HàC VIÆN CÔNG NGHÆ B¯U CHÍNH VIÄN THÔNG --------------------------------------- TRÀN QUàC THÀNG HÆ THàNG PHÂN LO¾I VÀ PHÁT HIÆN PH¯¡NG TIÆN THAM GIA GIAO THÔNG DI CHUYÂN SAI LÀN Đ¯äNG TRÊN QUàC Là THUàC TÈNH TÂY NINH BÂNG CAMERA Kþ THU¾T Sà ĐÀ ÁN TàT NGHIÆP TH¾C SĨ Kþ THU¾T (Theo đßnh h°ãng āng dāng) THÀNH PHà Hâ CHÍ MINH – NĂM 2023 HàC VIÆN CÔNG NGHÆ B¯U CHÍNH VIÄN THÔNG --------------------------------------- TRÀN QUàC THÀNG HÆ THàNG PHÂN LO¾I VÀ PHÁT HIÆN PH¯¡NG TIÆN THAM GIA GIAO THÔNG DI CHUYÂN SAI LÀN Đ¯äNG TRÊN QUàC Là THUàC TÈNH TÂY NINH BÂNG CAMERA Kþ THU¾T Sà CHUYÊN NGÀNH: Hà THàNG THÔNG TIN Mà Sà: 8.04 ĐÀ ÁN TàT NGHIÆP TH¾C SĨ Kþ THU¾T (Theo đßnh h°ãng āng dāng) NG¯äI H¯âNG DẪN KHOA HàC PGS. Vi ĐĀC LUNG THÀNH PHà Hâ CHÍ MINH – NM 2023 i LäI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đß án th¿c sĩ công nghá thông tin <HÇ tháng phân lo¿i và phát hiÇn ph°¢ng tiÇn tham gia giao thông di chuyÃn sai làn đ°ång trên quác lá thuác tÉnh Tây Ninh bÃng camera kÿ thu¿t sá= là do tôi nghiên cću, tång hāp và thực hián. Toàn bá nái dung đß án, nhăng đißu đ°āc trình bày là cąa chính cá nhân tôi hoặc là đ°āc tham khÁo, tång hāp đßu đ°āc trích xuÃt vßi nguãn gác rõ ràng. Các sá liáu, kÃt quÁ nêu trong đß án là trung thực và ch°a tÿng đ°āc ai công bá trong bÃt kỳ công trình nào khác.
HCM, ngày 18 tháng 08 nm 2023 Hác viên thực hiÇn đÁ án TrÁn Quác ThÁng ii LäI CÀM ¡N Lái đÅu tiên, tôi xin bày tß lòng biÃt ¢n sâu sÃc đÃn PGS.TS Vj Đāc Lung, ng°ái đã trực tiÃp định h°ßng và h°ßng d¿n tÁn tình cho tôi trong suát quá trình thực hián đß án tát nghiáp. Nhăng kinh nghiám và góp ý quý báu cąa thÅy là tißn đß đá giúp tôi mã ráng kiÃn thćc và hoàn thành đß án tát nghiáp. Tôi cũng xin dành lái cÁm ¢n chân thành đÃn quý ThÁy Cô Hác viÇn Công NghÇ B°u Chính ViÅn Thông c¢ sç t¿i TP. Quý ThÅy Cô đã tÁn tình d¿y bÁo và luôn t¿o đißu kián tát nhÃt cho tôi trong suát quá trình tham gia lßp cao học.
Xin trân trọng cÁm ¢n Ban Giám Đác Trung tâm Công nghÇ Thông tin - ViÅn thông Tây Ninh, đã cho phép tôi sā dăng dă liáu camera thông minh cąa VNPT Tây Ninh. CÁm ¢n các b¿n đãng nghiáp, đã t¿o đißu kián vß thái gian và quan tâm đáng viên tinh thÅn trong thái gian tôi học và hoàn thành đß án. Cuái cùng, xin cÁm ¢n gia đình và b¿n bè đã luôn bên tôi, cå vũ và đáng viên tôi trong suát quá trình hoàn thành đß án này. HCM, ngày 18 tháng 08 nm 2023 Hác viên thực hiÇn đÁ án TrÁn Quác ThÁng iii MĀC LĀC LàI CAM ĐOAN.
ii DANH MĂC CÁC THUÀT NGĂ, CHĂ VIÂT TÂT. vi DANH SÁCH BÀNG. vii DANH SÁCH HÌNH VÀ. Lý do chọn đß tài.
Tång quan vß vÃn đß nghiên cću. Đái t°āng và ph¿m vi nghiên cću. Ph°¢ng pháp nghiên cću. Nhăng đóng góp cąa đß tài .4 CH¯¡NG 1: TäNG QUAN NGHIÊN CĀU TRONG VÀ NGOÀI N¯âC .7 CH¯¡NG 2: C¡ Sæ LÝ THUY¾T.
Các kỹ thuÁt xā l{ Ánh.1 Tổng quan về một hệ thống xử lý ảnh.2 Một số vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh. Các ph°¢ng pháp phát hián và phân lo¿i đái t°āng.4 Single Shot Detector (SSD)[29] .5 You Only Look Once (YOLO). Các ph°¢ng pháp phát hián chuyán đáng. Phát hiện đối tượng chuyển động là gì?.
Phát hiện các vùng ảnh nổi. Xử lý các vùng ảnh nổi. Các kỹ thuật trừ ảnh. Một số kỹ thuật trừ nền cơ bản.
Kỹ thuật trừ nền nâng cao. Ph°¢ng pháp theo vÃt đái t°āng. Quy trình theo vết đối tượng. Các kỹ thuật theo vết đối tượng.
Các phương pháp truy vết nhiều vật thể trong video. Gißi thiáu vß OpenCV. Tổng quan về OpenCV. Cấu trúc OpenCV.
Các ứng dụng OpenCV. Chức năng OpenCV .42 CH¯¡NG 3: PHÂN TÍCH THI¾T K¾ HÆ THàNG. Há tháng nhÁn d¿ng làn đ°áng, phát hián chuyán đáng, theo vÃt ph°¢ng tián giao thông. Xây dựng ch°¢ng trình.
Công că thực hián. Giao dián ch°¢ng trình.52 CH¯¡NG 4: THĀ NGHIÆM VÀ ĐÁNH GIÁ. Thu thÁp và tißn xā lý dă liáu. Cài đặt và thā nghiám.
Thiết lập cấu hình. Dữ liệu thực nghiệm. Quá trình và kết quả thực nghiệm. KÃt luÁn ch°¢ng .66 v K¾T LU¾N VÀ H¯âNG PHÁT TRIÂN .67 DANH MĀC CÁC TÀI LIÆU THAM KHÀO .68 vi DANH MĀC CÁC THU¾T NGĂ, CHĂ VI¾T TÀT Vi¿t TÁt Ti¿ng Anh OpenCV Open Source Computer Vision Library CCD Charge Coupled Device CCIR Consultive Committee for International Radio CUDA Compute Unified Device Architecture GMM General Method of Moments LPR License Plate Recognition MOG Mixture of Gaussians R-CNN Region with CNN feature SSD Single-Shot Multibox Detector SPP-net Spatial Pyramid Pooling net YOLO You Only Look Once vii DANH SÁCH BÀNG BÁng 2.1: So sánh các mô hình dựa trên R-CNN .2: So sánh chỉ sá AP giăa 2 thuÁt toán YOLO và SSD [9] .3: Các h°ßng tiÃp cÁn phát hián đái t°āng [10] .1: Tháng kê các đái t°āng gán nhãn.2: KÃt quÁ phát hián nhÁn d¿ng ph°¢ng tián .3: KÃt quÁ theo vÃt đái t°āng .4: KÃt quÁ phát hián cÁnh báo ch¿y sai làn đ°áng .65 viii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.1: Các b°ßc c¢ bÁn trong mát há tháng xā l{ Ánh .2: Minh họa trực quan tách ng°ÿng vßi ng°ÿng bằng 127.3: Minh họa cho các ph°¢ng pháp phân ng°ÿng khác nhau .4: KÃt quÁ Canny Edge Detection .5: Map tÿ không gian Ánh (A) sang không gian Hough (B) .6: Hình sin trong không gian Hough .7: Biáu dißn trong không gian Hough .8: Biáu dißn 2 đ°áng thẳng trong không gian Hough .9: KÃt quÁ áp dăng thuÁt toán Hough Transform.10: Mô hình R-CNN.11: Mô hình SPP-net .12: Mô hình m¿ng Fast R-CNN .13: Mô hình m¿ng Faster R-CNN .14: Mô hình m¿ng SSD .15: Các bounding box dự đoán .16: KiÃn trúc m¿ng YOLO v3.17: Các quá trình phát hián chuyán đáng .18: Phát hián vùng Ánh nåi .19: Quy trình theo vÃt đái t°āng .20: Nguyên Lý Ho¿t Đáng cąa IoUTracker.21: S¢ đã ph°¢ng pháp DEEPSORT .22: S¢ đã ph°¢ng pháp CenterTrack [26] .1: Mô hình há tháng nhÁn d¿ng làn đ°áng, phát hián chuyán đáng, theo vÃt và phát hián ph°¢ng tián ch¿y sai làn .2: Minh họa vị trí lÃp camera giám sát giao thông.3: Minh họa vị trí camera và làn đ°áng .4: KÃt quÁ áp dăng Canny Edge Detection .5: KÃt quÁ áp dăng Hough Transform .6: KÃt quÁ áp dăng K-mean lọc các đ°áng nhißu .8: Minh họa xác định đái t°āng .9: Cách xác định ph°¢ng tián di chuyán sai làn .10: Giao dián ch°¢ng trình .1: Camera giám sát giao thông .2: CÃu trúc bbox gán nhãn YOLO v5 .3: Công că hß trā gán nhãn dă liáu .5: KÃt quÁ huÃn luyán mô hình lÅn 1 .7: KÃt quÁ huÃn luyán mô hình lÅn 3 .6: KÃt quÁ huÃn luyán mô hình lÅn 2 .8: Phát hián và theo vÃt đái t°āng chuyán đáng trong frame hián t¿i .9: KÃt quÁ thā nghiám phát hián xe ch¿y sai làn.
Lý do chán đÁ tài Hián nay, vßi xu thà chuyán đåi sá các ngành các lĩnh vực trong cÁ n°ßc đang dißn ra rÃt m¿nh mÁ, viác ćng dăng công nghá thông tin, đặc biát là các há tháng thông minh mang tính cÃp thiÃt cao. Trong bái cÁnh hāp tác giăa VNPT Tây Ninh và Sã Giao Thông VÁn TÁi tỉnh Tây Ninh nhằm xây dựng Đß án chuyán đåi sá cho Ngành Giao Thông, viác đ°a vào há tháng camera giao thông thông minh t¿i các tuyÃn đ°áng giao thông trọng điám vßi nhißu giÁi pháp ćng dăng cÃp thiÃt khai thác dă liáu tÿ há tháng này nh° tính toán mÁt đá l°u thông, đÃm l°u l°āng xe, nhÁn d¿ng bián sá, nhÁn d¿ng làn đ°áng, đo tác đá xe,. nhằm hß trā c¢ quan quÁn l{ nhà n°ßc nâng cao hiáu quÁ giám sát các ph°¢ng tián tham gia giao thông, xā lý kịp thái các tình huáng ùn tÃc hay tai n¿n giao thông cũng nh° viác chÃp hành quy định an toàn giao thông đô thị, góp phÅn nâng cao nhÁn thćc cąa ng°ái dân tham gia giao thông là cÅn thiÃt. Trong nhăng nm gÅn đây trên địa bàn tỉnh phát hián nhißu tr°áng hāp vi ph¿m trÁt tự an toàn giao thông qua camera giám sát giao thông, nguyên nhân xuÃt phát tÿ viác ng°ái đißu khián ph°¢ng tián vi ph¿m quy định vß sā dăng phÅn đ°áng, làn đ°áng luôn chiÃm tỷ lá cao, đćng đÅu các nguyên nhân gây tai n¿n.
Tÿ thực tißn cho thÃy, viác ph°¢ng tián giao thông không tuân thą quy định vß sā dăng phÅn đ°áng, làn đ°áng trong tham gia giao thông không nhăng Ánh h°ãng rÃt lßn đÃn xác suÃt xÁy ra tai n¿n cao mà còn Ánh h°ãng đÃn mćc đá nghiêm trọng cąa mßi vă tai n¿n. Do vÁy cÅn thiÃt phÁi có mát há tháng quÁn lý và giám sát giao thông thông minh phát hián ph°¢ng tián l°u thông sai làn đ°áng theo thái gian thực nhằm hß trā c¢ quan quÁn l{ nhà n°ßc phát hián cÁnh báo sßm đá có ph°¢ng án xā lý kịp thái tránh phát sinh tai n¿n cũng nh° giÁm thiát h¿i vß h¿ tÅng, tài sÁn và tính m¿ng cąa ng°ái dân, và đó chính là l{ do tôi chọn thực hián đß tài này. Tång quan vÁ v¿n đÁ nghiên cāu Hián nay, trên thà gißi cũng nh° ã n°ßc ta có rÃt nhißu nghiên cću vß bài toán nhÁn d¿ng làn đ°áng, phát hián và phân lo¿i và theo vÃt ph°¢ng tián tham gia giao thông. Tuy nhiên các giÁi pháp hián t¿i còn riêng l¿ và chuyên biát nên v¿n còn nhißu vÃn đß cÅn nghiên cću đÅy đą thêm liên quan đÃn sự kÃt hāp các giÁi pháp, mÁt đá dày đặc cąa ph°¢ng tián tham gia giao thông, đặc biát là xe máy và xe ô tô.
Trong bái cÁnh Viát Nam hián nay, viác nghiên cću và xây dựng há tháng phân lo¿i và phát hián ph°¢ng tián giao thông di chuyán sai phÅn đ°áng, làn đ°áng tích hāp vào há tháng giám sát giao thông thông minh là đißu cÅn thiÃt có { nghĩa cÁ vß mặt lý thuyÃt và thực tißn. Xây dựng há tháng phân lo¿i và phát hián ph°¢ng tián giao thông di chuyán sai phÅn đ°áng, làn đ°áng dựa trên video thái gian thực là xét xem t¿i mát thái điám, trong vùng đang giám sát, có nhăng lo¿i ph°¢ng tián gì, sá l°āng t°¢ng ćng, các ph°¢ng tián đó có đi đúng phÅn đ°áng làn đ°áng theo quy định luÁt giao thông đ°áng bá hián hành cąa Viát Nam hay không. Há tháng thuác nhóm các ćng dăng liên quan đÃn lĩnh vực giao thông thông minh và cũng đ°āc ćng dăng trong nhißu lĩnh vực nh° quÁn lý, giám sát giao thông nh° cÁnh báo xâm nhÁp, báo trám, cÁnh báo cháy, giám sát bÁo vá các khu vực quan trọng.