i LâI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn th¿c sĩ công nghệ thông tin <Hà THàNG ĐO TàC ĐÞ PH¯¡NG TIàN GIAO THÔNG TRÊN QUàC LÞ BÂNG CAMERA KĀ THU¾T Sà= là do tôi nghiên cāu, tổng hợp và thực hiện. Toàn bộ nội dung luận văn, những điều đ°ợc trình bày là cÿa chính cá nhân tôi hoặc là đ°ợc tham khÁo, tổng hợp đều đ°ợc trích xuất với nguồn gốc rõ ràng. Các số liệu, kết quÁ nêu trong luận văn là trung thực và ch°a từng đ°ợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.HCM, ngày 07 tháng 07 năm 2022 Học viên thực hián lu¿n vn LÝ BNG ii LâI CÀM ¡N Lßi đầu tiên, học viên xin bày tỏ lòng biết ¡n sâu sắc đến PGS.TS Vũ Đāc Lung, ng°ßi đã trực tiếp định h°ớng và h°ớng dẫn tận tình học viên trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. Những kinh nghiệm cÿa thầy là tiền đề để giúp học viên má rộng kiến thāc và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Em cũng xin dành lßi cÁm ¡n chân thành đến Thầy Cô Học viện Công Nghệ B°u Chính Viễn Thông c¡ sá t¿i TP. Các Thầy Cô đã d¿y bÁo và luôn t¿o điều kiện tốt nhất cho học viên trong suốt quá trình tham gia lớp cao học. Xin trân trọng cÁm ¡n ban Giám Đác trung tâm công nghá thông tin - vißn thông Tây Ninh, đã cho phép tôi sử dụng dữ liệu camera thông minh cÿa VNPT Tây Ninh. CÁm ¡n các b¿n đồng nghiệp c¡ quan, đã t¿o điều kiện về thßi gian và quan tâm động viên tinh thần trong thßi gian học viên đi học và hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, xin cÁm ¡n gia đình và b¿n bè đã luôn bên tôi, cỗ vũ và động viên tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này.HCM, ngày 07 tháng 07 năm 2022 Học viên thực hián lu¿n vn LÝ BNG iii MĀC LĀC LâI CAM ĐOAN. ii DANH MĀC CÁC THU¾T NGĂ, CÁC CHĂ VI¾T TÀT. vi DANH SÁCH BÀNG. vii DANH SÁCH HÌNH VẼ.
viii MỞ ĐÀU. Lý do chọn đề tài. Tổng quan về vấn đề nghiên cāu. Câu hỏi nghiên cāu.
Mục đích nghiên cāu. Đối t°ợng và ph¿m vi nghiên cāu. Ph°¡ng pháp nghiên cāu. Những đóng góp cÿa đề tài .4 Ch°¢ng 1: TàNG QUANG NGHIÊN CĀU TRONG VÀ NGOÀI N¯àC.
Các nghiên cāu trong n°ớc. Các nghiên cāu ngoài n°ớc .7 Ch°¢ng 2: C¡ SỞ LÝ THUY¾T. Các kỹ thuật xử l{ Ánh và nhận diện đối t°ợng. Tổng quan về một hệ thống xử lý ảnh.
Một số khái niệm. Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh. Nhận diện và phân lo愃⌀i ảnh. Giới thiệu về OpenCV.
Tổng quan về OpenCV. Cấu trúc OpenCV. Các ứng dụng OpenCV. Chức năng OpenCV.
Các Ph°¡ng pháp phát hiện chuyển động (Sử dụng các kĩ thuật trừ nền trong camera giám sát). 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 vết đối t°ợng.
Theo vết đối tượng. Quy trình theo vết đối tượng. Các Phương pháp dựa trên Deep Learning. Các phương pháp truy vết nhiều vật thể trong video .34 Ch°¢ng 3: PHÂN TÍCH THI¾T K¾ Hà THàNG.
Hệ thống phát hiện chuyển đông, theo vết ph°¡ng tiện giao thông và tính tốc độ ph°¡ng tiện. Ph°¡ng pháp phát hiện chuyển động, theo vết ph°¡ng tiện giao thông và tính tốc độ ph°¡ng tiện. Xây dựng ch°¡ng trình. Công cụ thực hiện .49 Ch°¢ng 4: THĀ NGHIàM VÀ ĐÁNH GIÁ.
Thu thập và tiền xử lý dữ liệu. Cài đặt và thử nghiệm. Thiết lập cấu hình. Dữ liệu thực nghiệm.
Quá trình và kết quả thực nghiệm. Kết luận ch°¡ng .58 K¾T LU¾N VÀ H¯àNG PHÁT TRIàN .59 DANH MĀC TÀI LIàU THAM KHÀO .63 vi DANH MĀC CÁC THU¾T NGĂ, CÁC 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 SaaS Software-as-a-Service MOG Mixture of Gaussians R-CNN (Region with CNN feature) SSD Single-Shot Multibox Detector SPP-net spatial pyramid pooling layer vii DANH SÁCH BÀNG BÁng 1: So sánh các mô hình dựa trên R-CNN. 33 BÁng 2: Kết quÁ so sánh vận tốc từ camera bắn tốc độ thật cÿa CSGT và vận tốc đo đ°ợc cÿa ch°¡ng trình. 56 viii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1: Các giai đo¿n chính trong xử l{ Ánh .11 Hình 2: Các quá trình phát hiện chuyển động .17 Hình 3: Phát hiện vùng Ánh nổi .18 Hình 4: Quy trình theo vết đối t°ợng .27 Hình 5: Mô hình R-CNN.30 Hình 6: Mô hình SPP-net .31 Hình 7: Mô hình m¿ng Fast R-CNN .31 Hình 8: Mô hình m¿ng Faster R-CNN .32 Hình 9: Mô hình m¿ng SSD .33 Hình 10:Nguyên L{ Ho¿t Động cÿa IoUTracker.35 Hình 11:S¡ Đồ Ph°¡ng Pháp DEEPSORT .37 Hình 12:S¡ đồ ph°¡ng pháp CenterTrack[24] .38 Hình 13: Mô hình hệ thống phát hiện chuyển đông, theo vết ph°¡ng tiện giao thông và tính tốc độ ph°¡ng tiện.39 Hình 14: Mô hình khung đo .43 Hình 15: Tỷ lệ chiều dài thực và chiều dài khung đo [3].43 Hình 16: Tính vận tốc trung bình cÿa các giai đo¿n [1] .44 Hình 17: L°u đồ ho¿t động .46 Hình 18: Minh họa xác định đối t°ợng .47 Hình 19 : L°u đồ thuật toán tính khoÁng cách di chuyển thực tế cÿa hai đối t°ợng trên các frame .48 Hình 20: Giao diện ch°¡ng trình ch¿y video .49 Hình 21: Camera quay quét.52 ix Hình 22: Phát hiện và theo vết đối t°ợng chuyển động .54 Hình 23: Kết quÁ thử nghiệm đo tốc độ.
Lý do chọn đß tài Trong thßi đ¿i ngày này công nghệ thông tin hầu nh° đã thâm nhập vào toàn bộ các lĩnh vực đßi sống xã hội, cùng với đó sự phát triển về mọi mặt cÿa đßi sống xã hội từ văn hóa, giáo dục cho đến công nghệ và đặc biệt sự phát triển v°ợt bậc cÿa thßi đ¿i số hóa, công nghiệp từ đó công nghệ thông tin đã và đang góp phần to lớn cho xã hội con ng°ßi rất nhiều trong nhiều lĩnh vực nh° kinh tế, đßi sống, giáo dục, dịch vụ,… Từ đó nhiều hệ thống camera để theo dõi giám sát an ninh, tình hình giao thông kết hợp với giám sát đã đ°ợc lắp đặt ngày càng nhiều. Từ những dữ liệu có sẵn nhiều āng dụng thu thập khai thác phân tích dữ liệu từ hệ thống giám sát theo dõi này nh° tính toán dự đoán mật độ l°u thông, đếm l°u l°ợng xe, truy vết, nhận d¿ng biển số, đo tốc độ xe. Cùng với đó việc đ°a āng dụng công nghệ thông tin vào việc quÁn lý kiểm soát, sử ph¿t hay điều chỉnh các tuyến đ°ßng bố trí l¿i luồn ph°¡ng tiện tham gia giao thông góp phần kiềm chế những vụ tai n¿n giao thông không đáng có cũng nh° duy trì trật tự, an ninh, an toàn, nâng cao tự giác ý thāc trong tham giao thông góp phần nhằm điều chỉnh nhận thāc cũng nh° hành vi cÿa ng°ßi tham gia giao thông là cần thiết. Trên thực tế cho thấy, mật độ giao thông và ý thāc điều khiển tốc độ di chuyển cÿa nhiều ph°¡ng tiện cÿa ng°ßi tham gia giao thông Ánh h°áng rất lớn đến xác suất xÁy ra tai n¿n làm Ánh h°áng đến māc độ nghiêm trọng cÿa mỗi vụ tai n¿n.
Trong bối cÁnh điều kiện h¿ tầng giao thông n°ớc ta còn ch°a phát triển, tổ chāc l°u thông các ph°¡ng tiện á n°ớc ta còn nhiều h¿n chế cùng với việc ng°ßi tham gia điều khiển ph°¡ng tiện giao thông thiếu ý thāc, th°ßng xuyên không làm chÿ đ°ợc tốc độ, môi tr°ßng tham gia giao thông xấu, đã dẫn đến tình tr¿ng xÁy ra các vụ tai n¿n giao thông nghiêm trọng ngày càng gia tăng.Vì vậy cần thiết phÁi các kế ho¿ch đề ra cÁi tiến trình quÁn lý, phÁi āng dụng công nghệ thông tin vào việc xây dựng quÁn lý và giám 2 sát giao thông thông minh hỗ trợ các c¡ quan ban ngành và đó chính là l{ do thực hiện đề tài này. Táng quan vß v¿n đß nghiên cāu Thßi đ¿i ngày nay từ những nhu cầu cần thiết về xử lý hình Ánh có rất nhiều nghiên cāu về lĩnh vực thị giác máy tính là một trong những lĩnh vực khoa học máy tính đ°ợc nhiều nhà nghiên cāu trên thế giới và Việt Nam đã và đang quan tâm đặc biệt về tình tr¿ng giao thông, xử lý vi ph¿m thông qua xử lý hình Ánh, nhận d¿ng, truy vết và phân lo¿i ph°¡ng tiện giao thông. Nghiên cāu về việc xây dựng một hoặc nhiều hệ thống giám sát, truy vết, phân lo¿i ph°¡ng tiện giao thông và dự đoán đ°a ra cÁnh báo về tốc độ trong bối cÁnh Việt Nam là điều cấp thiết và có { nghĩa to lớn áp dụng cÁ về lý thuyết và thực tiễn. Nhiều nghiên cāu xây dựng hệ thống tập trung giám sát, truy vết, phân lo¿i các ph°¡ng tiện tham gia giao thông và dự đoán tốc độ dựa trên video là xét xem t¿i một thßi điểm, trong vùng quan tâm, có những lo¿i ph°¡ng tiện gì, h°ớng di chuyển, số l°ợng t°¡ng āng.
Về mặt āng dụng, hệ thống giám sát thuộc nhóm các āng dụng liên quan đến giao thông thông minh. Việc xây dựng hệ thống giám sát đ°ợc tích hợp āng dụng nhiều trong nhiều lĩnh vực quÁn lý giao thông, trong nhiều ho¿t động an ninh, quốc phòng, kinh tế xã hội, nh° cÁnh báo trộm, cÁnh báo cháy, hỗ trợ giám sát bÁo vệ các mục tiêu quan trọng, góp phần xây dựng an ninh xã hội cùng với đó āng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ c¡ quan ban ngành thu thập các chāng cā t¿i những tình huống nh¿y cÁm. Các yêu cầu c¡ bÁn cÿa việc xây dựng hệ thống giám sát nhận diện, truy vết, phân lo¿i ph°¡ng tiện giao thông và cÁnh báo tốc độ ph°¡ng tiện là với dữ liệu đầu vào là video giao thông, yêu cầu đầu ra là lo¿i ph°¡ng tiện tham gia giao thông trong vùng quan sát, thông tin về tốc độ cÿa ph°¡ng tiện tham gia giao thông (ô tô, xe máy và các ph°¡ng tiện thô s¡ khác). Câu hßi nghiên cāu Xây dựng hệ thống đo tốc độ ph°¡ng tiện giao thông trên địa bàn tỉnh Tây Ninh mang l¿i lợi ích gì cho các sá ban ngành? Cần những dữ liệu nào phù hợp, để có thể quÁn lý và dự báo? Sử dụng Ph°¡ng pháp nào để phát hiện, nhận diện đối t°ợng chuyển động.
Āng dụng phép toán nào để dự đoán h°ớng di chuyển và tính toán vận tốc cÿa ph°¡ng tiện tham gia giao thông.