CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE 1. Khái quát về xử lý ảnh và bài toán nhận dạng Xử lý ảnh là một trong những mảng quan trọng nhất trong kỹ thuật thị giác máy tính, là tiền đề cho nhiều nghiên cứu thuộc lĩnh vực này. Hai nhiệm vụ cơ bản của quá trình xử lý ảnh là nâng cao chất lượng thông tin hình ảnh và xử lý số liệu cung cấp cho các quá trình khác trong đó có việc ứng dụng thị giác vào điều khiển. Quá trình bắt đầu từ việc thu nhận ảnh nguồn (từ các thiết bị thu nhận ảnh dạng số hoặc tương tự) gửi đến máy tính.
Dữ liệu ảnh được lưu trữ ở định dạng phù hợp với quá trình xử lý. Người lập trình sẽ tác động các thuật toán tương ứng lên dữ liệu ảnh nhằm thay đổi cấu trúc ảnh phù hợp với các ứng dụng khác nhau. - Chuyển ảnh màu thành ảnh xám - Lược đồ xám của ảnh (Histogram) - Các bộ lọc không gian + Lọc tuyến tính + Lọc phi tuyến - Tách biên đối tượng 1. Tổng quan về nhận dạng 1.
Định nghĩa về bài toán nhận dạng: Nhận dạng là quá trình phân loại các đối lượng được biểu diễn theo mô hình nào đó và gán cho chúng vào một lớp dựa theo những quy luật và các mẫu chuẩn. Quá trình nhận dạng dựa vào mẫu học biết trước gọi là nhận dạng có thầy (supervised learning) và trường hợp còn lại là học không thầy (non supervised learning) Nhận dạng là một bài toán quan trọng trong ngành thị giác máy tính. Khó khăn trong việc nhận dạng Đối với con người, việc nhân dạng trong ảnh không phải là việc khó khăn, nhưng đối với một hệ thống nhân tạo thì việc nhân dạng đòi hỏi phải giải quyết 5 rất nhiều vấn đề như: - Sự xuất hiện hoặc thiếu một số thành phần: Các thành phần miêu tả đối tượng có thể xuất hiện hoặc không trong hình ảnh làm cho bài toán nhận dạng trở nên khó khăn hơn nhiều. - Tư thế, góc chụp: Ảnh chụp có thể thay đổi rất nhiều khi thay đổi góc chụp giữa camera với đối tượng.
Chẳng hạn như chụp thẳng, chụp xéo. - Sự biến dạng của đối tượng: Biến dạng của đối tượng cũng có thể làm ảnh hưởng đến các thông số của đối tượng đó. - Sự che khuất: Đối tượng có thể bị che khuất bởi các đối tượng khác. - Sự phức tạp của hình nền: Hình nền phức tạp cũng sẽ khiến cho việc nhận dạng trở nên khó khăn.
- Điều kiện của ảnh: Ảnh chụp trong các điều kiện khác nhau về ánh sáng, camera,.ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng của ảnh b. Khái niệm về nhận dạng mẫu Nhận dạng mẫu (pattern recognition) là một ngành thuộc lĩnh vực học máy(machine learning). Nói cách khác, nó có thể được xem là việc “cần thực hiện một tác động vào dữ liệu thô mà tác động cụ thể là gì sẽ tùy thuộc vào loại dữ liệu đó”. Như vậy nó là một tập hợp các phương pháp học có giám sát (supervised learning).
Nhận dạng mẫu nhằm mục đích phân loại dữ liệu (là các mẫu) dựa trên: hoặc là kiến thức tiên nghiệm hoặc dựa vào các thông tin thống kê được trích rút từ các mẫu có sẵn. Các mẫu cần phân loại thường được biểu diễn thành các nhóm của các dữ liệu đo đạc hay quan sát được, mỗi nhóm là một điểm trong một không gian đa chiều phù hợp. Đó là không gian của các đặc tính mà dựa vào đó ta có thể phân loại. Một hệ thống nhận dạng mẫu hoàn thiện gồm có một thiết bị cảm nhận (sensor) để thu thập các quan sát cần cho việc miêu tả; một cơ chế trích rút đặc trưng để tính toán các thông tin dưới dạng số hay dạng tượng trưng từ các dữ liệu quan sát được; và một bộ phân loại nhằm thực hiện công việc phân loại thực sự dựa vào các đặc tính đã được trích rút.
Các ưng dụng phổ biến là: nhận dạng tiếng nói tự động, phân loại văn bản thành nhiều loại khác nhau (ví dụ: những thư điện tử nào là spam/ non-spam), 6 nhận dạng tự động các mã bưu điện viết tay trên các bao thư, hay hệ thống nhận dạng danh tính dựa vào mặt người. Khái niệm nhận dạng biển số xe + Khái niệm và ứng dụng Hệ thống nhận dạng biển số xe là hệ thống có khả năng phân tích hình ảnh và xác định biển số xe thông qua video, thiết bị ghi hình và hình ảnh. Sau cùng là xác định các thông tin như: Chủ sở hữu xe, các thông tin về xe,…để đối chiếu và so với cơ sở dữ liệu. + Phân Loại ứng loại nhận dạng biển số xe Ứng dụng nhận dạng biển số xe là ứng dụng có khả năng phân tích hình ảnh và xác định biển số xe từ các hình ảnh chụp được từ các thiết bị thu hình.
Nguồn hình ảnh cho ứng dụng có rất nhiều. Và phát triển, hình ảnh được trực tiếp thu nhận từ camera. Trong báo cáo tốt nghiệp của em chỉ dừng lại ở mức xác định được biển số xe (xác định các chữ) từ các bức ảnh. Có nhiều cách thức khác nhau để phân loại các ứng dụng nhận dạng biển số xe.
Một trong những cách đơn giản là phân loại ứng dụng nhận dạng biển số xe thông qua mục đích sử dụng. Có thể chia ứng dụng nhận dạng biển số xe thành hai loại sau: Loại 1: Giới hạn vùng nhìn Đầu vào: Ảnh thu trực tiếp từ các thiết bị ghi nhận ảnh kỹ thuật số. Ảnh được ghi nhận thường chỉ giới hạn trong vùng có biển số xe. Nguyên lý hoạt động: Các phương tiện giao thông phải chạy với một tốc độ đủ chậm để máy ghi nhận hình ảnh co thể thu được ảnh vùng biển số xe.
Ứng dụng: Những ứng dụng nhận dạng biển số xe loại này thường được dùng tại các trạm kiểm soát, các trạm thu phí, các bãi gửi xe tự động, các trạm gác cổng. Loại 2: Không giới hạn vùng nhìn Đầu vào: Ảnh đầu vào thu được từ các thiết bị ghi hình tự động, không phụ thuộc vào góc độ, các đối tượng xung quanh, ảnh không cần bắt buộc chỉ chụp vùng chứa biển số xe, mà có thể ảnh tổng hợp như chứa thêm các đối tượng như người, cây, đường phố., miễn là vùng biển số xe phải đủ rõ để có thể thực hiện 7 nhận dạng được các ký tự trong vùng đó. Nguyên lý hoạt động: Do đặc tính không giới hạn vùng nhìn mà ảnh đầu vào có thể thu được từ một thiết bị ghi hình (camara, máy ảnh…). Và do đó, công việc đầu tiên là dò tìm trong ảnh, để xác định đúng vùng nào là biển số xe.
Sau đó, thực hiện tách vùng và nhận dạng. Cuối cùng tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà kết quả nhận dạng được truyền đi hay lưu trữ để phục vụ nhu cầu của người dùng cuối. Ứng dụng: Vì không phụ thuộc vào hình ảnh thu được nên có thể dùng ứng dụng tại nhiều nơi như tại những nơi điều tiết giao thông, tại các vị trí nhạy cảm của giao thông như ngã ba, ngã tư đường giao nhau. Kiểm soát, phát hiện những hành vi vi phạm an toàn giao thông.
Yêu cầu về thiết bị: - Máy quét - Đèn chiếu - Bộ phận thu – tách hình ảnh - Máy tính - Các thiết bị khác tùy mục đích sử dụng Trong quá trình tìm hiểu, xây dựng ứng dụng của mình. Ứng dụng mà tôi hướng tới trong quá trình xây dựng là ứng dụng loại 2. Vì vậy, trong toàn bộ báo cáo này, chỉ nêu cách thức giải quyết là làm sao nhận dạng (lọc ra) được các ký tự số và chữ. Khái niệm biển số xe Ở Việt Nam, biển kiểm soát xe cơ giới (hay còn gọi tắt 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) khi mua xe mới hoặc chuyển nhượng xe.
Biển số xe được làm bằng hợp kim nhôm sắt, có dạng hình chữ nhật hoặc hơi vuông, trên đó có in số và chữ (biển xe dân sự không dùng các chữ cái I, J, O, Q, W. Chữ R chỉ dùng cho xe rơ-moóc, sơ-mi rơ-moóc) cho biết: Vùng và địa phương 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 gian mua nó phục vụ cho công tác an ninh, đặc biệt trên đó còn có hình Quốc huy Việt Nam dập nổi. 8 Từ những đặc điểm trên ta có thể thiết lập những thông số, điều khiển để lọc chọn những đối tượng phù hợp mà ta cần. Các loại biển số xe hiện có ở Việt Nam: + Các biển số xe dân sự 11 - Cao Bằng 43 - Đà Nẵng 77 - Bình Định 12 - Lạng Sơn 47 - Đắk Lắk 78 - Phú Yên 14 - Quảng Ninh 48 - Đắk Nông 79 - Khánh Hòa 15,16 - Hải Phòng 49 - Lâm Đồng 80 - Các đơn vị kinh 17 - Thái Bình 50 đến 59 - TP.