Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ùn tắc giao thông tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh là một trong những thực trạng ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian di chuyển, an toàn giao thông và năng suất lao động xã hội. Việc ứng dụng thị giác máy tính và học sâu vào hệ thống camera giám sát đô thị hiện hữu mở ra giải pháp tự động hóa quá trình giám sát và hỗ trợ điều phối luồng xe. Trên cơ sở đó, khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ Thông tin (chuyên ngành Hệ thống thông tin) tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh của nhóm sinh viên Đào Quyết Phong và Tô Thanh Phong (dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Thị Minh Châu) đã thực hiện đề tài: "Ứng dụng thuật toán cảnh báo ùn tắc giao thông và đề xuất đường đi thay thế".

Theo đề cương và nội dung khóa luận, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm:

  1. Nhiệm vụ lý thuyết:
    • Tìm hiểu bài toán phát hiện đối tượng (Object Detection), thuật toán YOLO (You Only Look Once) của Ultralytics, các thư viện lập trình Python (tkinter, customtkinter, pandas, numpy, opencv-python, pytorch).
    • Nghiên cứu mô hình rừng ngẫu nhiên (Random Forest) và các kiến trúc mạng nơ-ron hồi quy RNN, cụ thể là mạng bộ nhớ dài-ngắn hạn (LSTM - Long Short-Term Memory) và cổng hồi quy (GRU - Gated Recurrent Units) cho bài toán dự báo chuỗi thời gian.
  2. Nhiệm vụ thực nghiệm và triển khai:
    • Xây dựng và tiền xử lý tập dữ liệu hình ảnh phương tiện giao thông (xe máy, ô tô con, xe buýt) thu thập từ hệ thống camera giao thông Thành phố Hồ Chí Minh.
    • Huấn luyện mô hình phát hiện đối tượng YOLOv5 phiên bản 's' (YOLOv5s) trên nền tảng phần cứng Google Colab GPU (Tesla P100), tinh chỉnh các siêu tham số (batch size, learning rate, epochs).
    • Nghiên cứu và hiện thực giải thuật tính diện tích vật thể trong không gian ảnh hai chiều từ camera có góc chụp nghiêng không song song với mặt phẳng lòng đường, từ đó quy đổi thành mật độ chiếm dụng mặt đường.
    • Thu thập dữ liệu chuỗi thời gian và huấn luyện mô hình mạng hồi quy RNN/LSTM thay thế cho Random Forest nhằm dự đoán biến thiên mật độ phương tiện trong khung thời gian tiếp theo.
    • Xây dựng phần mềm hoàn chỉnh trên môi trường desktop, tích hợp bản đồ số, hiển thị camera theo tọa độ, đưa ra cảnh báo ùn tắc và mật độ dự báo.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các phương tiện giao thông đường bộ tham gia di chuyển (phân thành nhóm 2 bánh và nhóm 4 bánh/xe buýt), diện tích lòng đường quan sát được và mật độ giao thông tại các nút giao.
  • Phạm vi không gian: Hệ thống camera giao thông công cộng được lắp đặt thực tế tại các điểm giao cắt trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh (điển hình như nút giao Nơ Trang Long – Nguyễn Xí).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai thực hiện từ ngày 15/08/2023 đến tháng 12/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng hệ thống xử lý dữ liệu kết hợp giữa phát hiện đối tượng thời gian thực và dự báo chuỗi thời gian, dựa trên các nền tảng lý thuyết và công nghệ sau:

1. Khung lý thuyết và mô hình tính toán

  • Mạng nơ-ron tích chập (Convolutional Neural Network - CNN): Tác giả trình bày các tầng cơ bản gồm Convolutional layer (thực hiện tích chập trích xuất đặc trưng với các tham số stride, padding, feature map), Activation function (ReLU, Sigmoid, Tanh, Leaky ReLU), Pooling layer (Max pooling, Average pooling để giảm chiều không gian tham số), và Fully Connected layer để xuất nhãn phân loại.
  • Mô hình YOLO và kiến trúc YOLOv5: Sử dụng giải thuật YOLOv5 kế thừa từ Darknet và PyTorch. Cấu trúc mô hình phân tách thành 3 phần: Backbone (mạng trích xuất đặc trưng cơ sở), Neck (kết hợp các tầng đặc trưng từ dưới lên và từ trên xuống để làm giàu thông tin ngữ nghĩa) và Head (Dense prediction thực hiện dự đoán phân lớp và tọa độ bounding box trên feature map). Đánh giá vị trí khung bao thông qua chỉ số IoU (Intersection Over Union) kết hợp giải thuật Non-Maximum Suppression (NMS) để loại bỏ khung bao trùng lặp.
  • Mạng nơ-ron hồi quy RNN và LSTM/GRU: Khắc phục hạn chế biến mất gradient (vanishing gradient) của RNN truyền thống khi xử lý chuỗi dài bằng cơ chế các cổng (gate) kiểm soát thông tin lưu giữ/loại bỏ của cell state trong mạng LSTM.
  • Mô hình Random Forest: Phương pháp học máy kết hợp (ensemble learning) dựa trên kỹ thuật bagging và không gian con ngẫu nhiên (random subspaces) để tạo ra các cây quyết định độc lập, được dùng làm mô hình đối chứng.

2. Phương pháp nghiên cứu và giải thuật tính toán

  • Phương pháp thu thập và làm sạch dữ liệu: Thu thập ảnh chụp tĩnh định kỳ từ camera giao thông đô thị; sử dụng công cụ Roboflow để gán nhãn tọa độ bounding box theo chuẩn normalized xywh.
  • Phương pháp tính diện tích vật thể biến dạng theo phối cảnh: Do góc quay camera đặt nghiêng khiến các vật thể ở xa bị thu nhỏ, khóa luận xây dựng phương pháp tính tỷ lệ co giãn pixel theo phương thẳng đứng. Tác giả giả định tỷ lệ pixel theo phương ngang tại cùng một hàng là đồng nhất, và tỷ lệ co giãn thay đổi theo cấp số cộng dọc theo trục đứng của ảnh.
  • Phương pháp đánh giá thực nghiệm: Đánh giá mô hình nhận diện qua ma trận nhầm lẫn (Confusion Matrix), đồ thị Precision-Recall, chỉ số Precision, Recall và mAP. Đối với mô hình chuỗi thời gian, đánh giá độ lệch dự báo giữa LSTM, GRU so với dữ liệu thực tế.
Thành phần kỹ thuật Công nghệ / Thuật toán sử dụng Vai trò trong hệ thống
Trích xuất đặc trưng & Phát hiện xe YOLOv5s (PyTorch) Nhận diện tọa độ, phân loại xe máy, ô tô, xe buýt
Xử lý ảnh & Tách làn đường OpenCV (cv2.bitwise_and) Tạo mặt nạ vùng đường (#0ed145), lọc nền
Quy đổi không gian phối cảnh Cấp số cộng tỷ lệ pixel Tính diện tích thực tế của xe và mặt đường
Dự báo mật độ giao thông LSTM / GRU (Recurrent Neural Network) Dự báo mật độ xe trong khung thời gian tiếp theo
Giao diện người dùng desktop Python (tkinter, customtkinter) Hiển thị bản đồ, ảnh camera, tọa độ, đồ thị dự báo

Nội dung chính theo từng chương

Phần mở đầu

Phần mở đầu tập trung làm rõ tính cấp thiết của việc tự động hóa cảnh báo ùn tắc trong đô thị thông minh (Smart City), giảm thiểu tai nạn và tối ưu hóa quản lý giao thông. Tác giả xác định các tiêu chí cần đạt: yêu cầu chức năng (độ chính xác nhận diện tổng thể $\ge 79%$, tích hợp bản đồ số, cho phép tìm kiếm vị trí camera và dự báo kẹt xe) cùng các yêu cầu phi chức năng (giao diện trực quan, hạn chế lỗi, tốc độ phản hồi nhanh).

Chương 1: Cơ sở lý thuyết

Chương 1 hệ thống hóa các nguyên lý nền tảng của học sâu (Deep Learning). Trình bày cơ chế hoạt động, ưu điểm (tính tự động hóa cao, giải quyết bài toán phức tạp, khả năng xử lý song song) và nhược điểm (đòi hỏi cấu hình phần cứng lớn, lượng dữ liệu nhiều, chi phí tính toán cao). Đi sâu vào kiến trúc CNN, bài toán Object Detection, sơ đồ mạng Darknet-53, cấu trúc 3 phần của YOLOv5 (Backbone, Neck, Head), công thức chỉ số IoU và cơ chế NMS. Đồng thời, chương này trình bày nguyên lý giải thuật Random Forest, mạng hồi quy RNN và cấu trúc cổng của LSTM.

Chương 2: Giới thiệu tập dữ liệu dùng để huấn luyện

Chương này mô tả chi tiết quy trình xây dựng hai bộ dữ liệu thực nghiệm:

  • Tập dữ liệu huấn luyện YOLOv5: Thu thập từ khoảng 419 camera giao thông tại TP. Hồ Chí Minh với chu kỳ 4 giờ/lần trong ngày, thu được 2.516 ảnh gốc. Tác giả áp dụng các phép biến đổi tăng cường dữ liệu (xoay ngẫu nhiên từ $-18^\circ$ đến $+18^\circ$, cắt ngẫu nhiên từ $-33^\circ$ đến $+33^\circ$ theo chiều ngang và $-25^\circ$ đến $+25^\circ$ theo chiều dọc), mở rộng tập dữ liệu lên 4.808 ảnh kích thước 512x512 pixel định dạng JPEG. Nhãn gồm 3 lớp: car, motor, bus. Tỷ lệ phân chia tập dữ liệu: 85% huấn luyện (train), 10% đánh giá (validation), 5% kiểm thử (test).
  • Tập dữ liệu chuỗi thời gian huấn luyện RNN: Dữ liệu được trích xuất tự động bằng mã nguồn schedule-save-data từ kết quả nhận diện và tính toán mật độ tại một điểm camera cố định, chu kỳ lấy mẫu 10 phút/lần. Tập dữ liệu dạng CSV gồm 21.794 dòng, ghi nhận 4 thuộc tính: DateTime, Moto, Car, Density. Tỷ lệ phân chia: 90% train và 10% test.

Chương 3: Triển khai và kiểm thử

Chương 3 trình bày các bước cài đặt môi trường, huấn luyện mô hình và kiểm nghiệm giải thuật:

  • Cài đặt PyTorch $\ge 1.7$, CUDA trên phần cứng GPU Tesla P100-PCIE-16GB của Google Colab.
  • Huấn luyện YOLOv5s trên custom dataset qua tệp mydataset.yaml với kích thước ảnh đầu vào 640x640, lưu trữ trọng số tối ưu tại best.pt.
  • Quy trình tính toán mật độ xe: Tạo mặt nạ nhị phân dựa trên mã màu xanh #0ed145 đánh dấu diện tích đường, sử dụng phép toán bitwise_and để tách vùng khảo sát. Áp dụng công thức cấp số cộng tính diện tích phương tiện dựa trên chiều cao bounding box ($y_{\max} - y_{\min}$), tính giá trị trung vị diện tích cho từng loại xe và chia cho tổng diện tích mặt đường đã hiệu chỉnh phối cảnh.
  • Thử nghiệm tính toán mật độ tại ngã tư Nơ Trang Long – Nguyễn Xí, kết quả ghi nhận mật độ phương tiện chiếm dụng lòng đường tại thời điểm thử nghiệm đạt 11,68%.
  • Huấn luyện mạng hồi quy LSTM và GRU trên tập chuỗi thời gian để dự báo mật độ trong 1 giờ tiếp theo; so sánh biểu đồ dự báo của hai mạng với dữ liệu thực tế và chọn mô hình LSTM.
  • Thiết kế giao diện ứng dụng desktop bằng thư viện Tkinter/CustomTkinter: hiển thị danh sách camera định vị trên bản đồ số, ảnh snapshot gốc, ảnh dự đoán bounding box kèm số lượng từng loại xe, và biểu đồ cột thể hiện mật độ dự báo.

Phần kết luận

Tác giả tổng kết các kết quả đạt được về mặt nhận diện và tính toán mật độ; chỉ ra các hạn chế cố hữu về nhãn phân loại và phạm vi thu thập dữ liệu chuỗi thời gian; từ đó phác thảo các hướng mở rộng đề tài.


Thiết kế và triển khai hệ thống

1. Kiến trúc luồng xử lý dữ liệu

Quy trình vận hành từ ảnh camera đến kết quả cảnh báo được chia thành các khối liên kết:

  1. Khối thu nhận dữ liệu: Kết nối API lấy ảnh chụp tức thời (snapshot) từ camera giao thông công cộng TP. Hồ Chí Minh thông qua giao thức HTTP request (sử dụng thư viện requests và giải mã ảnh bằng cv2.imdecode).
  2. Khối phân đoạn làn đường (Road Masking): Tải mặt nạ màu xanh #0ed145 đã định nghĩa trước cho từng camera. Thực hiện hàm tạo mặt nạ đen-trắng và áp dụng phép toán logic cv2.bitwise_and giữa ảnh gốc và ảnh mặt nạ để cô lập khu vực lòng đường cần khảo sát.
  3. Khối nhận diện và phân loại phương tiện: Đưa ảnh đã tách vùng mặt đường qua mô hình YOLOv5s (best.pt) để trích xuất danh sách bounding box, nhãn phân loại (car, motor, bus) và độ tin cậy.
  4. Khối giải thuật hình học tính mật độ chiếm dụng mặt đường:
    • Pixel tham chiếu: Xác định điểm tham chiếu tại tâm mép đáy bức ảnh (tọa độ trục ngang giữa ảnh, trục dọc ở đáy ảnh $y = \text{image_height} - 1$).
    • Tính tỷ lệ co giãn pixel: Xác định độ giãn tỷ lệ theo phương đứng: $$\text{pixel_scale} = \frac{\text{max_scale} - \text{min_scale}}{\text{image_height}}$$ với $\text{min_scale} = 0%$ tại pixel tham chiếu đáy ảnh.
    • Tính diện tích phần đường: Đếm số lượng pixel mang giá trị 255 trên mặt nạ nhị phân, nhân tích lũy với hệ số tỷ lệ dọc tương ứng của từng hàng pixel.
    • Tính diện tích phương tiện: Với mỗi bounding box có chiều cao $n = y_{\max} - y_{\min}$, diện tích quy đổi được tính thông qua tổng $n$ số hạng của cấp số cộng: $$S_n = u_1 \times n + \frac{n(n+1)q}{2}$$ trong đó công sai $q = \frac{\text{pixel_scale}}{100}$, số hạng đầu $u_1 = 1 + (\text{image_height} - 1 - y_{\max}) \times \frac{\text{pixel_scale}}{100}$. Sau đó nhân kết quả với chiều rộng bounding box để tính diện tích riêng.
    • Chuẩn hóa diện tích trung vị: Lấy trung vị (median) diện tích của từng phân lớp xe để loại trừ các trường hợp bounding box nhiễu, sau đó tính tổng diện tích xe chiếm dụng và chia cho diện tích mặt đường để ra chỉ số mật độ (Density %).
  5. Khối dự báo thời gian (Time-series Forecasting): Đưa chuỗi dữ liệu mật độ và số lượng xe thu thập liên tục vào mạng nơ-ron hồi quy LSTM để dự đoán biến thiên mật độ phương tiện trong các mốc thời gian tiếp theo (1 giờ tới).
  6. Khối giao diện người dùng (Desktop GUI): Tích hợp bản đồ tổng thể bằng customtkinter, cho phép phóng to, thu nhỏ, tìm kiếm địa điểm, click chọn camera để hiển thị ảnh trực tiếp, thông số đếm xe thực tế và đồ thị cột dự báo mật độ.

2. Môi trường triển khai và tham số thực nghiệm

Thông số / Môi trường Giá trị thực nghiệm
Nền tảng huấn luyện Google Colab
Phần cứng tăng tốc GPU Tesla P100-PCIE-16GB (VRAM 16.280 MB, 56 multiprocessors)
Framework học sâu PyTorch ($\ge 1.7$), Torchvision
Mô hình phát hiện đối tượng YOLOv5s (base model nhỏ nhất của Ultralytics)
Kích thước ảnh huấn luyện 640x640 pixel (--img 640)
Batch size 16 – 32
Tần suất lấy mẫu dữ liệu RNN 10 phút/lần (schedule-save-data)
Dữ liệu chuỗi thời gian 21.794 mẫu dạng bảng CSV
Thư viện xây dựng giao diện Tkinter, CustomTkinter
Ngôn ngữ lập trình Python 3

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả thực nghiệm

  • Hiệu năng nhận diện của YOLOv5s: Sau quá trình huấn luyện và tinh chỉnh trên tập dữ liệu 4.808 ảnh, mô hình đạt độ chính xác Precision là 79% (đạt mục tiêu đề ra ban đầu $\ge 79%$). Mô hình phân tách tốt các phương tiện trong điều kiện ánh sáng khác nhau từ camera công cộng.
  • Thử nghiệm đếm xe thực tế: Thử nghiệm gọi snapshot từ camera giao thông ngã tư Nơ Trang Long – Nguyễn Xí, mô hình nhận diện và đếm chính xác số lượng phương tiện tại thời điểm test: 24 xe hai bánh (moto) và 3 xe bốn bánh (car).
  • Thực nghiệm tính toán mật độ: Tại nút giao Nơ Trang Long – Nguyễn Xí, thuật toán xử lý mặt nạ kết hợp cấp số cộng diện tích cho ra kết quả mật độ chiếm dụng mặt đường là 11,68%, phản ánh đúng thực trạng lưu thông thông thoáng ghi nhận qua ảnh quan sát.
  • So sánh mô hình dự báo chuỗi thời gian: Thực nghiệm so sánh giữa mô hình Random Forest ban đầu với các kiến trúc mạng hồi quy RNN (LSTM và GRU). Kết quả đồ thị kiểm thử cho thấy mạng LSTM bám sát xu hướng biến thiên của dữ liệu thực tế hơn, do đó được lựa chọn để tích hợp vào hệ thống phần mềm hoàn chỉnh.

2. Đóng góp kỹ thuật của đề tài

  • Xây dựng thành công tập dữ liệu 4.808 ảnh chuyên biệt cho các phương tiện giao thông phổ biến tại đô thị Việt Nam từ nguồn camera giao thông thực tế.
  • Đề xuất và hiện thực hóa phương pháp tính diện tích chiếm dụng mặt đường thích ứng với góc chụp nghiêng của camera thông qua giải thuật cấp số cộng tỷ lệ pixel, tránh được độ phức tạp cao của các giải pháp biến đổi phối cảnh 3D/tạo sinh hình ảnh (homography/generative).
  • Xây dựng phần mềm hoàn chỉnh có giao diện người dùng trực quan, kết nối dữ liệu ảnh thời gian thực từ camera giao thông và hiển thị biểu đồ dự báo mật độ trong 1 giờ tiếp theo.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung tự đánh giá trong khóa luận, hệ thống còn tồn tại một số hạn chế cụ thể:

  • Độ chi tiết của nhãn phân loại: Do giới hạn trong quá trình chuẩn bị tập dữ liệu huấn luyện YOLOv5, các nhãn đối tượng mới chỉ gom cụm ở mức bao quát (xe đạp và xe máy đều bị gán chung nhãn moto; xe khách, xe tải và xe buýt gộp chung vào nhóm xe lớn), chưa phân định chi tiết từng loại phương tiện cá biệt.
  • Phạm vi dữ liệu chuỗi thời gian: Tập dữ liệu 21.794 mẫu huấn luyện mô hình RNN/LSTM mới chỉ được thu thập liên tục tại một điểm camera giao thông duy nhất. Do đó, mô hình dự báo chuỗi thời gian chưa có tính tổng quát cao khi áp dụng sang các nút giao có đặc tính lưu lượng và cấu trúc hình học khác.
  • Tính năng đề xuất lộ trình: Khóa luận tập trung chủ yếu vào khâu nhận diện, tính toán mật độ thực tế và dự báo mật độ theo thời gian; giải thuật tìm kiếm lộ trình thay thế tự động trên mạng lưới giao thông chưa được tích hợp hoàn chỉnh trong phần mềm.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng số lượng nhãn của tập dữ liệu để phân biệt rõ xe máy, xe đạp, xe con, xe tải và xe buýt.
  • Mở rộng thu thập dữ liệu chuỗi thời gian đồng thời trên nhiều camera tại các nút giao thông trọng điểm khác nhau trong thành phố để nâng cao tính tổng quát của mô hình LSTM.
  • Hoàn thiện thuật toán định tuyến và đề xuất đường đi thay thế tự động khi mật độ tại một nút giao vượt ngưỡng cảnh báo ùn tắc.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo hữu ích cho các đối tượng sau:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành Công nghệ thông tin, Hệ thống thông tin, Khoa học dữ liệu: Nguồn tài liệu thực tế về quy trình xây dựng dự án thị giác máy tính đầu-cuối (end-to-end), từ thu thập dữ liệu camera giao thông, gán nhãn bằng Roboflow, huấn luyện YOLOv5 trên Google Colab đến đóng gói ứng dụng desktop.
  • Người nghiên cứu các bài toán giao thông thông minh (ITS): Phần đáng tham khảo nhất là ý tưởng và mã nguồn giải thuật tính toán diện tích phương tiện dựa trên cấp số cộng tỷ lệ co giãn pixel (Chương 3), giải quyết bài toán tính mật độ lòng đường từ camera góc nghiêng mà không cần căn chỉnh phần cứng phức tạp.
  • Lập trình viên phát triển ứng dụng phân tích chuỗi thời gian: Tham khảo phương pháp xây dựng pipeline thu thập dữ liệu tự động (schedule-save-data) để ghi nhận thuộc tính giao thông và cách ứng dụng mạng LSTM dự báo chuỗi thời gian từ kết quả xử lý của mạng nơ-ron tích chập.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài sử dụng mô hình học sâu nào để nhận diện phương tiện và đạt độ chính xác bao nhiêu?

Đề tài sử dụng mô hình YOLOv5 phiên bản cơ sở nhỏ nhất là YOLOv5s (thuộc Ultralytics) chạy trên nền tảng PyTorch. Sau khi huấn luyện trên tập dữ liệu tùy chỉnh gồm 4.808 ảnh, mô hình đạt độ chính xác Precision là 79%, thỏa mãn yêu cầu chức năng đặt ra ban đầu ($\ge 79%$).

2. Tập dữ liệu ảnh dùng để huấn luyện mô hình nhận diện được thu thập và mở rộng như thế nào?

Dữ liệu được lấy từ khoảng 419 camera giao thông tại TP. Hồ Chí Minh với tần suất 4 giờ/lần trong ngày, thu được 2.516 ảnh thô. Sau đó, nhóm áp dụng kỹ thuật tăng cường dữ liệu bằng cách xoay ngẫu nhiên (từ $-18^\circ$ đến $+18^\circ$) và cắt ngẫu nhiên (từ $-33^\circ$ đến $+33^\circ$ chiều ngang, $-25^\circ$ đến $+25^\circ$ chiều dọc) để tạo ra tập dữ liệu hoàn chỉnh gồm 4.808 ảnh kích thước 512x512 pixel, phân chia theo tỷ lệ 85% train, 10% valid và 5% test.

3. Phương pháp tính mật độ xe từ ảnh chụp camera góc nghiêng được tác giả thực hiện ra sao?

Tác giả không dùng phương pháp biến đổi xoay hình chiếu song song mà chọn phương pháp tính tỷ lệ co giãn pixel theo phương đứng. Giả định các pixel cùng hàng ngang có tỷ lệ bằng nhau và tỷ lệ tăng dần từ điểm tham chiếu (tại tâm mép đáy ảnh) lên đỉnh ảnh theo một cấp số cộng. Diện tích phần đường được tính từ mặt nạ màu xanh #0ed145 qua hàm cv2.bitwise_and. Diện tích mỗi phương tiện được tính bằng tổng $n$ số hạng cấp số cộng theo chiều cao bounding box nhân với chiều rộng, sau đó lấy trung vị diện tích từng loại xe và chia cho tổng diện tích phần đường.

4. Tập dữ liệu dùng để huấn luyện mô hình dự báo chuỗi thời gian có quy mô và cấu trúc như thế nào?

Tập dữ liệu huấn luyện mạng hồi quy được trích xuất tự động qua script schedule-save-data với chu kỳ lấy mẫu 10 phút/lần tại một điểm camera cố định. Dữ liệu được lưu dưới dạng file CSV gồm 21.794 dòng với 4 cột thông tin: DateTime, Moto (số lượng xe 2 bánh), Car (số lượng xe 4 bánh) và Density (mật độ phương tiện). Tập dữ liệu được phân chia theo tỷ lệ 90% cho huấn luyện và 10% cho kiểm thử.

5. Giữa Random Forest, LSTM và GRU, mô hình nào được lựa chọn để tích hợp vào phần mềm cuối cùng?

Mặc dù đề cương ban đầu tìm hiểu về Random Forest, nhưng trong quá trình triển khai thực tế, tác giả đã chuyển sang sử dụng mạng nơ-ron hồi quy RNN. Sau khi huấn luyện và so sánh đồ thị dự báo của hai biến thể LSTM và GRU với chuỗi dữ liệu thực tế, mô hình LSTM cho kết quả khớp và ổn định hơn, do đó mạng LSTM được chọn để tích hợp vào giao diện desktop nhằm dự đoán mật độ phương tiện trong 1 giờ tiếp theo.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của nhóm tác giả Đào Quyết Phong và Tô Thanh Phong đã xây dựng thành công quy trình ứng dụng mô hình YOLOv5s và mạng hồi quy LSTM để giải quyết bài toán giám sát giao thông đô thị từ camera thực tế tại TP. Hồ Chí Minh. Đề tài đưa ra giải pháp hình học dựa trên cấp số cộng tỷ lệ pixel để giải quyết bài toán tính mật độ mặt đường từ camera góc nghiêng, đồng thời đóng gói thành ứng dụng desktop có giao diện trực quan hỗ trợ cảnh báo lưu lượng. Mặc dù vẫn còn giới hạn về độ chi tiết của nhãn phân loại và phạm vi thu thập chuỗi thời gian đơn điểm, công trình cung cấp nguồn dữ liệu thực nghiệm và tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng rõ ràng cho các nghiên cứu phát triển hệ thống giao thông thông minh.