Nghiên cứu đề xuất các phương pháp bóc tách biển số xe sử dụng công nghệ xử lý ảnh

- Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 1 Trang: BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- LÊ ANH DUY Nghiên cứu đề xuất các phương pháp bóc tách biển số xe sử dụng công nghệ xử lý ảnh Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.
- NGUYỄN VĂN ĐỨC HÀ NỘI – 2016 Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 2 Trang: LỜI NÓI ĐẦU Xử lý ảnh số một lĩnh vực đã và đang rất phát triển.
- Khái niệm xử lý ảnh và thị giác máy – Computer vision có liên quan tới nhiều lĩnh vực và hướng nghiên cứu khác nhau.
- Từ những năm 1970 khi mà năng lực tính toán của máy tính ngày càng trở nên mạnh mẽ hơn, các máy tính lúc này có thể xử lý được những tập dữ liệu lớn như các hình ảnh, các đoạn phim kỹ thuật liên quan đến thị giác máy hay xử lý hình ảnh số được nghiên cứu nhiều hơn cho tới ngày nay..
- Ngày nay, ứng dụng của xử lý ảnh đã trở nên rất rộng lớn và đa dạng ứng dụng trong mọi lĩnh vực từ quân sự, khoa học, vũ trụ, cho đến y học, sản xuất, và tự động hóa.
- Trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp cao học, được sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn em đã từng bước tiếp cận và nghiên cứu từ cơ sở ban đầu về xử lý ảnh số đến lý thuyết và ứng dụng của các bộ lọc làm nổi biên – một trong những kiến thức quan trọng trong quá trình nhận dạng ảnh.
- Nhất là trong lĩnh vực quản lý giao thông, để làm tăng tính tự động hóa trong quản lý các phương tiện xe cộ, công nghệ nhận dạng biển số xe tự động dựa trên nền tảng xử lý ảnh –thị giác máy tính ngày càng được đầu tư nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu suất của việc nhận dạng.
- Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Đức, cùng với sự nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ xử lý ảnh với những lợi ích thiết thực mà nó mạng lại trong việc hiện đại hóa, tự động hóa một nền giao thông thông minh, nên em đã quyết định lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu đề xuất các phương pháp bóc tách biển số xe sử dụng công nghệ xử lý ảnh” Qua đây, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo – PGS.TS Nguyễn Văn Đức, đã tận tình chỉ dẫn em về kiến thức chuyên môn và giúp em hoàn thành đồ án này.
- Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới nhóm Xử Lý Ảnh của phòng thí nghiệm Thông Tin Vô Tuyến – Wicom Lab và Ths.
- Nguyễn Đức Quảng đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu, thử nghiệm thực hiện luận văn này.
- Hà Nội, ngày 25 tháng 09 năm 2016 Học viên: Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 3 Trang: MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU.
- 11 Lịch sử nghiên cứu.
- 12 Phương pháp nghiên cứu.
- 12 Nội dung của luận văn.
- 13 GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ ẢNH.
- 14 Lịch sử phát triển của xử lý ảnh.
- 14 Quá trình xử lý ảnh.
- 20 Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 4 Trang: Phép toán co.
- 22 Phân vùng ảnh sử dụng phương pháp nổi biên.
- 23 Phương pháp dò biên trực tiếp.
- 23 Phương pháp dò biên gián tiếp.
- 23 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM NỔI BIÊN.
- 25 Phương pháp Sobel.
- 25 Phương pháp Canny.
- 31 CẢI TIẾN PHƯƠNG PHÁP CANNY.
- 33 Đặc điểm và hạn chế của phương pháp Canny.
- 33 Phương pháp cải tiến.
- 34 Mục tiêu của việc cải tiến phương pháp Canny.
- 35 Thiết kế cải tiến.
- 36 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE.
- 40 Quá trình cơ bản trong nhận dạng biển số xe.
- 40 Một số phương pháp trích vùng biển số xe.
- 41 Phương pháp dử dụng thuật toán hiện biên Sobel [18.
- 41 Phương pháp sử dụng bộ lọc Canny [19.
- 43 Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 5 Trang: ỨNG DỤNG BỘ LỌC CANNY CẢI TIẾN VÀO ANPR.
- 45 Nhận dạng biển số xe tự động ANPR.
- 45 Đặc trưng biển số xe ở Việt Nam [23.
- 45 Ứng dụng vào nhận diện biển số xe tự động.
- 46 Tiền xử lý ảnh.
- 48 Tìm vị trí của biển số.
- 49 5.2.3.2 Nhị phân hình ảnh hiện biên sử dụng Sobel.
- 50 Trích xuất biển số.
- 55 Ứng dụng vào nhị phân cô lập ký tự trên biển số.
- 55 Tiền xử lý ảnh biển số xe.
- 55 Làm nổi biên sử dụng Canny cải tiến.
- 59 Kết quả cải tiến phương pháp Canny.
- 59 Kết quả ứng dụng phương pháp Canny cải tiến vào nhị phân biển số xe trong ANPR.
- 69 Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 6 Trang: LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
- Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và tham khảo có dẫn chứng cụ thể.
- Hình ảnh sử dụng trong luận văn có trích dẫn đầy đủ từ tài liệu tham khảo.
- Học viên: Lê Anh Duy Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 7 Trang: DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ gốc Dịch nghĩa ANPR Automatic Number Plate Recognition Nhận diện biển số xe tự động CRS Computer Recognition Systems Các hệ thống nhận dạng máy tính RGB Red, Green, Blue Đỏ, Xanh lá, Xanh lam ĐH BKHN Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 8 Trang: DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Quá trình xử lý ảnh cơ bản.
- 23 Hình 1-9 Quá trình dò biên.
- 34 Hình 3-3 Ví dụ đầu ra của phương pháp Canny sau cải tiến.
- 37 Hình 3-7 Thuật toán sau khi cải tiến.
- 39 Hình 3-11 Kết quả của việc cải tiến Canny.
- 39 Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 9 Trang: Hình 4-1 Các bước cơ bản trong quá trình nhận dạng biển số xe.
- 40 Hình 4-2 Làm hiện biên sử dụng phương pháp Sobel [18.
- 42 Hình 4-4 Sử dụng phép chiếu tách ký tự khỏi biển số [18.
- 42 Hình 4-5 Sử dụng bộ lọc Canny làm nổi cạnh biển số [19.
- 44 Hình 4-7 Phát hiện biển số xe [19.
- 51 Hình 5-5 Nhị phân làm nổi vùng biển số.
- 52 Hình 5-7 Sơ đồ quá trình phát hiện vùng biển số xe.
- 53 Hình 5-9 Trích lọc những hình chữ nhật thỏa mãn điều kiện kích thước và tỉ lệ các cạnh của biển số xe.
- 54 Hình 5-10 Kích thước biển số ô tô ở Việt Nam (Thông tư 36_2010_TT-BCA.
- 55 Hình 5-12 Hình ảnh biển số.
- 55 Hình 5-13 Làm mờ biển số bằng bộ lọc Gaussian.
- 56 Hình 5-14 Nổi biên sử dụng phương pháp Canny.
- 56 Hình 5-15 Nổi biên sử dụng phương pháp Canny cải tiến.
- 59 Hình 6-2 Ảnh nổi biên bằng phương pháp Canny.
- 59 Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 10 Trang: Hình 6-3 Ảnh nổi biên bằng phương pháp Canny cải tiến.
- 61 Hình 6-6 Canny cải tiến với ngưỡng Sub0=10, Sub255=-10.
- 61 Hình 6-7 Canny cải tiến với ngưỡng Sub0=40, Sub255=-40.
- 62 Hình 6-8 Canny cải tiến với ngưỡng Sub0=80, Sub255=-80.
- 63 Hình 6-10 Không sử dụng Canny cải tiến – Tỉ lệ trích chọn 1167/3170.
- 63 Hình 6-11 Không sử dụng Canny cải tiến – Tỉ lệ trích chọn 1510/3170.
- 64 Hình 6-12 Ứng dụng Canny cải tiến nhị phân biển số và nhị phân bằng OTSU.
- Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 11 Trang: MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Xử lý ảnh là một phân ngành trong xử lý số tín hiệu với tín hiệu xử lý là ảnh.
- Xử lý ảnh gồm 4 lĩnh vực chính: xử lý nâng cao chất lựong ảnh, nhận dạng ảnh, nén ảnh và truy vấn ảnh.
- Sự phát triển của xử lý ảnh đem lại rất nhiều lợi ích cho cuộc sống của con người.
- Ngày nay xử lý ảnh đã được áp dụng rất rộng rãi trong đời sống như: photoshop, nén ảnh, nén video, nhận dạng biển số xe, nhận dạng khuôn mặt, nhận dạng chữ viết, nhận dạng dấu vân tay… Tất cả các công nghệ đều dựa vào hình dạng và đường biên của đối tượng trên bức ảnh.
- Quá trình xử lý ảnh dựa rất nhiều vào đường biên của đối tượng, cho nên quá trình xử lý ảnh làm nổi biên có vai trò quan trọng quyết định đến hiệu quả của việc nhận dạng.
- Hiện nay có nhiều phương pháp làm hiện biên rất hiệu quả như phương pháp Canny, Sobel, Laplace,…Tuy nhiên trong những trường hợp cụ thể, việc sử dụng các phương pháp này bằng thư viện có sẵn như OpenCv lại đạt hiệu quả không cao và khó tùy chỉnh theo mong muốn.
- Chính vì vậy, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu đề xuất các phương pháp bóc tách biển số xe sử dụng công nghệ xử lý ảnh” làm đề tài tốt nghiệp.
- Lịch sử nghiên cứu Các phương pháp xử lý ảnh bắt đầu từ các ứng dụng chính: Nâng cao chất lượng ảnh và phân tích ảnh.
- Điều này có thể giải thích được vì sau thế chiến thứ hai, máy tính phát triển nhanh tạo điều kiện cho quá trình xử lý ảnh sô thuận lợi.
- Năm 1964, máy tính đã có khả năng xử lý và nâng cao chất lượng ảnh từ mặt trăng và vệ tinh Ranger 7 của Mỹ bao gồm: làm nổi đường biên, lưu ảnh.
- Từ năm 1964 đến nay, các phương tiện xử lý, nâng cao chất lượng, nhận dạng ảnh phát triển không ngừng.
- Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 12 Trang: Ngày nay, công nghệ phát triển mạnh mẽ, các thiết bị di động trở nên phổ biến với các camera nhỏ nhưng chất lượng ảnh cao, trở thành mảnh đất màu mỡ cho xử lý ảnh phát triển.
- Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Luận văn này trình bày việc nghiên cứu và cải tiến phương pháp dò biên Canny ứng dụng vào quá trình trích chọn đặc trưng của ký tự biển số xe, nhằm nâng cao tỉ lệ trích xuất nhận dạng ký tự trên biển số.
- Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các phương pháp làm nổi biên như Canny, Sobel, các phép biến đổi ảnh, biến đổi hình thái học, lọc nhiễu, làm mịn,… ứng dụng cho công nghệ nhận dạng biển số xe ở Việt Nam.
- Phạm vi nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu, cải tiến và đưa ra các phương pháp trích xuất các ký tự trên biển số xe ô tô ở Việt Nam bằng việc cải tiến một bộ lọc ảnh tìm biên có sẵn, cụ thể là bộ lọc Canny.
- Mục tiêu của đề tài - Cải tiến bộ lọc Canny, ứng dụng vào nhị phân ảnh phân tách ký tự trên biển số xe với màu nền của biển số.
- Nhận dạng được cả biển số loại một dòng và hai dòng - Bộ lọc sau khi cải tiến ứng dụng được với cả biển trắng, biển xanh và biển đỏ Phương pháp nghiên cứu Như trình bày trong luận văn, thì phương pháp nghiên cứu của tác giả là tiến hành việc nghiên cứu lý thuyết về các phép biển đổi ảnh, các bộ lọc làm nổi biên, đặc biệt là các bộ lọc Canny, Sobel.
- Từ những quy định về tính chất của biển số xe ở Việt Nam, các thông số kích thước, màu sắc và, làm cơ sở cho việc thiết kế các thuật toán, tính toán tham số vào cho các bộ lọc nhằm mục đích nhị phân ảnh biển số xe với màu nền và màu kí tự được phân tách chính xác.
- Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 13 Trang: Nội dung của luận văn Phần nội dung của luận văn gồm 6 chương sau: Chương 1: Giới thiệu về xử lý ảnh Chương 2: Các bộ lọc làm nổi biên Chương 3: Cải tiến bộ lọc Canny Chương 4: Một số phương pháp nhận dạng biển số xe Chương 5: Ứng dụng bộ lọc Canny cải tiến trong ANPR Chương 6: Kết quả và đánh giá Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 14 Trang: GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ ẢNH Lịch sử phát triển của xử lý ảnh Quá trình xử lý ảnh Thu nhận ảnh Tiền xử lý ảnh Phân đoạn ảnhBiểu diễn và mô tảNhận dạng và nội suyCơ sở tri thức Hình 1-1 Quá trình xử lý ảnh cơ bản [14] Quá trình xử lý ảnh gồm các bước: +Thu nhận ảnh: có thể nhận qua camera màu hoặc đen trắng, đây là loại ảnh tương tự.
- +Tiền xử lý: sau bộ phận thu nhận ảnh, ảnh có thể bị nhiễu hoặc độ tương phản thấp nên cần đưa vào bộ tiền xử lý để nâng cao chất lượng ảnh.
- +Nhận dạng và nội suy: là quá trình phân loại vật thể dựa trên các cơ sở mô tả vật thể và nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh và quá trình này thu được bằng cách so sánh mẫu đã được lưu từ trước +Cơ sở tri thức: các quá trình xử lý liệt kê trong hình thức xử lý ảnh được thực hiện dưới sự giám sát và thực hiện trên cơ sở các kiến thức về lĩnh vực xử lý ảnh.
- Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 15 Trang: Ảnh số Điểm ảnh Ảnh tự nhiên là ảnh liên tục về không gian và độ sáng.
- Một bức ảnh nhị phân thì chỉ có 2 màu (đen hoặc trắng), ảnh xảm thì thường có 256 mức khác nhau từ đen tới trắng trong khi ảnh màu thì phụ thuộc vào dải màu Luận Văn Tốt Nghiệp Lê Anh Duy Kỹ thuật Viễn thông 16 Trang: sử dụng

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt