Đồ Án Xác định vận tốc xe dựa vào camera giám sát

MỞ ĐẦUVới sự phát triển nhanh chóng của các loại máy móc hiện đại như máy ảnh số, máy quay số, máy vi tính, điện thoại đi động thì lượng thông tin con người thu được dưới dạng hình ảnh là khá lớn. Để lượng thông tin này trở nên có ích hơn con người cần có các thao tác để tiến hành xử lý nó và từ đó tạo điều kiện cho sự phát triển không ngừng của các kỹ thuật xử lý hình ảnh. Xử lý ảnh là một trong những công nghệ được ứng dụng rộng rãi hiện nay trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Không chỉ dừng lại ở việc xử lý những vết nhèo, tái chế và phục hồi các ảnh cũ, ngày nay công nghệ xử lý ảnh đã mang lại những tiến bộ vượt bậc như nhận dạng vân tay, nhận dạng khuôn mặt, nhận dạng đối tượng v.v khi nó kết hợp với lĩnh vực trí tuệ nhân tạo.
Bên cạnh đó, hệ thống camera quan sát ngày càng được sử dụng một cách rộng rãi với mục đích trợ giúp cảnh sát, người tham gia giao thông tại các điểm nút giao thông, từ đó phát hiện người vi phạm.
Hầm đường bộ ngày càng phổ biến ở nước ta, có vai trò lớn trong việc tích kiệm chi phí và an toàn cho người tham gia giao thông . Do đặc thù của hầm là ở dưới lòng đất nên việc quản lý xe qua lại rất khó khăn. Nên việc cảnh sát giao thông xử lý xe vi phạm trực tiếp ở trong hầm là không thể.
Vì vậy việc xác định vận tốc của xe dựa vào video đã ghi lại phục vụ cho việc xử lý và quản lý xe vi phạm tốc độ chậm tại hầm đường bộ là điều cần thiết. Đây là ý tưởng để em lựa chọn đề tài “ Xác định vận tốc xe dựa vào camera giám sát ” cho đồ án tốt nghiệp này.
Nội dung đồ án :gồm 4 chương, trình bày vấn đề xác định vận tốc xe trong hầm đường bộ dựa trên dữ liệu video thu được từ camera.
- Chương 1:Giới thiệu về video và camera giám sát
Chương này trình bày khái niệm và tín hiệu của video số, khái niệm, các tính năng chủ chốt của camera và ứng dụng của hệ thống camera quan sát vào thực tế.
- Chương 2: Phát hiện và theo vết đối tượng
Chương này trình bày hai phương pháp cơ bản để xác định đối tượng đó là trừ nền và opticalflow, và phương pháp theo vết đối tượng là phân mảnh vùng.
- Chương 3: Xác định vận tốc đối tượng chuyển động
Chương này sẽ tìm hiểu các công cụ hiệu chỉnh camera, chủ yếu là công cụ hiệu chỉnh camera, và phương pháp xác định vận tốc đối tượng.
- Chương 4:Kết quả mô phỏng xác định vân tốc xe máy
Đây là chương trọng tâm của đồ án, trình bày các bước cài đặt chương trình, chạy mô phỏng trong trình trên phần mềmMatlab và đánh giá ưu nhược điểm các phương pháp.
Note: Đồ án tốt nghiệp gồm các file ( Lý Thuyết + Tóm Tắt + Slide BV + Code )
- Phần phụ lục gồm có :
Mã nguồn chương trình cho phương pháp optical flow:Videopro_optical.m
Mã nguồn chương trình cho phương pháp trừ nền: Videopro_sub.m

MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VI
DANH MỤC BẢNG VII
DANH MỤC HÌNH VIII
MỞ ĐẦU IX
CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ VIDEO VÀ CAMERA GIÁM SÁT 1
1.1Giới thiệu chương 1
1.2Tổng quan về video số 1
1.2.1Khái niệm về Video. 1
1.2.2Tín hiệu Video số. 1
1.2.3Chuẩn Video số AVI 2
1.3Tổng quan về Camera số 2
1.3.1Khái niệm về camera số. 3
1.3.2Các tính năng chủ chốt của máy ảnh số. 3
1.3.3Phân loại camera. 4
1.3.4Hệ thống Camera quan sát 6
1.4Kết luận chương 9
CHƯƠNG 2:PHÁT HIỆN VÀ THEO VẾT ĐỐI TƯỢNG 10
2.1Giới thiệu chương 10
2.2Các phương pháp phát hiện đối tượng 10
2.2.1Tổng quan về phát hiện đối tượng. 10
2.2.2Phương pháp trừ nền. 10
2.2.2.1Tổng quan về trừ nền. 10
2.2.2.2Giải thuật Frame Difference. 11
2.2.2.3Giải thuật Running Gaussian Average. 13
2.2.2.4Giải thuật Codebook. 14
2.2.3Phương pháp ước lượng Opticalflow 18
2.2.3.1Tổng quan về ước lượng Opticalflow 18
2.2.3.2Thuật toán Opticalflow 18
2.3Theo vết đối tượng 20
2.3.1Tổng quan về theo vết đối tượng. 20
2.3.2Phương pháp phân mảnh vùng (Region Segmentation). 21
2.3.2.1Giới thiệu về Region. 21
2.3.2.2Phân mảnh dựa theo vùng(Region-Based Segmentation) 21
2.3.2.3Các hàm phân vùng trong matlab. 23
2.3.3Bộ lọc Kalman. 24
2.3.4Thuật toán theo vết Mean Shift 25
2.4Xây dựng thuật toán phát hiện và theo vết đối tượng chuyển động 25
2.5Kết luận chương 26
CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH VẬN TỐC ĐỐI TƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG 27
3.1Giới thiệu chương 27
3.2Hiệu chỉnh Camera để xác định vận tốc 27
3.2.1Tổng quan về hiệu chỉnh camera. 27
3.2.2Phân loại 28
3.2.3Các phương pháp hiệu chỉnh camera. 29
3.2.4Hiệu chỉnh Camera. 31
3.3Xây dụng thuật toán xác định vận tốc 36
3.3.1Giới thiệu. 36
3.3.2Phương pháp tính khoảng cách. 36
3.3.3Thuật toán xác định vận tốc của đối tượng chuyển dộng mục tiêu 37
3.4KẾT LUẬN CHƯƠNG 38
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG XÁC ĐỊNH VẬN TỐC XE MÁY 39
4.1Giới thiệu chương 39
4.2Lưu đồ thuật toán chương trình 39
4.3Cài đặt chương trình 40
4.3.1Yêu cầu hệ thống. 40
4.3.2Hiệu chỉnh Camera. 41
4.4Kết quả mô phỏng xác định vận tốc 46
4.5Kết luận chương 51
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
PHỤ LỤC 56