔNG HỒI HƯNG i KHOA QL CHUYÊN NGÀNH GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẦN A GIỚI THIỆU HVTH: KHỔNG HOÀI HƯNG ii GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ ABSTRACT Camera surveillance and security systems is critical for crime prevention, protecting critical infrastructure, monitoring systems, and are being widely applied But one obstacle with most existing surveillance systems is the lack of ability to process information locally and just send important information to the central processor station only, which limits potential of the system One of the ways to make systems smarter than using computer vision, image processing technology, embedded systems, has been strong growth in recent years to detect and analyze events in real time Therefore, students implement the project "Detection and Tracking of The Motion Object by using Camera and Embedded Systems" to detect, track and manage objects in the region, which is an integral part of the surveillance camera security system security In this thesis will be presented in which the issues related to building the knowledge base should dissertation as computer vision, embedded systems, object tracking, Students used the OpenCV tools, using methods Codebook subtraction and GMPHD Filter to detect, track multiple motion objects in the observation area, Program is programmed with C + + language based Linux_ Fedora 12 and will be executed on board Mini2440 HVTH: KHỔNG HOÀI HƯNG iii GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Camera giám sát hệ thống an ninh quan trọng cho cơng tác phịng chống tội phạm, bảo vệ sở hạ tầng quan trọng , hệ thống giám sát,…và ứng dụng rộng rãi Tuy nhiên trở ngại với hầu hết hệ thống giám sát thiếu khả xử lý thông tin chỗ cần gửi thông tin quan trọng đến trạm trung tâm xứ lý mà thôi, điều làm hạn chế tiềm hệ thống Một cách để làm cho hệ thống thơng minh sử dụng thị giác máy tính, kỹ thuật xử lý ảnh, hệ thống nhúng,… phát triển mạnh mẽ thời gian qua để phát phân tích kiện thời gian thực Chính học viên thực đề tài “Phát giác chuyển động dùng camera hệ thống nhúng” nhằm phát hiện, theo vết, quản lý đối tượng khu vực, phần khơng thể thiếu hệ thống camera giám sát an ninh Trong đề tài trình bày vấn đề liên quan tới kiến thức tảng xây dựng nên luận văn thị giác máy tính, hệ thống nhúng, theo vết đối tượng,… Học viên sử dụng công cụ OpenCV, ứng dụng phương pháp trừ Codebook phương pháp theo vết đa đối tượng GMPHD Filter để phát hiện, theo vết đối tượng khu vực quan sát, chương trình lập trình với ngơn ngữ C++ Linux_ Fedora 12 thực thi board Mini2440 Nội dung luận văn gồm chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan Chương 2: Xử lý ảnh Chương 3: Phát theo dõi đối tượng Chương 4: Xây dựng hệ thống Chương 5: Kết - Nhận xét – Phân tích Chương 6: Kết luận hướng phát triển đề tài HVTH: KHỔNG HOÀI HƯNG iv GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin cảm ơn thầy TS Nguyễn Đức Thành gợi mở, quan tâm, giúp đỡ cho học viên suốt thời gian thực đề tài tốt nghiệp Bên cạnh đó, học viên xin gởi lời cảm ơn đến tất thầy cô trực tiếp giảng dạy suốt khóa học; người bạn quan tâm, động viên chia sẻ kiến thức kinh nghiệm chuyên ngành trình học tập rèn luyện vừa qua học viên Cũng xin chân thành cảm ơn quan tâm hỗ trợ, tạo điều kiện hết lòng động viên tinh thần lẫn vật chất thành viên gia đình suốt thời gian qua Sau cùng, học viên gởi lời chúc sức khỏe, hạnh phúc đến quý thầy cơ, gia đình bạn bè Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Tháng 12 năm 2010 Học viên Khổng Hồi Hưng HVTH: KHỔNG HỒI HƯNG v GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẦN B NỘI DUNG HVTH: KHỔNG HOÀI HƯNG vi GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ MỤC LỤC MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH BẢNG BIỂU CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 10 1.3 CÁC ĐỀ TÀI ĐÃ NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU ĐỀ NGHỊ 11 1.4 TỔNG QUAN GIẢI THUẬT PHÁT HIỆN VÀ THEO DÕI CHUYỂN ĐỘNG .12 1.4.1 Phát đối tượng chuyển động .13 1.4.2 Theo dõi đối tượng 14 1.5 LÝ DO THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 14 1.6 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 15 1.7 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN 15 1.7.1 Phạm vi thực .15 1.7.2 Dự kiến lĩnh vực ứng dụng đề tài 15 CHƯƠNG 16 XỬ LÝ ẢNH 16 2.1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ ẢNH 16 2.1.1 Biểu diễn ảnh số 16 2.1.3 Tiền xử lý ảnh: 18 2.1.4 Phân tích ảnh 19 HVTH: KHỔNG HOÀI HƯNG GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ 2.1.5 Đặc trưng ảnh: .19 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TIỀN XỬ LÝ ẢNH 19 2.2.1 Thay đổi độ tương phản 19 2.2.2 Cân Histogram: 20 2.2.3 Lọc nhiễu .21 2.3 CÁC PHÉP TOÁN MORPHOLOGY .25 2.3.1 Dilation Erosion .25 2.3.2 Opening Closing 26 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN BIÊN ẢNH 26 2.4 PHÂN ĐOẠN ẢNH 27 2.5 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH ĐẶC TRƯNG CỦA ĐỐI TƯỢNG .28 2.6 GIỚI THIỆU THƯ VIỆN XỬ LÝ ẢNH OPENCV 2.1 28 2.6.1 Hàm bắt ảnh 29 2.6.2 Hàm copy ảnh .29 2.6.3 Hàm save ảnh .30 2.6.4 Hàm lọc ảnh 30 2.6.5 Hàm hiển thị ảnh 30 2.6.6 Hàm lưu video 30 2.6.7 Hàm tìm đường bao .31 CHƯƠNG 33 PHÁT HIỆN VÀ THEO VẾT ĐỐI TƯỢNG 33 3.1 GIỚI THIỆU: 33 3.2 BIỂU DIỄN ĐỐI TƯỢNG 34 3.2.1 Biểu diễn đối tượng điểm 34 3.2.2 Biểu diễn đối tượng dạng hình học 34 3.2.3 Biểu diễn đối tượng đường viền 34 HVTH: KHỔNG HOÀI HƯNG ... thuật tốn phát thực thi với liệu lớn Tất khiến cho học viên tập trung vào nghiên cứu triển khai luận văn “ Phát giác chuyển động dùng camera hệ thống nhúng? ?? khía cạnh quan trọng hệ thống camera. .. dõi chuyển động HỆ THỐNG NHÚNG HVTH: KHỔNG HOÀI HƯNG 12 GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ 1.4.1 Phát đối tượng chuyển động Một điều kiện tiên hệ thống phát theo dõi chuyển động khả phát. .. THUẬT PHÁT HIỆN VÀ THEO DÕI CHUYỂN ĐỘNG Bài toán phát theo dõi chuyển động cụ thể qua bước sau: Camera Phát đối tượng Theo dõi đối tượng Phát cảnh báo LOA,ĐÈN BÁO Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống phát