TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG GIỮ XE TỰ ĐỘNG
ĐINH HỒNG HÀ
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO
BIÊN HÒA, THÁNG 12/2013
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
bạn.
Sinh viên thực hiện
Đinh Hồng Hà
Nguyễn Thị Phương Thảo
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC SƠ ĐỒ
PHẦN MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đề tài 1
2. Tình hình phát triển đề tài 1
2.1 Ngoài nước 2
2.2 Trong nước 2
3. Mục tiêu nghiên cứu 3
4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 3
5. Phương pháp nghiên cứu 3
6. Kết cấu của đề tài 4
CHƯƠNG 1: PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE 5
1.1Khái quát phương pháp nhận dạng biển số xe 5
1.2 Xác định vùng chứa biển số xe 6
1.2.1Phân vùng màu 6
1.2.2 Gán nhãn và lọc vùng ứng viên 7
1.2.2.1 Gán nhãn vùng ứng viên 8
1.2.2.2 Lọc vùng ứng viên 10
1.3 Tách ký tự 12
1.3.1 Quay ảnh 12
1.3.1.1 Sơ lược về thuật toán quay ảnh 12
3.1.1 Điều kiện cơ bản 45
3.1.2 Nhận dạng biển số xe 45
3.2 Ứng dụng công nghệ RFID vào chương trình. 46
3.3 Giao tiếp với cổng chắn 48
3.4 Giới thiệu hệ thống giữ xe tự động 51
3.4.1 Chức năng chính 51
3.4.2 Mô tả các thiết bị cần có trong hệ thống 52
3.4.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu 53
3.4.4 Hoạt động của hệ thống giữ xe tự động 55
3.4.4.1 Tại cửa vào 55
3.4.4.2 Tại cửa ra 56
3.4.5 Chương trình đã xây dựng 57
3.4.5.1 Giao diện chính 57
3.4.5.2 Quản lý người dùng 58
3.4.5.3 Quản lý người quản lý hệ thống 59
3.4.5.4 Quản lý nạp tiền 59
3.4.5.5 Cập nhật giá tiền 60
3.4.5.6 Cập nhật loại thẻ 61
3.5 Tiểu kết 61
PHẦN KẾT LUẬN 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO
DANH MỤC VIẾT TẮT
ANPR Auto Number Plate Recognition
BMP Bitmap Portable
EPA European Parking Association
GIF Graphics Interchange Format
HSI Hue – Saturation – Intensity
IFF Identification Friend or Foe
Hình 1.20 Ảnh mô tả phép chiếu dọc 23
Hình 1.21 Hình thể hiện hai thông số w
i
và h
i
23
Hình 1.22 Kết quả sau khi tách ký tự 24
Hình 1.23 a) Hình gốc, b) Hình tịnh tiến, c) Hình giảm 40% kích thước,
d) Hình gương, e) Hình quay 45 độ, f) Hình quay 90 độ. 26
Hình 2.1 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1880-1960 29
Hình 2.2 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1960-1990 30
Hình 2.3 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1990-2009 31
Hình 2.4 Hệ thống RFID toàn diện 33
Hình 2.5 Layout của thiết bị mang dữ liệu, transponder 33
Hình 2.6 Cấu trúc của một thẻ thụ động 34
Hình 2.7 Một số loại thẻ tích cực 35
Hình 2.8 Cấu trúc của một thẻ bán tích cực 36
Hình 2.9 Cấu trúc layout cơ bản của một reader 38
Hình 2.10 Layout bộ nhớ của một thẻ minh họa 42
Hình 3.1 Mô hình hệ thống giữ xe tự động 51
Hình 3.2 Cơ sở dữ liệu 53
Hình 3.3 Giao diện chính của chương trình 57
Hình 3.4 Giao diện quản lý người dùng 58
Hình 3.5 Giao diện quản lý người quản lý hệ thống 59
Hình 3.6 Giao diện quản lý nạp tiền 60
Hình 3.7 Giao diện chương trình cập nhật giá tiền 60
Hình 3.8 Giao diện chương trình cập nhật loại thẻ 61
DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1 Trình tự các bước trong phương pháp nhận dạng biển số xe 5
Việt Nam đây vẫn là một lĩnh vực mới mẻ và chưa thực sự tự động hóa. Do đó, chúng tôi
chọn làm đề tài “Hệ thống giữ xe tự động” với mục đích để tìm hiểu nhằm trợ giúp cho
công tác giám sát, quản lý các phương tiện giao thông một cách hiệu quả, dễ dàng, nhanh
chóng và tự động hơn. Chúng tôi tin ở Việt Nam mình trong tương lai gần hệ thống này
sẽ được sử dụng rộng rãi.
2. Tình hình phát triển đề tài
Những hệ thống nhận dạng ký tự (OCR - Optical Character Recognition) đang
được phát triển hàng ngày với độ ổn định cao nhằm phục vụ cho xu hướng tự động hóa
của con người. Trong đó hệ thống nhận dạng biển số xe là một trong những hệ thống
quan trọng góp phần giải quyết nạn kẹt xe đang tồn tại ở những quốc gia có lưu lượng xe
lưu thông dày đặc nhưng cơ sở hạ tầng không phát triển kịp để đáp ứng nhu cầu đó.
Bên cạnh đó, nhận dạng biển số xe được ứng dụng rất nhiều trong thực tế. Với
những bãi giữ xe, họ cần một công cụ vừa giữ xe và trả xe nhanh nhằm giảm tải kẹt xe
vào giờ cao điểm, vừa có độ an toàn cao để tránh trường hợp mất xe.Với trạm thu phí, họ
cần một công cụ giảm số lượng nhân công, chỉ với một người có thể quản lý toàn bộ khu
2
vực thu phí mà không cần tốn nhiều công sức.Với cảnh sát giao thông, họ cần một công
cụ giúp họ kiểm soát được số lượng xe lưu thông trên đường và xác định chính xác
những xe máy vi phạm giao thông mà không cần truy đuổi… Trên đây là những ví dụ
điển hình về khả năng ứng dụng của hệ thống nhận dạng biển số xe.
Hệ thống giữ xe tự động là vấn đề được rất nhiều quốc gia quan tâm và trở thành
đề tài nóng hổi đối với một số quốc gia đang phát triển theo hướng tự động hóa. Sau đây
là một số hệ thống giữ xe tự động của một số nước trên thế giới và nước ta.
2.1 Ngoài nƣớc
Hệ thống giữ xe tự động Budapest – Parksafe 580 của tập đoàn WORH (Đức): Ý
tưởng tạo ra 200 địa điểm đỗ xe công cộng trong không gian 300 mét vuông ở phía bên
ngoài đường phố của một tòa nhà nổi tiếng như một phần của một dự án cải tạo đã được
giải thưởng 2009 EPA do European Parking Association công nhận.
Hệ thống giữ xe tự động CHD-DX-L010 Control box and barrier gates là sản
trước đây.
- Tìm hiểu các bước nhận dạng một biển số xe bao gồm: xác định vị trí biển số xe,
tách ký tự trên biển số và nhận dạng ký tự trên biển số.
- Tìm hiểu, lựa chọn những phương pháp cần thiết của mỗi bước trong quá trình
nhận dạng biển số.
- Tìm hiểu, nghiên cứu xử lý - nhận dạng biển số xe Việt Nam.
- Kế thừa những phương pháp đạt kết quả tốt và phù hợp với nội dung cần đạt
được của đề tài.
- Phát triển và cải tiến phương pháp đã có ở những đề tài trước để xây dựng
chương trình hướng tới kết quả tốt hơn.
- Tìm ra một hướng đi mới trong mỗi bước cần làm của đề tài, đặc biệt là trong
giải thuật nhận dạng.
- Tìm hiểu công nghệ nhân dạng vô tuyến RFID.
- Tìm hiểu phương thức lưu trữ dữ liệu trên thẻ RFID nhằm phục vụ lưu trữ thông
tin gửi và trả xe trên thẻ RFID.
4
6. Kết cấu của đề tài
Báo cáo này được trình bày thành ba phần chính: Phần mở đầu, phần nội dung và
phần kết luận.
Phần mở đầu
Giới thiệu sơ lược về lý do chọn đề tài, lịch sử nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu,
đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu từ đó đem lại cho mọi người
một cái nhìn tổng quan nhất về đề tài.
Phần nội dung
Chƣơng 1: Phương pháp nhân dạng biển số xe
Trình bày nội dung về trình tự các bước trong quá trình nhận dạng biển số.
Đưa ra một số phương pháp rồi so sánh lựa chọn phương pháp tối ưu
Chƣơng 2: Công nghệ RFID
Tìm hiểu phương pháp đọc và lưu trữ dữ liệu trên thẻ từ, thẻ RFID
Chia biển số
thành 2 hàng
Tách riêng
từng ký tự trên
mỗi hàng
Tính bảy mômen
bất biến
Nhận dạng ký tự
theo phân lớp
Bayes
6
1.2 Xác định vùng chứa biển số xe
1.2.1 Phân vùng màu
Bằng mắt thường ta dễ dàng nhận biết vùng chứa biển số xe vì nó có sự khác biệt
về màu sắc với vùng khác trong toàn bộ ảnh. Từ đó, ta sử dụng mô hình màu HSI để phân
vùng màu tại vùng chứa biển số với vùng khác trong ảnh hay nói cách khác thì mô hình
màu HSI đổi tất cả vùng có giá trị tương tự với giá trị vùng chứa biển số thành 1 (màu
trắng) và vùng còn lại thành 0 (màu đen). Những thông số của mô hình màu được sử
dụng để phát hiện vùng ứng viên và những đặc tính hình học của biển số xe để giảm số
lượng vùng ứng viên có khả năng chứa biển số xe đều dựa trên những khảo sát thực tế.
Trước đây để phát hiện vùng ứng viên chứa biển số xe, ta thường đặt ra những giá
trị mặc định để phân vùng, công thức cơ bản
R(x, y) >
R
; G(x, y) >
G
; B(x, y) >
B
(1.2)
Trong đó:
S(x, y) : độ bão hòa (Saturation) tại điểm x, y.
7
I(x, y) : độ chói (Intensity) tại điểm x, y.
S
,
I
: giá trị trung bình của S và I.
S
,
I
: độ lệch chuẩn của S và I.
Hình 1.1. Ảnh chuyển từ RGB sang HIS
1.2.2 Gán nhãn và lọc vùng ứng viên
Sau khi phân vùng màu, ảnh xuất hiện rất nhiều đốm trắng và những vùng trắng
nhỏ không có khả năng chứa biển số xe, điều này làm cho bức ảnh bị nhiễu và tăng thời
gian tính toán của chương trình. Ở bước này, ta sẽ giảm nhiễu, lọc những vùng ứng viên
không chứa biển số và loại chúng ra.
Để giảm nhiễu ảnh, chúng ta sử dụng một phép toán hình thái học là phép mở
(Opening). Phép mở sử dụng để làm mịn đường viền của đối tượng, cắt những đường
Sơ đồ 1.2. Thuật toán tô màu theo đường biên không đệ qui
Hình 1.3. Ảnh sau khi tô màu theo đường biên không đệ qui
Kết thúc
Bắt đầu
f(x,y) = = 255
Stack = LoangPhai(f,x,y,BC)
p = Pop(Stack)
IsEmpty
(Stack)==0
Xmin = ToTrai
(f,p.x,p.y,FC,BC)
TimCacXBenPhaiNhat(
stack,f,p.x,
p.y-1,xmin,FC,BC)
TimCacXBenPhaiNhat(
stack,f,p.x,
p.y+1,xmin,FC,BC)
S
Đ
10
1.2.2.2 Lọc vùng ứng viên
Trong bước này, ta dựa vào những đặc tính hình học quan trọng của một biển số
xe khi quan sát bằng mắt thường và tính toán, ta có được bốn giá trị cần thiết từ mỗi
thành phần liên thông được gán nhãn gồm c
max
, c
min
, r
(1.3-2)
Trong đó:
S : diện tích
P
A
: tỉ lệ cạnh
c
max
: tọa độ điểm lớn nhất theo trục X
c
min
: tọa độ điểm nhỏ nhất theo trục X
r
max
: tọa độ điểm lớn nhất theo trục Y
r
min
: tọa độ điểm nhỏ nhất theo trục Y
Quy định đối với kích thước biển số xe gắn máy ở Việt Nam có chiều cao 140mm,
chiều dài 190mm. Do đó ta có tỉ lệ P
A
đối với kích thước thât của biển số là 1.35. Giới
Rmin
Cmin
Rmax
Cmax
11
ate()==1
Đ
i = i +1;
j = j + 1;
12
1.3 Tách ký tự
1.3.1 Quay ảnh
1.3.1.1 Sơ lƣợc về thuật toán quay ảnh
Từ vùng chứa biển số thu được từ bước trên ta chuyển ảnh thành ảnh nhị phân,
tiếp theo ta tách biên ảnh để xác định góc lệch của biển số. Sau khi có góc quay ta quay
ảnh theo góc tìm được rồi làm mịn để có ảnh chất lượng tốt.
Chi tiết các bước để quay ảnh được trình bày như sau
Hình 1.6. Các bước quay ảnh
1.3.1.2 Tách biên ảnh
Tách biên là một trong những bước quan trọng của quá trình quay ảnh. Theo định
nghĩa, biên là phần ranh giới nằm giữa hai vùng ảnh có sự khác biệt về mức xám. Biên
cũng được định nghĩa là các điểm mà tại đó có sự thay đổi đột ngột về giá trị.
Dò biên (Edge Detector) là tập hợp các phương pháp xử lý dùng để xác định các
biến đổi về góc cạnh trong ảnh nhằm đưa ra biên của vật thể.
Có nhiều phương pháp tách biên nhưng ở đây ta chỉ xem xét đến phương pháp bào
mòn ảnh.
13
Ở đây ta có A là ảnh nhị phân của vùng chứa biển số, ta cài đặt B là ma trận mặt
nạ có kích thước 3x3
111
111
111
Hình 1.9. Biển số bị nghiêng bên trái
Ta thấy > 0 nên ảnh xoay theo chiều kim đồng hồ, giá trị góc lệch cần tìm là:
= θ
m
- 90
o.Hình 1.10. Mô tả những thông số quay ảnh bị nghiêng bên trái
15 DW = R*cos(a3) = R*cos(a1 + a2) = R*(cos(a1)*cos(a2) - sin(a1)*sin(a2))
DH = R*sin(a3) = R*sin (a1 + a2) = R*(sin(a1)*cos(a2) + cos(a1)*sin(a2))
=> DW = cos(a1)*SW - sin(a1)*SH (1.4-1)
DH = sin(a1)*SW + cos(a1)*SH (1.4-2)
Hình 1.11. Ảnh bị nghiêng bên trái sau khi quay
b) Trƣờng hợp biển số nghiêng về phía bên phải
Hình 1.12. Biển số bị nghiêng bên phải
Ta thấy < 0 nên ảnh xoay theo ngược chiều kim đồng hồ, giá trị góc lệch cần
tìm là: = θ
m
- 90
o
.
Copyright: Tài liệu đại học ©