Camera IP và giám sát giao thông thông minh qua hình ảnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM TRỌNG CHIỀU CAM ERA IP VÀ GIÁM SÁT GIAO THƠNG THƠNG MINH QUA HÌNH ẢNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS TẠ TUẤN ANH HÀ NỘI – 2010 Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Trước bắt đầu luận văn xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa HàNội, thầy cô giáo viện Công nghệ thông tin truyền thông viện đào tạo sau đại học tận tình hướng dẫn, truyền đạt cho kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt năm học tập rèn luyện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đặc biệt xin cảm ơn Tiến sĩ Tạ Tuấn Anh - Giảng viên môn Hệ thống thông tin, viện Công nghệ Thông tin, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hết lịng giúp đỡ, tận tình bảo, hướng dẫn tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè người động viên, chăm sóc, đóng góp ý kiến giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn tốt nghiệp Hà Nội, ngày 01 tháng 11 năm 2010 Phạm Trọng Chiều Học viên lớp CH-CNTT 2008-2010 Viện Công nghệ thông tin truyền thông Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 Luận văn thạc sĩ LỜI CAM ĐOAN Tôi – Phạm Trọng Chiều - cam kết luận thạc sĩ khoa học công trình nghiên cứu thân tơi hướng dẫn TS Tạ Tuấn Anh Các kết nêu luận văn thạc sĩ khao học trung thực, khơng phải chép tồn văn cơng trình khác Hà Nội, ngày 01 tháng 11 năm 2010 Tác giả luận văn Phạm Trọng Chiều Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan -2 Mục lục Danh mục từ điển viết tắt thuật ngữ PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài -7 Mục đích luận văn Cấu trúc nội dung luận văn Phương pháp nghiên cứu hướng tiếp cận -9 PHẦN NỘI DUNG 10 Chương I Ứng dụng CNTT quản lý giao thông thông minh 10 1.1 Giới thiệu ITS tốn quản lý giao thơng .10 1.2 Vai trò ITS 15 a An tồn giao thơng .15 b Giảm ùn tắc giao thông 15 c Tăng khả kết nối 15 d Giảm chi phí vận chuyển 15 1.3 Sự phát triển ITS .16 1.4 Kiến trúc ITS 17 1.5 Một số hệ thống ITS giới 19 Chương II Giám sát giao thông CAMERA IP - 26 2.1 Giới thiệu CAMERA IP (Network Camera-Camera Mạng) .26 2.2 Các định dạng Video hỗ trợ .28 2.3 Các kỹ thuật CAMERA IP 29 2.4 Bài toán giám sát giao thông thông minh CAMERA IP 31 Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 Luận văn thạc sĩ 2.5 Một số hệ thống giám sát giao thông sử dụng CAMERA IP 33 Chương III Xử lý hình ảnh giám sát giao thông thông minh - 39 3.1 Các toán xử lý hình ảnh giám sát giao thơng thơng minh 39 3.2 Giám sát chuyển động 41 3.3 Đo vận tốc xe 44 3.4 Đếm xe, tính mật độ giao thông 50 3.5 Nhận dạng biển số xe 54 Chương IV Đề xuất ứng dụng CAMERA IP giám sát giao thông thành phố Hà nội 60 4.1 Thực trạng giám sát giao thông Hà nội .60 4.2 Mục tiêu giải pháp .61 4.3 Đề xuất phương án lắp đặt CAMERA IP 62 4.4 Giải pháp CAMERA đèn đỏ cho giao lộ 64 4.5 Phương án xây dựng giao thơng “Làn sóng xanh” 68 PHẦN KẾT LUẬN 79 Các kết thu 79 Khó khăn hạn chế - 79 Hướng phát triển - 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 Luận văn thạc sĩ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ Các từ viết tắt thuật ngữ Chú giải ITS Camera IP CNTT 3D Model based tracking Active contour based tracking Giao thông thông minh Camera mạng Công nghệ thông tin Theo dõi dựa theo mơ hình 3D Theo dõi dựa đường viền linh hoạt Background Modeling Background Subtraction BSB : Background Subtraction CCTV : Closed-Circuit TeleVision Data Validation Face Recognition Chọn mẫu Trừ ảnh Trừ ảnh Truyền hình nội Xác nhận liệu Nhận dạng khuôn mặt Feature based tracking Theo dõi dựa theo điểm bật Foreground Detection Gesture Recognition HCI : Human-Computer Interaction Xác định tiền cảnh Nhận dạng cử động Tương tác người-máy HS : Horn-Schunck Giải thuật Horn-Schunck KDE : Kernel Density Estimators Ước lượng mật độ nhân LK : Lucas-Kanade MOG : Mixture of Gaussians Giải thuật Lucas-Kanade Trộn Gaussians Motion Tracking Theo dõi chuyển động Motion-base grouping Nhóm dựa chuyển động Object Identification Nhận dạng đối tượng OF : Optical Flow OpenCV : Open Source Computer Vision Dòng ánh sáng PDF : Probability density function Preprocessing Thư viện hàm dùng để xử lý ảnh video Hàm mật độ xác suất Tiền xử lý RA:Running Average Region based tracking Trung bình liên tục Theo dõi dựa theo vùng Segmentation and Recognition SKDA : Sequential KD Approximation TMC:Transportation Management Center Phân đoạn Nhận dạng Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 Xấp xỉ mật độ nhân liên tục Trung Tâm Điều Hành Giao Thông Luận văn thạc sĩ Tracking HD Sự theo dõi TTĐT Thông tin điện tử Luồng ảnh theo định dạng JPEG Stream of JPEG Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 Độ phân giải cao Luận văn thạc sĩ PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, với bùng nổ mạnh mẽ, ngành công nghệ thông tin có đóng góp quan trọng việc thúc đẩy đất nước phát triển, hịa vào thành cơng chung nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Nhờ công nghệ thông tin, mà xu hướng tin học hóa sâu vào hầu hết lĩnh vực kinh tế-xã hội, đem lại hiệu làm việc, suất lao động cao, trình độ quản lý hiệu Công nghệ thông tin khẳng định vai trị quan trọng tất yếu Sự phát triển tồn diện xã hội đại song hành với phát triển công nghệ thông tin Giao thông vấn đề quan trọng xã hội việc giải vấn đề giao thông công việc mà toàn xã hội phải quan tâm Cùng với nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, hạ tầng giao thông đường phát triển, nâng cấp, mở rộng với hệ thống xa lộ đường cao tốc,… nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội Yêu cầu đặt phải ứng dựng cơng nghệ tiên tiến để tự động hóa việc quản lý, giám sát điều hành hệ thống giao thông cách hiệu Một ứng dụng vô quan trọng công nghệ thông tin giao thơng giám sát giao thơng thơng minh qua hình ảnh qua Camera IP Trên giới hệ thống Camera IP triển khai, ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Trong giao thông, Camere IP ứng dụng hệ thống giám sát giao thông hình ảnh (theo dõi xe lưu thơng, điều khiển xe, đo tốc độ, phát xe vi phạm, nhận dạng biển số xe, định danh phương tiện,…) Trong an ninh, Camera IP giúp phát chuyển động cảnh báo xâm phạm , phát tình bất ngờ ẩu đả, cướp ngân hàng,… Trong hệ thống theo dõi quản lý hình ảnh cửa khẩu, sân bay, bến cảng,…vvv Ở nước ta, tuyến, nút giao thông quan trọng triển khai hệ thống Camera IP ví dụ Quốc lộ đoạn Pháp Vân - Cầu Giẽ, Cầu giẽ - Ninh Bình,… Chính Phủ đồng ý mở rộng tuyến quốc lộ khác Đây Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 Luận văn thạc sĩ ứng dụng vô quan trọng, hữu hiệu việc giải toán giao thông vốn nan giải nước ta Xuất phát từ thực tiễn niềm đam mê nghiên cứu cơng nghệ thơng tin, tơi mong muốn có hiểu biết sâu rộng hệ thống giao thông thông minh, Camera IP ứng dụng Camera IP giao thơng thơng minh Chính vậy, tơi định chọn đề tài : “Camera IP va giám sát giao thơng thơng minh qua hình ảnh” MỤC ĐÍCH CỦA LUẬN VĂN Với giúp đỡ thầy cơ, tơi mong muốn tất tích lũy thời gian qua thể qua luận văn Vì vậy, mục đích luận văn sau : • Thể lượng kiến thức mà tơi tích lũy thời gian vừa qua • Tìm hiểu ứng dụng cơng nghệ thông tin hệ thống giao thông thông minh, chi tiết Camera IP, ứng dụng Camera IP giám sát điều hành giao thơng thơng minh • Nâng cao khả nghiên cứu, khả tư duy, khả tiếp cận giải vấn đề • Qua có nhìn sâu hệ thống giao thông thông minh ứng dụng rộng rãi CẤU TRÚC VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN Từ nội dung cụ thể luận văn trình bày phần trên, luận văn tốt nghiệp xin tổ chức sau Luận văn bao gồm tất phần với chương Nội dung cụ thể phần sau : Phần mở đầu • Chương mở đầu : Trình bày lý chọn đề tài, mục đích, nội dung, cấu trúc luận văn Phần nội dung • Chương I : Ứng dụng CNTT quản lý giao thơng thơng minh Trình bày vấn đề ứng dụng, hướng tới hệ thống giao thông thông minh Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 Luận văn thạc sĩ • Chương II : Giám sát giao thơng camera IP Giới thiệu Camera IP gì, kĩ thuật camera IP, hệ thống giám sát giao thông sử dụng camera IP (hệ thống NVR, video management, hình giám sát), lợi ích mang lại • Chương III : Xử lý hình ảnh giám sát giao thông Giám sát chuyển động (đếm xe, đo tốc độ, phát vi phạm), kĩ thuật xử lý nhận dạng biển số xe: xác định đinh danh xe ứng dụng thu phí, quản lý vào bãi đỗ xe, , kĩ thuật xử lý • Chương IV : Đề xuất ứng dụng giám sát giao thông Camera IP thành phố Hà nội Thực trạng ứng dụng camera giám sát giao thông Hà nội, đề xuất phương án lắp đặt camera phương án xây dựng giao thơng “làn sóng xanh” Phần kết luận • Chương V : Trình bày kết thu trình làm luận văn, mặt khó khăn, hạn chế nêu hướng phát triển luận văn PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG TIẾP CẬN Trong khoảng thời gian thực tập làm luận văn tốt nghiệp áp dụng phương pháp nghiên cứu hướng tiếp cận sau : • Tham khảo ý kiến chuyên gia qua báo, tài liệu hướng dẫn có mạng Xem học tập chương trình hệ thống giám sát chuyển động hình ảnh qua tài liệu, báo • Áp dụng phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết việc nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết cho hệ thống • Nghiên cứu, tìm kiếm tài liệu nhiều cách : Qua thầy giáo hướng dẫn, qua bạn bè, qua người có kinh nghiệm, qua mạng internet,… Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 Luận văn thạc sĩ 1- Các trạng thái ánh sáng màu đỏ cung cấp hệ thống điều khiển đèn giao thông 2- Phương tiện phát vạch dừng nhờ vào vạch cảm ứng 3- Những hình ảnh video ghi lại trình tự video đồng 4- Những hình ảnh kỹ thuật số chụp xe phát rời khỏi vạch cảm ứng thứ hai quan sát rõ ràng trung tâm nút giao thông 5- Kết thúc chuỗi video - Mã hóa thơng báo vi phạm tạo (hai hình ảnh, tùy chọn video, tệp văn bản) - Các thông báo vi phạm gửi đến trạm / trung tâm xử lý vi phạm lưu trữ đĩa cứng cho trang web thu thập liệu mạng 4.4.3 Mô tả chức hệ thống Các bước khác trình thể hình 2.25 sau ¾ Phát vi phạm: Để phân định ranh giới khu vực phát vi phạm, vạch cảm ứng sử dụng quanh đèn tín hiệu giao thơng giao lộ Hình minh họa đơn giản vị trí vịng lặp Với giao lộ phức tạp có hướng rẽ bên phải rẽ trái, thường bố trí nhiều vạch cảm úng Camera đèn đỏ sử dụng cho để phát chuyển động, đếm xe, cần thiết, báo cáo thống kê (tỷ lệ so với lái xe vi phạm, lưu lượng xe, ) hình 2.6 : Bốn cặp vạch cảm ứng đặt đường Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 66 Luận văn thạc sĩ Hình 2.25 Quy trình xử lý Sử dụng hai vịng cảm ứng đường ưu điểm sau: • Tính tốn tốc độ xe • Phân biệt hướng chuyển động để chứng minh hữu ích trường hợp định (Ví dụ xe ngược lại sau chồng chéo dòng ánh sáng màu đỏ), • Cơng nhận phát sai hai bánh qua xe vôi vượt qua vòng cảm ứng Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 67 Luận văn thạc sĩ 4.4.4 Lợi ích hệ thống camera đèn đỏ: • Giảm thời gian cài đặt camera kỹ thuật số thiết bị chíp xử lý cục đặt hộp • Kết hợp với hệ thống Camera khác, thiết bị giao thông khác tạo liệu đầy đủ phương tiện vi phạm giao thơng • Nhận dạng biển số xác định chủ phương tiện với độ xác cao dựa vào camera (FVDC) có độ phân giải cao • Giảm thời gian trễ việc gửi thông tin trình tự động 4.5 PHƯƠNG ÁN XÂY DỤNG GIAO THƠNG “LÀN SĨNG XANH” Việc bố trí pha đèn tín hiệu điều khiển giao thơng quan trọng, tính tốn pha phải xác, phù hợp với mật độ, lưu lượng xe ngả đường cao điểm Cụm đèn tín hiệu hoạt động nút giao thơng Cửa Nam thí dụ điển hình chu kỳ thời gian phù hợp Nếu chu kỳ thời gian đèn tín hiệu khơng chuẩn, chẳng hạn đèn xanh bật sáng trễ, hay nói cách khác: đèn đỏ bật sáng lâu - gây phản tác dụng đèn Do đó, cần tránh chủ quan, vội vàng kết luận cụm đèn tín hiệu “vơ tích sự”, hay cụm đèn tín hiệu hết tác dụng, chưa xem xét chi tiết pha, chu kỳ thời gian đèn Thông thường, đèn xanh tính tốn, đồng hố sóng xanh để phương tiện giao thơng thơng suốt qua trục đường thành phố mà không bị đèn đỏ Tốc độ đèn xanh điều chỉnh phù hợp với tốc độ di chuyển đường phố Mục tiêu phương án kết hợp camera giám sát điều khiển đèn tín hiệu để nâng cao mức độ phục vụ tuyến đường, tăng độ an tồn, giảm chi phí thời gian dừng xe gặp đèn đỏ nút giao thơng Tiêu chí là: cho xe lưu thơng tuyến có áp dụng điều khiển chạy từ đầu tuyến đến cuối tuyến gặp đèn đỏ nhất, số xe phải dùng nút nhỏ Với mục địch trên, phương án cần thu thập đầy đủ thông số sau từ hệ thống camera IP thành phố : + Các thơng tin dịng xe bao gồm tốc độ, lưu lượng, thành phần, … Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 68 Luận văn thạc sĩ + Các thông số điều kiện đường bao gồm số đường, độ dốc, bề rộng đường Dựa vào thông tin kết hợp với sơ đồ tổ chức giao thông thành phố, hệ thống lựa chọn lựa chọn phương pháp tính tốn điều khiển phù hợp đưa hệ số hiệu chỉnh chu kỳ đèn, tốc độ dòng xe, độ lùi bật đèn xanh nút để toán cho kết sát với thực tế Đối với dòng xe hỗn hợp, tốn tối ưu cịn liên quan đến nhiều yếu tố đặc điểm dòng xe, điều kiện đường, ý thức người tham gia giao thông,… Các bước thực phương án sau : B1 : Dựa vào hệ thống Camera IP thu nhập số liệu làm đầu vào cho toán B2: Xác định chu kỳ đèn nút tuyến thiết kế B3: Áp dụng phương pháp tính tốn điều khiển để giải tốn liên kết đèn tín hiệu B4 Đánh giá hiệu toán Ta biết chu kỳ đèn hàm thời gian tổn thất hệ số mức độ phục vụ Do đó, để tính chu kỳ đèn cần xác định tổn thất thời gian hệ số mức độ phục vụ 4.5.1 Thu thập số liệu : Các số liệu cần thiết thiết kế điều khiển song xanh : tốc độ trung bình dịng xe, lưu lượng dịng xe lưu thong tuyến, bề rộng nhánh dẫn, khoảng cách nút Để thu thập thông số ta tiến hành nhiều phương pháp.Tốc độ trung bình dịng xe tốc độ dảm bảo 85% xe chạy thấp trị số chọn Để xác định V tính tốn từ số liệu quan trắc ta dựng nên biểu đồ quan hệ tốc độ tần số tích luỹ Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 69 Luận văn thạc sĩ Hình 2.27 Biểu đồ quan hệ V-tần số tích luỹ 4.5.2 Xác định chu kỳ đèn : Với đặc điểm dòng xe lưu thong thường dịng hỗn hợp khơng phải dịng thuần, để xác định đươc hay tiêu (TL ,Z) ta cần xác định phương pháp hệ số quy đổi từ dòng hỗn hợp dòng thuần; xác định lực thong hành nhánh dẫn a) Phương pháp quy đổi dòng xe hỗn hợp dòng Hiện giới nước tồn nhiều phương pháp quy đổi dòng hỗn hợp dòng Mỗi phương pháp dựa đặc điểm định dòng xe nghiên cứu, từ rút hệ số đổi xe phù hợp Theo kết nghiên cứu tác giả [2] đặc điểm dòng xe đô thị nước ta, tác giả kiến nghị đưa hai hình thức quy đổi, đổi xe máy hay xe phụ thuộc vào hai điều kiện : • Điều kiện thành phần dịng xe mà chủ yếu lượng xe ôtô qua nút với ngưỡng 15% • Điều kiện thứ hai điều kiện cấp đường giao nhau, chia thành loại : + Đường phố khu vực gia với đường phố tồn thành + Đường phố khu vực giao với đường phố khu vực + Đường phố khu vực giao với đường phố + Đường phố giao với đường phố Cụ thể kiến nghị sử dụng hệ số quy đổi theo bảng phương pháp quy đổi dòng xe hỗn hợp dòng xe sau : Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 70 Luận văn thạc sĩ Hệ số quy đổi dòng xe Ghi : Các loại xe buýt xe tải hai phương pháp quy đổi lấy tương ứng theo tiêu chuẩn 20TCN 104-83 • Khi nút đơn giản đường phố với đường phố đường phố với đường phố khu vực có tỷ lệ xe ơtơ15% tổng lưu lượng xe qua nút quy đổi dịng xe hỗn hợp dịng xe đẻ tính tốn Một phương pháp khác không dùng cách quy đổi dòng xe hỗn hợp dòng xe tuý mà chia dịng xe hỗn hợp thành thành phần có đặc tính riêng (phương pháp tách dịng) : C1-Thành phần xe giới - Thành phần xe thô sơ (Xe ôtô,xe máy) (Xe đạp,xe ba gác) C2-Thành phần xe ôtô – Thành phần xe máy – Thành phần xe đạp Việc chọn cách hay cách tuỳ thuộc vào tỷ lệ xe ơtơ nhiều hay ít, thành phần xe ơtơ q xét cho xe máy xe đạp cịn ơtơ đổi xe máy Kết nghiên cứu tác giả đề nghị áp dụng cho điều kiện thành phố Hà nội Tuy nhiên ta nhận thấy phương pháp tách dòng số điều bất cập, Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 71 Luận văn thạc sĩ dòng xe hỗn hợp nhiều thành phần, loại xe có ảnh hưởng trực tiếp lẫn (sự lưu thơng xe thơ sơ đường có ảnh hưởng đến vận động loại xe giới ngược lại) Nếu dùng phương pháp tách dòng, xem loại xe lưu thong dịng khơng chịu ảnh hưởng lẫn rõ ràng khơng hợp lý lắm.Thiết nghĩ phương pháp thực thích hợp có phân chia sử dụng tuyến dải phân cách cố định b) Xác định lực thông hành nhánh dẫn nút có đèn điều khiển Nút giao thơng điều khiển tín hiệu đèn loại nút sử dụng rộng rãi hầu hết đô thị nay.Phạm vi sử dụng nút điều khiển tín hiệu đèn thong thường vào cường độ xe chạy qua nút hướng tuyến phụ Để xác định chu kỳ đèn hợp lý cần thiết phải xác định khả thông hành nhánh dẫn phù hợp với điều kiện giao thông Đã có nhiều nghiên cứu ngồi nước khả thông hành nút điều khiển tín hiệu đèn Hầu hết xuất phát từ quan điểm cường độ dịng bão hồ thời gian đèn xanh có hiệu Với dịng bão hồ định nghĩa dịng ln có xe dự trữ hàng xe trước vạch dừng Cịn thời gian xanh có hiệu khoảng thời gian đèn xanh đảm bảo số xe thông qua nút với cường độ dịng bão hồ Dựa quan điểm đó, số tác giả giới thiết lập công thức xác định lực thông hành nhánh dẫn : R.M Kimber(1986) , … Tuy nhiên kết áp dụng cho điều kiện giao thong nước ta không phù hợp Do đó, để xác định lực thơng hành nhánh dẫn phù hợp với đặc điểm giao thông nước ta cần phải xuất phát từ thực nghiệm giao thông Việt Nam Năm 2004, với nghiên cứu đặc điểm dịng xe thị Việt Nam quan trắc thực nghiệm Hà Nội, Ts.Phan Cao Thọ đưa kết xác định khả thông hành nhánh dẫn nút điều khiển đèn tín hiệu sau : + Khả thông hành nhánh dẫn với bề rộng từ 7-15m, dòng xe hỗn hợp đổi dòng xe quy đổi : P = 395B (xcqd/h) Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 72 Luận văn thạc sĩ + Khả thông hành nhánh dẫn có bề rộng từ 3-10m, dịng xe hỗn hợp đổi xe máy quy đổi : P = 1315B (xmqd/h) Năng lực thông hành nhánh dẫn vào nút chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố : bề rộng phần xe chạy nhánh dẫn, độ dốc dọc, thành phần loại xe, dịng xe rẽ, • Ảnh hưởng bề rộng nhánh dẫn đến lực thơng hành nhánh dẫn • Ảnh hưởng độ dốc dọc (cách vạch dừng khoảng 200m): +) Độ dốc dọc tăng 1% lực thơng hành nhánh dẫn giảm 3% +) Độ dốc dọc giảm 1% lực thơng hành nhánh tăng 3% • Ảnh hưởng thành phần xe rẽ dòng xe : Để thuận lợi q trình tính tốn, nhà nghiên cứu đề nghị quy đổi thành phần xe rẽ dòng cề xe thẳng Cụ thể sau o Một xe rẽ trái 1,75 xe thẳng o Một xe rẽ phải 1,25 xe thẳng Khi dòng xe rẽ trái vượt (15-20%) khả thơng hành giảm nhanh o Đối với dòng xe đường dẫn xe : o Đối với dòng hỗn hợp đường dẫn xe : c) Xác định tổn thất trời gian nút giao thơng có đèn điều khiển Để tính thời gian chậm xe nút giao thơng điều khiển tín hiệu đèn, sử dụng nhiều mơ hình khác nhau, có mơ hình Webster, Miller, Newll, Allsop,…Sau nhiều lần quan trắc thực tế dịng xe hang chờ có Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 73 Luận văn thạc sĩ thể xác định thời gian chậm xe mơ hình Webster mơ hình sử dụng rộng rãi nhất, ứng dụng điều kiện dòng xe nước ta Trên sở mơ hình mơ cách đơn giản dịng “ đến” “đi”, mơ hình tính thời gian chậm xe trung bình xe hàng chờ theo công thức : Tuy nhiên, công thức tính với dịng xe đến hàng chờ cách đồng Nhưng thực tế dòng xe đến hàng chờ khơng đồng (đến tự do) có trường hợp xe đến suốt thời gian vượt qua hết thời gian xanh Như vậy, để tránh lãng phí thời gian việc phân chia tín hiệu phải dựa ngưỡng dịng bão hịa có nhiều mơ hình tính chậm xe dịng đến vậy, sử dụng nhiều công thức Webster, ông đề nghị tính thời gian chậm xe trung bình xe theo cơng thức tổng qt sau : Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 74 Luận văn thạc sĩ Để đơn giản Webster thay phận thứ ba cách giảm 10% thời gian chậm xe Do cơng thức cuối ông đề nghị để tính thời gian chậm xe trung bình xe sau : Sau tính thời gian chậm xe, ta xác định tổng thời gian tổn thất toàn nút tổng chậm xe trung bình nhân với dịng, với đường dẫn : D = (giờ chậm xe trung bình) × N Với tổn thất thời gian trung bình, ta đánh giá mức độ phục vụ Z (hay hệ số làm việc) nút giao thông điều khiển tín hiệu đèn theo tiêu thời gian chậm xe d dựa vào mối quan hệ sau : Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 75 Luận văn thạc sĩ Tiêu chuẩn mức phục vụ nút giao thơng theo thời gian chậm xe trung bình xe d) Xác định chu kỳ đèn * Thời gian xen kẽ hai pha xanh Nếu thời gian cho xe chạy thoát hết qua nút mà lớn 3s để tránh xảy xung đột hai luồng xe vng góc pha phải kéo dài tiếp tục Khi thời gian pha có hai bước : - Bước : có hiệu lực cho số luồng - Bước trung gian : để tiếp tục thoát xe khỏi nút Bước trung gian phụ thuộc vào chiều rộng nút hai vạch dừng xe Bước trung gian Webster, Olsen-Rothery thiết lập công thức xác định thời gian xen kẽ hai xanh sau : * Xác định thời gian chu kỳ đèn Thời gian tối thiểu chu kỳ đèn (Cmin) : Nếu dịng xe có lưu lượng trung bình qi tổn thất thời gian qi.di Tổng thời gian tổn thất nút : Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 76 Luận văn thạc sĩ Để tính thời gian tối thiểu chu kỳ đèn (Cmin), ta đạo hàm tổng tổn thất thời gian D theo C cho : Giải phương trình vi phân ta : Trong : L - tổng thời gian tổn thất cho chu kỳ đèn Với: txk – thời gian xen kẽ đèn xanh tính N – Số pha điều khiển cho chu kỳ đèn Y – tổng hệ số lưu lượng dòng xe đại diện Với yi hệ số lưu lượng đại diện dòng thứ i: Thời gian thực tế chu kỳ đen (Ct.tế) Để đảm bảo lực thực tế luồng xe ta cần giới hạn 0,9 Khi mức độ bão hòa thỏa mãn điều kiện : Thời gian thực tế chu kỳ đèn đảm bảo 90% lực thơng xe Thời gian tối ưu chu kỳ đèn (C0) Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 77 Luận văn thạc sĩ Với điều kiện thời gian chậm xe vào nút nhỏ nhất, Webster đưa cơng thức tính gần chu kỳ tối ưu sau : Nhận xét : Thực “làn sóng xanh” khơng quốc gia phát triển dùng nhiều đường phố rộng, nơi có nhiều xe cho phép sử dụng tốc độ khác mà dùng đường phố nhỏ Tuy nhiên đô thị VN đường phố thường nhỏ, gồm hai, ba đường, tốc độ xe chạy không chênh lệch lớn, nên sử dụng hệ thống này, đường chiều, đoạn, tiến tới đoạn dài Tốc độ di chuyển trung bình tín hiệu nên phạm vi 20-25 km/h cho cao điểm mật độ giao thông đơng đúc, 25-30 km/h cịn lại mật độ xe Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 78 Luận văn thạc sĩ PHẦN KẾT LUẬN CÁC KẾT QUẢ THU ĐƯỢC Sau hoàn thành nội dung đặt luận văn, thu số kết sau : • Hiểu biết hệ thống giao thông thông minh ứng dụng thực tế hệ thống số nước giới • Hiểu biết tính ứng dụng camera IP • Hiểu biết thêm số chế hoạt động hệ thống giám sát giao thông camera IP nước ta giới đang, đã, sử dụng, mà cụ thể thủ đô Hà nội • Tìm hiểu giải thuật xử lý ảnh ứng dụng giao thông giám sát chuyển động, nhận dạng đối tượng KHÓ KHĂN VÀ HẠN CHẾ • Trong q trình làm luận văn tơi gặp phải số khó khăn : + Giao thơng thơng minh lĩnh vực phát triển thời gian gần nên tài liệu lĩnh vực cịn + Khơng tiếp cận nguồn thơng tin giao thơng Hà nội mà phải tìm hiệu gián tiếp qua internet bạn bè • Một số hạn chế luận văn là: + Kiến thức kinh nghiệm hạn chế + Các ý tưởng đưa không kiểm nghiệm thực tế HƯỚNG PHÁT TRIỂN Từ giải pháp ứng dụng camera IP giao thơng thơng minh ta mở rộng giải pháp để kết hợp tất thiết bị giao thơng đề có giải pháp giao thơng thơng minh hoàn chỉnh Giải pháp bao gồm giao thơng đường bộ, đường thủy ngồi thành phố, kết hợp thiết bị bám đường thiết bị bám phương tiện, đồ số vệ tinh nhằm cung cấp giải pháp thông minh tổng thể cho giao thông Việt Nam Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 79 Luận văn thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://www.its-vietnam.com/ [2] http://www.its.dot.gov/ [3] http://tuanvietnam.vietnamnet.vn/giam-sat-giao-thong-bang-camera-ton-kem- van-nen-lam [4] http://www.learnartificialneuralnetworks.com/hopfield.html [5] A Burlev, K Seleznev, MS Stachowicz Vehicle Detecting And Tracking Using Color in Video, 2003 [6] Alan D.Greenberg and Ira M.Weinstein, “The Power of Centralized Video Communication Management”, April 2006 [7] Celil Ozkurt and Fatih Camci, “Automatic Traffic Density Estimation And Vehicle Classification For Traffic Surveillance Systems Using Neural Networks”, Computer Engineering Department, Fatih University Istanbul, Turkey [8] Daniel J.Dailey, F.W Cathey and Suree Pumrin, “An Algorithm to Estimate Mean Traffic Speed Using Uncalibrated Cameras” [9] D Beymer, P.McLauchlan, B.Cofman and J.Malik A Real-Time Computer Vision System for Measuring Traffic Parameters, i n Proc IEEE Computer Vision and Pattern Recognition , San Juan, Puerto Rico, June, 1997, pp.495–501 [10] Dlink Production, “Network Video Recorder”, white paper, March 2008 [11] J.R Parker And Pavol Federl, “An Approach To Licence Plate Recognition”, Laboratory of computer Visison University of Calgary, 1996 [12] Michael Bramberger, Roman P.Pflugfeder, “A Smart Camera for Trafic Surveillance”, Graz University of Technology, A-8010 Graz Austria [13] Phan Cao Thọ, Nguyễn Quang Đạo, Đỗ Bá Chương, “Nghiên cứu quy đổi dòng xe hỗn hợp dòng xe nút giao thơng điều khiển đèn tín hiệu thị nước ta”, tạp chí cầu đường số 11/2002 [14] RAJITHA T V, “Object Tacking From Video Sequence ”, Submitted in partial fulfillment of the requirements for the Award of the degree of Master of Technology in computer and information science, department of computer science Cochin University of Scienc & Technology, KOCHI–JUNE 2008 [15] Sagem Sescurité, “Red Light enforcement system”, V1, 20-05-2010 Học viên : Phạm Trọng Chiều Lớp CH-CNTT2008-2010 80 ... lý, giám sát điều hành hệ thống giao thông cách hiệu Một ứng dụng vô quan trọng công nghệ thông tin giao thông giám sát giao thơng thơng minh qua hình ảnh qua Camera IP Trên giới hệ thống Camera. .. thống giao thông thông minh, Camera IP ứng dụng Camera IP giao thông thơng minh Chính vậy, tơi định chọn đề tài : ? ?Camera IP va giám sát giao thông thông minh qua hình ảnh? ?? MỤC ĐÍCH CỦA LUẬN... II GIÁM SÁT GIAO THÔNG BẰNG CAMERA IP 2.1 GIỚI THIỆU VỀ CAMERA IP (Network Camera- Camera Mạng) Camera IP hay gọi Internet Camera thiết bị truyền tải hình ảnh qua mạng nội Internet băng thông