CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Giới thiệu Trong những năm gần đây nhu cầu đi lại bằng các phương tiện giao thông như xe máy ngày càng tăng cao, gây ra những khó khăn các công tác quản lý xe, trong đó việc quản lý xe tại bãi giữ cũng gặp không ít khó khăn. Việc sử dụng phương pháp thủ công, truyền thống trong việc giữ xe cần tốn nhiều nguồn nhân lực, thời gian xử lý công việc chậm, đôi khi có sự sai sót trong quá trình làm việc. Ngoài các hạn chế trên thẻ giữ xe bằng giấy cũng mang lại rất nhiều khó khăn và phiền phức cho khách hàng sử dụng như: dễ bị nhàu nát, dễ hư hại do các yếu tố từ bên ngoài, không thể quản lý được người điều khiển xe khi ra vào, việc ghi thẻ có thể ùn tắc giao thông khi vào giờ cao điểm hay thậm chí thẻ cũng có thể được làm giả để sử dụng cho mục đích xấu mà bảo vệ không phát hiện. Nhằm để khắc phục cho các yếu tố về nguồn nhân lực và thời gian cũng như độ tin cậy trong công tác quản lý bãi xe, nhóm chúng em đã chọn đề tài “Tìm hiểu và xây dựng hệ thống giữ xe thông minh có nhận diện biển số xe” để xây dựng một hệ thống hỗ trợ cho công tác quản lý, giảm khối lượng công việc của con người và giảm thời gian ghi thẻ trong công tác quản lý.
Mục tiêu đề tài - Tìm hiểu thông tin về biển số xe Việt Nam. - Tìm hiểu về xử lý ảnh và các kỹ thuật nhận diện biển số xe. - Tìm hiểu về các phần mềm giữ xe thông minh hiện có trên thị trường. - Tìm hiểu các thuật toán nhận dạng.
- Tìm hiểu thư viện OpenCv,… - Xây dựng ứng dụng nhận dạng biển số xe. - Nghiên cứu và cải thiện các thuật toán nhận diện hiện đang được sử dụng. - Xây dựng hệ thống giữ xe thông minh tích hợp nhận dạng biển số xe có các tính năng sau: Quản lý việc giữa xe có sử dụng thẻ RFID. 2 Giao tiếp giữa máy tính với camera.
Nhận dạng biển số từ ảnh chụp. Quản lý lý thống kê, tìm kiếm nhật ký xe ra vào. Sao lưu và phục hồi hệ thống. Xây dựng các phương án dự phòng cho nguồn điện.
Quản trị hệ thống, phân quyền cho người dùng. - Thử nghiệm hệ thống ngoài thực tế. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu - Các phương pháp tiền xử lý dữ liệu. - Các phương pháp, thuật toán phục vụ cho việc phát hiện và nhận dạng ảnh.
- Bộ thư viện xử lý ảnh OpenCv,… - Nguyên tắc hoạt động của hệ thống nhận dạng biển số xe ở bãi giữ xe. - Cơ sở dữ liệu biển số xe. - Ngôn ngữ lập trình C#, hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Server. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu về biển số xe máy tại Việt Nam.
- Nghiên cứu vấn đề xử lý ảnh và nhận dạng ảnh biển số xe máy. - Các phần mềm nhận diện biển số xe máy tại Việt Nam. - Các ứng dụng hỗ trợ quản lý bãi xe tại Việt Nam. Giới thiệu tổng quan biển số xe Biển kiểm soát xe cơ giới hay còn gọi là biển kiểm soát, biển số xe là tấm biển gắn trên mỗi xe cơ giới được cơ quan công an cấp (đối với xe quân sự do Bộ Quốc Phòng cấp) nhằm dễ dạng quản lý các phương tiện giao thông.
Biển số xe có dạng hình chữ nhật hoặc hơi vuông, làm bằng hợp kim nhôm sắt, có sơn phản quang, trên đó có in những con số và chữ cho biết: Vùng và địa chỉ quản lý, các con số cụ thể khi tra trên máy tính còn cho biết danh tính người chủ hay đơn vị đã mua nó, thời 3 gian mua nó phục vụ cho công tác an ninh, đặc biệt trên mỗi biển có hình Quốc huy Việt Nam được dập nổi [29].1: Hình biển số xe 4 số và 5 số. Màu sắc và ký tự Nền biển màu trắng, chữ màu đen là xe thuộc sở hữu cá nhân và xe của các doanh nghiệp với 2 số đầu theo thứ tự các tỉnh, 4 hoặc 5 số cuối là số thứ tự cấp ngẫu nhiên. Nền biển màu đỏ, chữ màu trắng là dành riêng cho xe quân đội. Riêng xe của các doanh nghiệp quân đội mang biển số 80 màu trắng.
Bên cạnh đó, với biển số quân đội, 2 chữ cái đầu tiên là viết tắt của đơn vị cụ thể quản lý chiếc xe như: A – Quân đoàn, B – Bộ tư lệnh, H - Học Viện, K – Quân khu, T – Tổng cục, Q – Quân chủng. Nền biển màu xanh dương, chữ màu trắng là biển xe của các cơ quan hành chính sự nghiệp (dân sự). Nền biển màu vàng chữ trắng là xe thuộc Bộ tư lệnh Biên phòng. Nền biển màu vàng chữ đen là xe cơ giới chuyên dụng làm công trình.
Nền biển màu vàng, chữ và số màu đỏ, có ký hiệu địa phương đăng ký và hai chữ cái viết tắt của khu kinh tế - thương mại đặc biệt cấp cho xe của khu kinh tế - 4 thương mại đặc biệt hoặc khu kinh tế cửa khẩu quốc tế theo quy định của Chính phủ. Ngoài ra còn có biển màu trắng với 2 chữ và năm số là biển cấp cho các đối tượng có yếu tố nước ngoài. Trong đó, biển NG là xe ngoại giao, biển NN là xe của tổ chức, cá nhân nước ngoài. Trong 5 chữ số trên biển số, 3 số ở giữa là mã quốc gia, 2 số tiếp là số thứ tự.
Kích thước biển xe máy Biển số của máy kéo, xe máy điện, gồm 1 biển gắn phía sau xe; kích thước: Chiều cao 140mm, chiều dài 190mm.2: Hình kích thước biển số xe máy Việt Nam. Quy trình quản lý bãi xe Quy trình quản lý xe vào khách hàng tháng: Bước 1: Xe chạy vào làng vào hệ thống và tiến hành dừng trước vạch đã quy định Bước 2: Khách hàng sẽ sử dụng thẻ đăng ký với hệ thống tiến hành quẹt thẻ.1: Nếu thông tin thẻ không chính xác không cho khách hàng vào Bước 2.2: Nếu thông tin thẻ khách hàng đã hết hạn hiển thị thông báo cho khách hàng Bước 2.3: Nếu thông tin thẻ khách hợp lệ tiến hành xử lý chụp ảnh. 5 Bước 3: Khách hàng sẽ cho xe vào bãi đỗ.3: Quy trình quản lý xe vào Quy trình quản lý xe ra khách hàng tháng: Bước 1: Xe chạy vào làng ra hệ thống và tiến hành dừng trước vạch đã quy định Bước 2: Khách hàng sẽ sử dụng thẻ đăng ký với hệ thống và đã quẹt vào để tiến hành quẹt ra.1: Nếu thông tin thẻ không hợp lệ sẽ tiến hành thông báo cho khách hàng.2: Nếu thông tin thẻ hợp lệ tiến hành xử lý và hệ thống barrier sẽ mở 6 Bước 3: Khách hàng chạy xe ra khỏi bãi đỗ.4: Quy trình quản lý xe ra Công nghệ và bài toán nhận dạng biển số Xử lý ảnh là gì? Xử lý ảnh là một phân ngành trong xử lý số tín hiệu với tín hiệu xử lý là ảnh. Đây là một phân ngành khoa học mới rất phát triển trong những năm gần đây.
Xử lý ảnh gồm 4 lĩnh vực chính: xử lý nâng cao chất lượng ảnh, nhận dạng ảnh, nén ảnh và truy vấn ảnh. Sự phát triển của xử lý ảnh đem lại rất nhiều lợi ích cho cuộc sống của con người [21]. 7 Một cách dễ hiểu hơn quá trình xử lý ảnh là quá trình thao tác đưa một ảnh vào máy tính xử lý nhằm đưa ra một kết quả có thể là ảnh tốt hơn hay có thể là một kết luận nào đó. Ảnh tốt hơn Ảnh Xử lý ảnh Kết luận Hình 1.5: Hình quá trình xử lý ảnh[39] Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh Trong quá trình nhận dạng và xử lý ảnh, không phải lúc nào chúng ta cũng nhận được các ảnh rõ ràng hay ít bị tác động bởi nhiễu vì vậy để tiến hành xử lý một bức ảnh cần phải thông qua rất nhiều bước sau khi nhận ảnh từ camera nhằm để tiến hành xử lý ảnh trước khi đưa vào xử lý.
Thu nhận Tiền xử Chọn lọc các Hậu So sánh và Kết luận hình ảnh lý ảnh đặc trưng xử lý quyết định Hình 1.6: Các bước cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh [39] Thu nhận hình ảnh: Hình ảnh được thu nhận từ camera hay được đưa vào bằng file ảnh. Tiền xử lý ảnh: Nhiệm vụ của khối này dùng để nâng cao chất lượng ảnh như giảm nhiễu, phân vùng, tìm biên,… Chọn lọc các đặc điểm: chức năng khối này chọn ra các đặc trưng quan trọng của một bức ảnh sau khi được tiền xử lý. Hậu xử lý: xử lý các đặc điểm đặc trưng được chọn trên tấm ảnh, có thể sử dụng các đặc trưng đó hay loại bỏ các đặc trưng để thực hiện cho bước tiếp theo. So sánh và quyết định: Các dữ liệu đã được lưu trữ sẽ sử dụng dùng để so sánh với các đặc trưng trên bức ảnh nhằm đưa ra quyết định phân loại cho một tấm ảnh.
8 Kết luận: khối hoạt động cuối dùng để kết luận dựa vào việc so sánh và quyết định ở bước thực hiện trước đó. Bài toán nhận dạng biển số. Khi xe vào hoặc ra xe dừng lại một vị trí đã định trước camera sẽ chụp ảnh sau đó chuyển dữ liệu ảnh về máy tính xử lý, sau khi xử lý xong máy sẽ tiến hành đưa ra các dữ liệu đã đọc được dựa trên ảnh biển số, các công việc sẽ thực hiện như sau: Ảnh chụp từ Camera Định vị biển số xe Định vị ký tự biển số Nhận dạng ký tự Sắp xếp các ký tự Trả về kết quả Hình 1.7: Các bước nhận dạng biển số xe.[22] Những khó khăn trong vấn đề nhận dạng Để có thể nhận diện được tốt nhất là một vấn đề đang được nghiên cứu và cải thiện, nhìn chung các vấn đề nhận dạng hiện nay vẫn chưa đạt kết quả tối ưu. Ngoài các yếu tố về thuật toán xử lý còn có các yếu tố tác động từ bên ngoài như: 9 - Các điều kiện của ảnh vẫn chưa được tốt, ảnh được chụp từ các loại camera có độ phân giải khác nhau sẽ cho các tỉ lệ nhận dạng khác nhau, các yếu tố từ ánh sáng cũng làm cho việc nhận dạng trở nên sai sót.
- Các tư thế chụp ảnh, góc ảnh có thể mang đến độ sai trong quá trình nhận dạng hoặc có thể không nhận dạng được.