Chương 1.1 Giới thiệu Hiện nay, với sự bùng nổ dân số, sự phát triển của xã hội cùng với sự đa dạng của các hoạt động của con người như: tập trung làm việc và sinh sống ở các thành phó lớn; tham dự các lễ hội, sự kién,. Điều này dẫn đến việc tại cùng một thời điểm, có những địa điểm có rất nhiều người tập trung đông đúc, dẫn đến nhiều tình huống phức tạp có thể xảy ra. Vì vậy, nhiều hệ thống camera giám sát đã được triển khai rộng khắp đê phục vụ cho việc quản lí, giám sát các địa điểm này. Các hệ thống camera nay thường được sử dụng dé theo dõi và đánh giá tình hình an ninh trật tự ở các địa điểm công cộng, tuyến đường giao thông quan trọng, khu vực trọng yếu,.
Dữ liệu giám sát đám đông! Hiện nay, với chủ nghĩa khủng bố len lỏi khắp nơi trên thế giới, những kẻ khủng bố luôn chọn những địa điểm tập trung đông người để khủng bó, gây nên thiệt hại nặng nề về con người. Ngoài ra, những kẻ xấu vì động cơ nào đó có thẻ lợi dụng nơi đông người tụ tập đề gây ra hiệu ứng đám đông dẫn đến bùng phát bạo loạn. Do http://www.com/special-events 9 TÔNG QUAN đó, đối tượng cần được ưu tiên giám sát là con người với hành vi cần được ưu tiên Hình 1. Dữ liệu giám sát giao thông” Cùng với sự bùng né dan sé đã kéo theo sự gia tăng về phương tiện giao thông cá nhân, dẫn đến hạ tầng giao thông đáp ứng được nhu cầu của con người, gây ra tình trạng tắc nghẽn giao thông dẫn đến những thiệt hại nặng nề cho kinh tế.
Riêng tại thành phó Hồ Chí Minh, tình trạng kẹt xe đã gây thiệt hại cho thành phố mỗi năm khoảng 27. Vì vậy, đối tượng cũng rất quan trọng cần ưu tiên giám sát là phương tiện giao thông với tình trạng cần giám sát là tắc nghẽn giao thông. Cho đến nay việc giám sát đám đông thông qua camera vẫn chủ yếu dựa vào con người. Tuy nhiên tại một thời điểm thì một người chỉ có thể tập trung giám sát được số lượng camera giới hạn.
Nếu phải giám sát một hệ thống camera lớn với nhân lực hữu hạn sẽ gây quá tải cho người giám sát, dễ dẫn đến sai sót. Do đó, việc xây dựng các hệ thông phát hiện và phân tích hành vi đám đông là một nhu cầu rất cấp thiết hiện nay. Hệ thống này có thể hỗ trợ người giám sát và cơ quan an ninh bằng >https://www.com/video/clip-207 17449-stoc ‘ootage-day-high-angle-Is-down-nd- lane-freeway-slow-heavy-traffic-toward-camera-bus-tral am-rush.html 10 TÔNG QUAN cách tự động nhận biết và cảnh báo các hoạt động xuất hiện trong đám đông. Trong đó, ước lượng mật độ đám đông là một trong những bước quan trong dé làm cơ sở cho các chức năng phân tích hành vi, phát hiện sự kiện bắt thường.
Mô tả chỉ tiết bài toán ước lượng mật độ đám đông được trình bày chỉ tiết như sau: © Đầu vào: là ảnh từ video giám sát được rút trích từ các hệ thông camera giám sát. e_ Đầu ra: là bản đồ ước lượng mật độ đám đông của các đối tượng được ước lượng, đối tượng được ước lượng cụ thể ở đây là con người hoặc phương tiện giao thông (hình 1.3 ví dụ minh họa). Đầu vào Đầu ra Hệ thống _ ` —~ mật độ Hình 1. Minh họa đầu vào và đầu ra bài toán ước lượng mật độ đám đông Tuy nhiên hình ảnh từ camera thường có bối cảnh phức tạp (góc nhìn camera, sự chồng lắp của các đối tượng,.), khiến việc ước lượng chính xác mật độ đám đông là một bài toán khó, tiếp tục được cộng đồng khoa học nghiên cứu và giải quyết.
Do đó, nghiên cứu được phương pháp tốt sẽ là tiền đề dé có thé ứng dụng vào các hệ thống giám sát thông minh, giúp cho việc cảnh báo sớm những nơi có mật độ người và phương tiện quá cao. Với thông tin cảnh báo tin cậy sẽ giúp cho cơ quan giám sát có các biện pháp theo dõi và phòng ngừa kịp thời, tránh xảy ra hậu quả nghiêm trọng. Tir những lí do trên cùng sự định hướng của giảng viên hướng dẫn, học viên đã nghiên cứu tài liệu liên quan và chọn hướng đề tài “Ước lượng mật độ đám đông trong video giám sát”.2 Mục tiêu luận văn Trong luận văn này, học viên tập trung tìm hiểu các phương pháp tiên tiến về bài toán “Ước lượng mật độ đám đông” đã được công bó trên các hội nghị uy tín như CVPR, ICCV, ECCV,. và được đánh giá trên các bộ tập dit liệu chuân.
Tiếp theo, học viên sẽ tiến hành cài đặt và thực nghiệm các phương pháp CCNN, Hydra CNN [36]. Từ đó, dựa trên kết quả thực nghiệm thu được, học viên sẽ so sánh với kết quả của các phương pháp tiên tiến khác. Dựa trên kết quả đạt được, học viên sẽ nghiên cứu cải tiến các phương pháp này để tăng độ chính xác trong việc ước lượng. Cuối cùng, học viên xây dựng chương trình demo ứng dụng.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là các các phương pháp ước lượng mật độ đám đông (con người hoặc phương tiện) trong các đoạn video giám sát.
Pham vi nghiên cứu là tiến hành thực nghiệm và đánh giá các phương pháp CCNN, Hydra CNN trên các tập dữ liệu về người là UCF_CC_ 50 [9], UCSD [4]; và tập dữ liệu về phương tiện là TRANCOS [10] theo trình tự bên dưới. e Cài đặt lại các phương pháp CCNN, Hydra CNN. e Thực nghiệm và đánh giá trên các bộ dữ liệu UCF_CC_50, UCSD, TRANCOS. e _ Từ kết quả quả thực nghiệm, so sánh với kết quả của các phương pháp tiên tiến khác.
¢ Đánh giá va tìm cách cải tiến nâng cao hiệu suất của các phương pháp đã cài đặt lại.4 Bố cục luận văn Nội dung của luận văn được trình bày trong 5 chương, bao gồm: - Chương | giới thiệu tong quan về dé tài gồm các khảo sát tìm hiểu thực trang hiện nay về giám sát người và phương tiện sử dụng camera giám sát. Từ đó, nêu lên nhu cầu cần thiết trong việc nghiên cứu phương pháp hỗ trợ cho việc xây dựng hệ thống giám sát tự động nói chung, ước lượng mật độ đám đông nói riêng là cấp thiết. 12 TÔNG QUAN Tiép theo, học viên trình bày mục tiêu của luận văn cùng đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn. - Chương 2 trình bày bài toán, một số nghiên cứu liên quan và cơ sở lý thuyết liên quan đến việc ước lượng mật độ đám đông.
Cùng với đó, giới t u mô hình CNN được sử dung trong phương pháp CCNN, Hydra CNN mà học viên sẽ nghiên cứu và cài đặt lại. - Chương 3 giới thiệu phương pháp ước lượng mật độ đám đông sử dụng mô hình CCNN và Hydra CNN. Từ đó, là nền tảng đề học viên đề xuất phương pháp cải tiến cho mô hình CCNN. - Chương 4 giới thiệu bộ dữ liệu chuẩn về người (UCF_CC_50, UCSD) và phương tiện (TRANCOS) sử dụng khi thực nghiệm.
Sau đó, giới thiệu một số độ đo được sử dụng khi đánh giá kết quả thực nghiệm khi ước lượng mật độ đám đông bằng phương pháp CCNN và Hydra CNN và phương pháp học viên đề xuất cải tiến. Từ kết quả thực nghiệm được, so sánh và đánh giá với kết quả của các phương pháp tiên tiến khác học và đánh giá các kết quả thực nghiệm này. Cuối cùng, xây dựng ứng dụng demo có thể ước lượng mật độ ảnh một cách trực quan. Chương 5 là kết luận và hướng phát triển.
Tổng kết những kết qua đạt được, những đóng góp mới và những dé xuất về một số hướng phát triển của dé tài trong tương lai. 13 NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN VÀ CƠ SỞ LÍ THUYÉT Chương 2. NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN VÀ CƠ SỞ LÍ THUYÉT 2.1 Giới thiệu bài toán 2.1 Khái niệm đám đông Đám đông hiéu đơn giản là một nhóm người tập hợp tại một địa diém cùng một thời điểm. Thuật ngữ đám đông thường chỉ đến việc nhóm người tập hợp không có một trật tự nào nhất định.
Nói chung, đám đông có thể xuất hiện ở nhiều bối cảnh khác nhau như lễ hội văn hóa, sự kiện chính trị, sân vận động hoặc cướp bóc, tai nạn (được gọi là đám đông hình thành do tâm lí) hay chỉ đơn giản là do công việc riêng mà người ta phải tụ họp tại một địa điêm nào đó (như khu vực trung tâm văn phòng thường có số lượng người tập trung cao vào giờ đi làm hoặc giờ tan tầm) 2.2 Khái niệm mật độ Mật độ ở phạm vi đề tài này là để chỉ tính chất tập trung hoặc đông đúc của các các đối tượng nào đó (như con người hay phương tiện) trong một diện tích nhất định. Như xét về đối tượng là con người, trong khu vực nhất định nào có số lượng người tập trung trung đông đúc (quảng trường, sân vân động, .) thì sẽ cho mật độ người cao. Ngược lại những khu vực ít người (vùng nông thôn, hoang mạc, rừng núi,.) thì sẽ có mật độ người thấp.3 Một số khái niệm trong ước lượng Trong thống kê, một ước lượng là một giá trị được tính toán từ một mẫu thử (échantillon) và người ta hi vọng đó là giá trị tiêu biêu cho giá trị cần xác định trong tổng thể (population). Người ta luôn tìm một ước lượng sao cho đó là ước lượng "không chệ " (unbiased), hội tu (converge), hiệu quả (efficient) và vững (robust).
Một số khái lệm cần chú ý trong việc ước lượng: e Giá trị kì vọng - Mean Giá trị kỳ vọng, giá trị mong đợi (hoặc kỳ vọng toán học), hoặc trung bình của một biến ngẫu nhiên - viết tắt là p - là trung bình có trọng số của tất cả giá trị có thể của biến đó. Hay là được tính bằng tổng các tích giữa xác suất xảy ra của mỗi giá trị có thể của biến với giá trị đó. Định nghĩa theo ngôn ngữ toán học là như sau: Cho X ngẫu nhiên với một số hữu hạn các kết quả hữu han xị, Xa, ., Xn Xây ra với các xác suất pi, p2, ., Pn tương ứng. Kì vọng của X được định nghĩa là: 14 NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN VÀ CƠ SỞ LÍ THUYÉT E[X] = xp, + xzp; + ¬ + XnPn (2.1) Tir đó, nó biểu diễn giá trị trung bình mà người ta mong đợi thắng cược khi đặt cược nhiều lần với tỉ lệ thắng là như nhau.
Khi đó, một trò chơi được coi là công bằng khi giá trị kì vọng = 0 VD: Một vòng quay rô-lét có 38 ô, có khả năng quay trúng là như nhau, khi trúng vào ô đặt sẽ thắng số tiền gấp 35 lần cùng với số tiền đặt cược được hoàn lại là 36 lần tiền cược.