BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HOA SEN KHOA KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE Giảng viên hƣớng dẫn : Nguyễn Bá Trung Nhóm sinh viên thực hiện : Huỳnh Quốc Duy Đinh Nhƣ Vũ Anh Lớp : QL071 Tháng 12 /năm 2010 NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE TRÍCH YẾU Nghiên cứu này trình bày những vấn đề chính khi tiếp cận xây dựng hệ thống nhận dạng biển số xe đƣợc áp dụng hƣớng tới các hệ thống quản lý tự động nhƣ trạm cân, bãi giữ xe tự động, các trạm kiểm soát lƣu thông, hay các ứng dụng về an ninh, tìm xe mất cắp… Báo cáo bao gồm việc phân tích bài toán, tìm ra hƣớng tiếp cận để giải quyết vấn đề, xây dựng chƣơng trình nhận dạng biển số xe gắn máy. Mặc dù chƣa thể xây dựng đƣợc một hệ thống hoàn chỉnh, nhƣng báo cáo đã tóm tắt và đƣa ra đƣợc một số cách giải quyết những vấn đề chính đạt hiệu quả cao để có thể phát triển đƣợc trong tƣơng lai, đầu vào là ảnh đã chụp sẵn bằng camera, xử lý ảnh chụp để đƣa ra biển số xe. Trong mỗi phần bao gồm những dữ liệu mẫu, số liệu thống kê, những hạn chế và thế mạnh của các phƣơng pháp, những ảnh hƣởng bên ngoài tác động đến hệ thống. Ngày hoàn tất việc tổng hợp tài liệu và viết báo cáo là 20/12/2010 nghiên cứu đã thực hiện trong vòng 15 tuần.
Vì đây là những nghiên cứu đầu tiên của nhóm về hệ thống, không tránh khỏi những sơ xuất, những lỗi xảy ra nhƣng mong rằng sẽ góp phần mang lại kiến thức cho mọi ngƣời, đóng góp vào việc phát triển trong tƣơng lai. Trường Đại Học Hoa Sen – Khóa luận tốt nghiệp ii NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến nhà trƣờng, khoa khoa học công nghệ, đã tạo điều kiện tốt nhất để chúng em có đƣợc thời gian, tài liệu thực hiện tốt đề án này, thông qua khoá luận tốt nghiệp, chúng em học đƣợc nhiều điều, có đƣợc thêm nhiều kiến thức mới để có thể tự tin hơn khi tiếp nhận các dự án, phát triển công nghệ thông tin. Ngoài ra, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Bá Trung, giảng viên trực tiếp hƣớng dẫn chúng em thực hiện khoá luận này, thời gian thật ngắn ngủi nhƣng chúng em đã tiếp thu đƣợc nhiều kiến thức từ thầy trong lĩnh vực xử lý ảnh, một lĩnh vực khá mới mẻ đối với chúng em, nhờ đó chúng em có thể hoàn thành đƣợc khoá luận này, chúng em hy vọng báo cáo này có thể trở thành một phần tài liệu đóng góp cho công việc giảng dạy của thầy, là một phần kiến thức nhỏ để các bạn sinh viên có thể tiếp cận đƣợc lĩnh vực xử lý ảnh, phát triển đề tài nhận dạng biển số xe tự động và các hệ thống lớn hơn. Hồ Chí Minh, Ngày 20, Tháng 12, Năm 2010 Nhóm Sinh Viên Đinh Nhƣ Vũ Anh (070802) Huỳnh Quốc Duy (070151) Trường Đại Học Hoa Sen – Khóa luận tốt nghiệp iii NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE NHẬN XÉT CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN.
Ngƣời hƣớng dẫn (họ tên, chữ ký) Trường Đại Học Hoa Sen – Khóa luận tốt nghiệp iv NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE MỤC LỤC TRÍCH YẾU .ii LỜI CẢM ƠN .iii NHẬN XÉT CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN. iv MỤC LỤC. v DANH MỤC HÌNH ẢNH .vii CHƢƠNG 1.2 Mục tiêu nghiên cứu.3 Các vấn đề khó khăn .1 Hệ thống nhận dạng biển số xe .2 Bài toán nhận dạng biển số xe .3 Ứng dụng nhận dạng biển số xe .4 Các thuật toán hỗ trợ việc xử lý ảnh biển số xe .1 Thay đổi kích thƣớc ảnh .3 Chuyển ảnh sang dạng ảnh xám.4 Chuyển ảnh sang dạng ảnh nhị phân .5 Bộ lọc sobel. XÂY DỰNG HỆ THỐNG.1 Trích chọn biển số xe .1 Phƣơng pháp dò cạnh biển số xe .2 Phƣơng pháp dò vùng biển số xe .2 Xóa biên và phần dƣ .1 Xóa biên và phần dƣ đối với phƣơng pháp dò cạnh biển số .2 Xóa biên đối với phƣơng pháp dò vùng biển số .3 So sánh hai phƣơng pháp trích chọn biển số .5 Nhận dạng các ký tự.
29 Trường Đại Học Hoa Sen – Khóa luận tốt nghiệp v NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE 3.1 Phƣơng pháp so sánh mẫu .2 Phƣơng pháp hình thái học .3 So sánh hai phƣơng pháp nhận dạng ký tự. CHƢƠNG TRÌNH .1 Giao diện chính. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .1 Kết quả đạt đƣợc .2 Hạn chế của chƣơng trình .3 Hƣớng phát triển. 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
40 Trường Đại Học Hoa Sen – Khóa luận tốt nghiệp vi NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 – Hệ thống nhận dạng biển số xe. 3 Hình 2 – Bộ lọc sobel. 8 Hình 3 – Ảnh chụp phần xe lấy từ camera. 9 Hình 4 – Phần ảnh biển số đƣợc tách ra.
9 Hình 5 – Ảnh đầu vào đƣợc chuyển sang ảnh xám. 10 Hình 6 – Ảnh sobel từ ảnh xám. 10 Hình 7 – Ảnh nhị phân từ ảnh sobel. 11 Hình 8 – Lƣợc đồ biến thiên điểm trắng theo chiều dọc.
11 Hình 9 – Lƣợc đồ biến thiên điểm trắng theo chiều ngang. 11 Hình 10 – Vùng cạnh trên và cạnh dƣới biển số. 12 Hình 11 – Vùng cạnh trái và cạnh phải biển số. 12 Hình 12 – Ảnh chuyển sang trắng đen và những đƣờng thẳng quét đƣợc.
15 Hình 13 – Ảnh vùng biển số trích chọn bằng phƣơng pháp dò cạnh. 18 Hình 14 – Ảnh biển số sau khi xóa biên và phần dƣ. 18 Hình 15 – Đặc điểm của các điểm biên. 19 Hình 16 – Ảnh biển số còn đƣờng viền bao quanh.
22 Hình 17 – Ảnh biển số sau khi đã đƣợc tách viền. 22 Hình 18 – Vùng sẽ quét để tách viền trên và viền dƣới. 22 Hình 19 – Vùng sẽ quét để tách viền trái và viền phải. 23 Hình 20 – Biển số ánh sáng không đều gây khó khăn trong việc tách viền.
23 Hình 21 – Sơ đồ xử lý tách ký tự. 25 Hình 22 – Quét hàng ngang để tách biển số ra trên và dƣới. 26 Hình 23 – Quét theo hàng dọc tách từng ký tự vùng trên của biển số. 26 Hình 24 – Quét theo hàng dọc tách từng ký tự vùng dƣới của biển số.
26 Hình 25 – So sánh ảnh ký tự với ký tự mẫu. 29 Hình 26 – Các ký tự đƣợc cắt theo 3 trục. 31 Hình 27 – Nhóm số 1 lần cắt. 31 Hình 28 – Nhóm số 2 lần cắt.
32 Hình 29 – Nhóm số 3 lần cắt. 32 Hình 30 - Cắt nhóm 2 thêm 2 đƣờng ngang. 32 Hình 31 – Cắt nhóm 3 thêm 2 đƣờng ngang. 33 Hình 32 – Dịch chuyển 2 đƣờng ngang lên và xuống để nhận biết nhóm 2, 3, 5.
33 Hình 33 – Giao diện chƣơng trình. 35 Hình 34 – Chức năng nhận dạng. 36 Hình 35 – Nhóm chọn hình. 36 Trường Đại Học Hoa Sen – Khóa luận tốt nghiệp vii NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE CHƢƠNG 1.1 Giới thiệu Cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật ngày càng cao, nhu cầu đi lại, vận chuyển ngày càng nhiều, số lƣợng phƣơng tiện giao thông ngày một khó quản lý, kiểm soát.
Do đó nãy sinh ra vấn đề làm sao để quản lý phƣơng tiện giao thông hiệu quả hơn, hoặc cao hơn nữa là có thể xây dựng những hệ thống tự động hoá trong việc quản lý phƣơng tiện. Một trong những hệ thống nhƣ vậy chính là hệ thống tự động nhận dạng biển số xe. Ngoài mục tiêu chính là tăng hiệu quả trong việc gửi, trả xe ở các bãi giữ. Một hệ thống nhận dạng biển số còn có thể giúp ích rất nhiều trong việc kiểm soát lƣu thông, tìm kiếm xe bị mất cắp hiệu quả hơn, quản lý các trạm cân tự động….
Yêu cầu phần cứng của hệ thống (thiết bị): - Camera dùng để thu nhận hình ảnh phƣơng tiện - Máy tính để hiển thị. Yêu cầu về phần mềm của hệ thống: - Đây là khâu quan trọng nhất của hệ thống, vì với sức mạnh công nghệ hiện nay, việc chọn ra một camera để thu hình tốt không phải là vấn đề quá khó, nhƣng làm sao để một phần mềm có thể đọc hiểu đƣợc biển số xe lại là một bài toán không dễ. - Sau khi đọc hiểu đƣợc biển số xe, phần mềm lƣu vào trong thẻ từ (hoặc in ra mã vạch) hoặc sử dụng vào các mục đích thống kê khác nhau… Đề tài nhận dạng biển số xe yêu cầu các kỹ thuật, phƣơng pháp để xử lý ảnh số, trong phạm vi này, nhóm chỉ đề ra mục tiêu xử lý nhận dạng các biển số xe máy từ ảnh đã chụp sẵn. Sau đó xử lý để nhận dạng vùng biển số, tách riêng từng ký tự ra khỏi biển số và nhận dàng từng ký tự riêng biệt.
Đề tài nhận dạng biển số xe có tính thực tiễn cao nên hoàn toàn có khả năng phát triển thành một sản phẩm thƣơng mại. Trường Đại Học Hoa Sen – Khóa luận tốt nghiệp 1 NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Đề tài nhận dạng biển số xe rất rộng và phức tạp. Nhƣng nhóm chỉ thực hiện nghiên cứu trên đối tƣợng là xe mô tô, gắn máy. Đặc điểm biển số xe có hai hàng, mỗi hàng gồm 4 ký tự.
Hàng đầu tiên, ký tự thứ 3 từ trái qua phải là ký tự chữ. Các mục tiêu nghiên cứu đặt ra: 1. Hệ thống trích chọn đƣợc ảnh biển số xe từ ảnh đầu vào. Ảnh đầu vào phải đƣợc chụp đúng quy tắc (góc chụp vuông góc với biển số, biển số phải thẳng đứng, không bị chói sáng, bóng nhiễu, độ tƣơng phản cao).
Xử lý loại phần biên và phần dƣ trƣớc khi tiến hành khâu nhận dạng. Tách rời ảnh các ký tự trong ảnh biển số xe. Nhận dạng ảnh các ký tự thành ký tự số hoặc chữ. Xuất kết quả số đăng ký xe ở dạng chuỗi.3 Các vấn đề khó khăn Ảnh đầu vào ảnh hƣởng rất lớn đến khả năng nhận dạng của hệ thống.
Nhƣng việc chụp ảnh gặp nhiều khó khăn: Góc chụp ảnh không vuông góc với biển số. Biển số xe bị lệch không thẳng đứng. Do chụp ngoài trời nên ảnh bị chói sáng. Độ tƣơng phản ảnh không cao.
Do biển số xe có kiếng bao phủ bên ngoài nên chụp dễ xuất hiện bóng mờ. Biển số xe bị dính bẩn. Quá trình nhận dạng phải quét ảnh nhiều lần nên dùng nhiều tài nguyên và thời gian xử lý.