CHƯƠNG 1 TONG QUAN DE TÀI 1 Tổng quan dé tài 1.1 Hình thành vấn đề 1.1 Tình hình thế giới Ở các nước tiên tiến hiện trên thế giới hiện nay như Nhật, Mỹ,Canada ., hệ thống đường cao tốc rất phát triển, trải khắp cả nước. Số vốn đầu tư cho hệ thống hạ tang giao thông như vậy rất lớn. Và để khai thác, thu hồi vốn đầu tư cho những dự án này, thông thường họ tiễn hành thu phí các phương tiện lưu thông trên đường này. Những hệ thống thu phí điện tử tiên tiễn được áp dụng vào để vừa có thể đảm bảo việc chống thất thu, gian lận vừa không gây ùn tắc giao thông tại trạm.
Đề giúp cho việc thu phí được tiện lợi, nhanh chóng, cũng như kiểm soát được các xe không trả phí, hầu như trong các hệ thống quản lý thu phí của họ đều có sự trợ giúp của công nghệ nhận dạng biến so. 13 Hình 1-1 Camera được sử dụng dé chụp biến số ở trạm thu phí không dừng trên đường cao tôc ở Ontario, Canada 1.2 Tình hình trong nước Việt Nam là một nước đang phát triển. Dé phục vụ cho việc phát triển kinh tế, nhà nước luôn chú trọng đâu tư cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông. Điển hình là dự án đường 6 td cao tốc Bac-Nam.
Dự án có tong chiéu dai 1.811 km, duoc xay dung bao gôm 16 đoạn tuyến với điểm đầu là nút giao Pháp Vân (Hà Nội) điểm cuối là nút giao Chà Và (Cần Thơ). Việc xây dựng được thực hiện theo từng tuyến, sau đó nối các tuyến lại với nhau. Dự tính đến năm 2020 sẽ cơ bản nối thông tất cả các tuyến. Tính đến cuối năm nay (2012) đã có một số đoạn tuyến hoàn thành và đưa vào sử dụng là: e Pháp Vân- Cau Gig e Cau Gié - Ninh Binh e TP Hỗ Chí Minh - Trung Lương(TP HCM-TL) Trong 1, 2 năm tới thì sẽ có thêm tuyến TP HCM-Long Thành-Dầu Giây đưa vào sử dụng.
Cũng như các nước trên thế giới, các hệ thống thu phí cũng được xây dựng trên các tuyến đường này để thu hồi vốn đầu tư xây dựng. Do đây là các tuyến đường cao 14 tốc nên hệ thông thu phí trên các tuyên đường này cũng đòi hỏi phải xử lý nhanh chóng để giảm ùn tắt giao thông, vừa phải đảm bảo việc thu đúng, thu đủ. Và trên các tuyên cao tốc này hình thức thu phí kín lan dau tiên được áp dụng ở Việt Nam.2 Ly do chọn đề tài Công ty Tiên Phong (http://www.vn) là một công ty chuyên nghiên cứu, cung cấp các giải pháp tích hợp trong nhiêu lĩnh vực khác nhau nhăm đáp ứng nhu cau công nghiệp hóa và hiện đại hóa trong cuộc sông. Trong công ty có bộ phận ITS chuyên cung cấp các giải pháp thu phí và triển khai hâu hết các trạm thu phí trên toàn quốc.
Có thể nói trong thị trường cung cấp các giải pháp hiện nay, ITD là một trong những công ty dẫn đầu cả nước. Các giải pháp ứng dụng công nghệ thông tin vào việc hiện đại hóa các trạm thu phí mà công ty cung cap đã góp phân cải tiên hệ thống thu phí ở các trạm, giúp giảm ùn tắc giao thông, giảm chi phí quản lý, chi phí nhân sự, giảm gian lận vé, tăng doanh thu cho trạm. Dựa trên năng lực của mình, công ty Tiên Phong được chủ đâu tư đường cao tốc TP. HCM-Trung Lương tin tưởng giao cho việc xây dựng hệ thông thu phí điện tử trên tuyến cao tốc TP HCM-Trung Lương Nhận định đây là một hệ thống lớn, lần dau tiên áp dụng ở Việt Nam.
Và nếu xây dựng thành công sẽ tạo uy tín rât tốt cho công ty vì trong thời gian tới còn nhiều tuyến cao tốc nữa, vì vậy lãnh đạo công ty đặt ra yêu câu: e Cân khảo sát kĩ qui trình thu phí và tìm cách áp dụng công nghệ nhận dang sô xe vào việc xây dựng hệ thông để hỗ trợ việc thu phí, giúp việc thực hiện thu phí chính xác, nhanh gọn, tránh ùn tắt giao thông. e Hiện tại công nghệ nhận dạng số xe từ trước đến nay công ty phải mua từ bên ngoài, giá thành cao, vừa phải phụ thuộc vào bản quyên phan mềm và phan cứng đi kèm của nhà cung cap. Nhận thay van dé này và với định hướng phát triển lâu dài các giải pháp giao thông thông minh (ITS) nên công ty đặt ra yêu câu tự nghiên cứu, phát triển hệ thống nhận dạng số xe để có thé làm chủ công nghệ, giảm chi phí, cải thiện kết quả nhận dạng, tạo tiên dé dé phát triển lâu dài. Đứng trước yêu câu, định hướng của ban lãnh đạo công ty và với kiến thức và kinh nghiệm làm việc trong lĩnh vực công nghệ thông tin ứng dung cho các giải pháp giao thông thông minh (ITS) tôi đã quyết định thực hiện đề tài xây dựng hệ thông nhận dạng số xe Ôtô và áp dụng vào việc hỗ trợ các nghiệp vụ của hệ thông thu phí kín trên đường cao toc TP HCM- Trung Lương.3 Pham vi nghiên cứu Nghiên cứu bai toán nhận dang sô xe ôtô qua trạm thu phí.
Thử nghiệm ứng dụng việc nhận dạng số xe vào việc hỗ trợ nghiệp vụ thu phí trên hệ thông cao toc TP HCM- Trung Lương. Đối tượng nghiên cứu Đôi tượng nghiên cứu của dé tài là các hình ảnh biên số xe ôtô ở Việt Nam Hệ thống, qui trình thu phí trên đường cao tốc.2 Không gian và thời gian thực hiện Không gian: Đề tài được nghiên cứu trong các trạm thu phí giao thông trên đường cao tốc TP HCM- Trung Lương Thời gian: dé tài sẽ thực hiện trong 6 tháng.3 Mục tiêu của đề tài Xây dựng hệ thông nhận dạng số xe của Việt Nam có tích hợp được các qui định mới của bộ công an về biển số xe nhăm nâng cao hiệu quả nhận dang. Nghiên cứu tích hợp vào hệ thống phần mém quản lý của trạm thu phí hỗ trợ nghiệp vụ thu phí tại trạm. Dé dat duoc mục tiêu này, đề tài thực hiện những phan công việc sau: Nghiên cứu áp dụng kết hợp các kĩ thuật xử lý ảnh và các mô hình máy học để xây dựng phân hệ nhận dạng biến số.
Nghiên cứu các qui định của bộ công an về biến số, các đặc điểm hình thái học của biển số xe 6 tô ở Việt Nam dé øiúp cho việc nhận dang được chính xác. Nghiên cứu tích hợp chức năng nhận dạng biển số vào hệ thông kiểm soát thu phí tại trạm.4 Ý nghĩa của đề tài Về ý nghĩa khoa học, luận van đã kết hợp linh hoạt các kĩ thuật xử lý ảnh, và mô hình máy học vào việc xây dựng hệ thông tự động nhận dạng biên sô xe ôtô ở các trạm thu phí. Kết quả thực nghiệm cho thay hệ thống đáp ứng được các yêu câu nhận dạng số xe tại trạm thu phí hiện nay. 16 Vệ ý nghĩa thực tiễn, hệ thống nhận dạng giúp xây dựng được giúp công ty từng bước làm chủ được công nghệ nhận dạng, giảm sự phụ thuộc vào bản quyên phân mềm từ nước ngoài tạo lợi thế cạnh tranh cho công ty trong việc phát triển các giải pháp giao thông thông minh cho Việt Nam.4 Cấu trúc luận van Luận văn bao gồm 5 chương và được trình bày như sau: e Chương 1: Tổng quan về dé tài e Chương 2: Phương pháp nghiên cứu & Cơ sở lý thuyết e Chương 3: Bài toán nhận dạng SỐ Xe.
e Chương 4: Ứng dụng nhận dạng sô xe vào hệ thống thu phí e Chương 5: Kết luận và hướng phát triển 17 CHUONG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU & CƠ SỞ LY THUYET 2 Phương pháp nghiên cứu và cơ sở lý thuyết 2.1 Phương pháp nghiên cứu Do van dé chính cân giải quyết là nhận dạng số xe nên phương pháp tiếp cận ở đây như sau: e Tim hiểu bài toán nhận dạng sô xe ở mức tong quát. Các nghiên cứu trước trên thé giới và Việt Nam, các van dé can quan tâm khi giải quyết bài toán này. e Dé xuất phương án giải quyết. e Thử nghiệm và đánh giá kết quả.
e Neghién cứu việc ứng dụng tính năng nhận dang biển số vào việc hỗ trợ hệ thông thu phí kín trên đường cao tốc. e Kết luận và dé xuất hướng phát triển tiếp theo. 18 Các công trình Cơ sở lý thuyết `. Đặc điểm số xe ở Việt Nam.
nghiên cứu Đề xuất mô hình nhận dạng biển số phù hợp Kết luận và hướng phát triển tiếp theo Hình 2-1 Các bước thực hiện 2.2 Cac nghiên cứu trước đây Trong gần thập kỷ qua, các nghiên cứu về nhận dạng số xe đã được thực hiện nhiều cả trong và ngoài nước.Nhiều phương pháp, kỹ thuật khác nhau được dé xuất. Một số phương pháp thì có độ chính xác hơn những phương pháp khác, một số thì có độ phức tạp tính toán cao hon, một số thì có thời gian xử lý thấp hơn. Với phương pháp này hệ thông không cần phải tìm vị trí biển số xe trong hình bởi vì nó đã phân tách các kí tự, kí s6 trực tiếp từ biển số. Nó cũng không đòi hỏi bất cứ đặc điểm nào của biển số như cạnh, màu sac, các đường viên vốn rất dễ bị tác động.
Phương pháp này có thé sử dụng được cả ở môi trường trong nhà( indoor) và ngoài troi( outdoor). 19 Giải thuật qui hoạch động này có tốc độ xử lý nhanh, thời gian tính toán ít, vì vậy nó hợp với các hệ thống thời gian thực. Một phương pháp khác là dựa trên sự kết hợp biến đổi Hough và giải thuật contour [1,8]. Biến đổi Hough là một trong những giải thuật hiệu quả nhất dé dò các đường thăng từ ảnh nhị phân.
Nó tìm những vùng chứa 2 đường thăng song song và xem đó là những ứng viên cho vị trí biển số. Thời gian thực thi là một nhược điểm của biến đối Hough, nó đòi hỏi nhiều thời gian xử lý với ảnh có độ phân giải cao. Mặc dù các kĩ thuật tiền xử lý ảnh được áp dụng nhưng thời gian xử lý của biển doi Hough làm cho nó rất khó áp dụng cho các ứng dụng thời gian thực. Dé cải tiến việc này, biến đổi Hough được kết hợp với giải thuật contour.
Sau khi biến đối sang ảnh chứa các cạnh, tác giả sử dụng giải thuật contour để tìm các đường biên đóng của đối tượng. Sau đó sử dụng biến đổi Hough cho các đường contour này để tìm 2 đường thăng song song và xem như ứng viên biến số. Do có khá ít điểm ảnh trong các đường contour, việc chuyên đối các điểm ảnh sang tọa độ Hough tốn ít chi phí hon, do đó tốc độ được cải tiễn đáng kế mà không làm giảm độ chính xác.