Đồ Án Tốt Nghiệp 1 Khoa Công Nghệ Thông Tin
SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 7
CHƯƠNG 1. Tổng quan về nhận dạng. ................................................................... 8
1.1 - Tính chất và sự cần thiết của bài toán nhận dang. ................................................ 8
1.1.1 Tính chất ...................................................................................................... 8
1.1.2 Sự cần thiết. ................................................................................................. 8
1.2 - Không gian biểu diễn đối tượng, không gian diễn dịch. .................................... 10
1.2.1 Không gian biểu diễn đối tượng ................................................................ 10
1.2.2 Không gian diễn dịch. ................................................................................ 10
1.3 - Mô hình và bản chất của quá trình nhận dạng. ................................................... 11
1.3.1 Mô hình. ..................................................................................................... 11
1.3.2 Bản chất của quá trình nhận dạng. ............................................................. 12
CHƯƠNG 2. Xử lý ảnh và openCV ...................................................................... 15
2.1 - Xử lý nhị phân .................................................................................................... 16
2.2 - Giảm nhiễu. ........................................................................................................ 18
2.2.1 Bộ lọc hộp thông thường (Normalized Box filter). ................................... 19
2.2.2 Bộ lọc gaussian (Gaussian Filter). ............................................................. 20
2.2.3 Bộ lọc Median (Median Filter): ................................................................. 21
2.2.4 Bộ lọc song phương (Bilateral filter). ........................................................ 22
2.2.5 Filter2D ...................................................................................................... 23
2.3 - Biên và các phương pháp tìm biên. .................................................................... 24
2.3.1 Khái niệm về biên: ..................................................................................... 24
2.3.2 Phương pháp Gradient. .............................................................................. 24
2.3.3 Toán tử la bàn. ........................................................................................... 29
2.3.4 Laplace. ...................................................................................................... 31
2.3.5 Tách sườn ảnh theo Canny. ....................................................................... 33
Đồ Án Tốt Nghiệp 2 Khoa Công Nghệ Thông Tin
SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
2.4 - Biến đổi Hough .................................................................................................. 35
2.5 - Một số hàm cơ bản trong thư viện OpenCV ...................................................... 41
2.5.1 Tải một ảnh và hiển thị ảnh. ...................................................................... 41
2.5.2 Chuyển ảnh màu sang ảnh xám. ................................................................ 42
2.5.3 Tìm đối tượng bằng findContours ............................................................ 43
CHƯƠNG 3. Bài toán nhận dạng biển số xe. ....................................................... 45
3.1 - Khái niệm về nhận dạng biển số xe. ................................................................... 45
3.1.1 Khái niệm. .................................................................................................. 45
3.1.2 Ứng dụng. .................................................................................................. 47
3.1.3 Phân loại biển số xe. .................................................................................. 48
3.2 - Một số hướng giải quyết bài toán nhận dạng biển số xe. ................................... 52
3.2.1 Hướng tiếp cận phát triển vùng. ................................................................ 52
3.2.2 Hướng tiếp cận dò biên và biến đổi Hough. .............................................. 53
3.2.3 Phân ngưỡng và tím vùng đối tượng (hướng tiếp cận của đồ án). ............ 54
3.3 - Hướng giải quyết. ............................................................................................... 54
3.4 - Phát hiện vùng chứa biển số. .............................................................................. 56
3.4.1 Giai đoạn 1: Biến đối ảnh xám và lọc ảnh ................................................. 57
3.4.2 Giai đoạn 2: Tiến hành phân ngưỡng hoặc phát hiện biên. ....................... 57
3.4.3 Giai đoạn 3: Tìm đường bao đối đượng. ................................................... 58
3.4.4 Giai đoạn 4: Tách vùng biển số. ................................................................ 59
3.5 - Tách riêng từng ký tự ......................................................................................... 60
3.5.1 Giai đoạn 1: Tiến hành phân ngưỡng. ....................................................... 61
3.5.2 Giai đoạn 2: Tìm vùng đối tượng. ............................................................. 61
3.5.3 Giai đoạn 3: Tìm và tách vùng ký tự. ........................................................ 61
3.6 - Nhận dạng ký tự quang học ( mạng nơron) ........................................................ 61
3.6.1 Mô hình nơron nhân tạo ............................................................................. 62
3.6.2 Mạng nơron ................................................................................................ 63
Đồ Án Tốt Nghiệp 3 Khoa Công Nghệ Thông Tin
SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
3.6.3 Mạng Kohonen ........................................................................................... 66
3.6.4 Mạng nơron nhiều lớp lân truyền ngược sai số ......................................... 71
CHƯƠNG 4. Kết quả và hướng phát triển của bài toán nhận dạng biển số xe. .... 74
4.1 - Kết quả hướng giải quyết “phân ngưỡng và tìm đối tượng”. ............................. 74
4.1.1 Kết quả dùng với phương pháp tìm biên Canny kết hợp với tìm vùng đối
tượng. 75
4.1.2 Kết quả dùng với phương pháp phân ngưỡng kết hợp tìm vùng đối tượng
75
4.1.3 Kêt luận. ..................................................................................................... 76
4.2 - Hướng phát triển của bài toán nhận dạng biền số xe. ........................................ 82
4.2.1 Nhận xét. .................................................................................................... 82
4.2.2 Hướng phát triển của bài toán. ................................................................... 82
KẾT LUẬN. ........................................................................................................... 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 85
Phụ lục. ................................................................................................................... 86
Đồ Án Tốt Nghiệp 4 Khoa Công Nghệ Thông Tin
SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
Danh mục các hình vẽ
Hình 1.1 Nhận dạng vân tay trên máy ATM. .......................................................... 9
Hình 1.2 Phiên dịch viên Jibbigo ............................................................................ 9
Hình 1.3 Sơ đồ tổng quan một hệ nhận dạng. ....................................................... 14
Hình 2.1 Quá trình xử lý ảnh. ................................................................................ 15
Hình 2.2 Các bước cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh ............................................. 15
Hình 2.3 (a) ngưỡng 40,(b) ngưỡng 121 ............................................................... 16
Hình 2.4 Sử dụng bộ lọc hộp thông thường. ......................................................... 20
Hình 2.5 sử dụng bộ lọc Gaussian ......................................................................... 21
Hình 2.6 sử dụng bộ lọc Median ........................................................................... 22
Hình 2.7 sử dụng bộ lọc song phương ................................................................... 23
Hình 2.8 filter2D nhân thay đổi tăng dần từ trái qua phải. .................................... 24
Hình 2.9 Tìm biên bằng chức năng Sobel trong OpenCV .................................... 29
Hình 2.10 Mặt nạ 8 hướng theo Kirsh. .................................................................. 29
Hình 2.11 Tìm biên Laplace .................................................................................. 33
Hình 2.12 Tìm biên theo Canny ............................................................................ 35
Hình 2.13 Trục tọa độ đề các đi qua 2 điểm. ......................................................... 36
Hình 2.14 Trục tọa độ đề các................................................................................. 36
Hình 2.15 Hệ tọa độ cực. ....................................................................................... 37
Hình 2.16 Đường thẳngHough trong tọa độ cực. .................................................. 38
Hình 2.17 Kết hợp giữa HoughLines với HoughCircles ....................................... 40
Hình 2.18 Tìm thấy hình tròn trong mẫu có hình tròn. ......................................... 41
Hình 2.19 Tải một ảnh vào cửa sổ windows ......................................................... 42
Hình 2.20 Chuyển ảnh màu sang ảnh xám. ........................................................... 43
Hình 2.21 sử dụng findContours tìm đối tượng .................................................... 44
Hình 3.1 Hệ thống tự động nhận dạng biển số xe. ................................................ 46
Hình 3.2 Biển số mới. ............................................................................................ 52
Đồ Án Tốt Nghiệp 5 Khoa Công Nghệ Thông Tin
SV: Phạm Thế Tài – Lớp S11-50TH GVHD: Th.S Vũ Anh Dũng
Hình 3.3 Một số loại biển số xe thông dụng ......................................................... 54
Hình 3.4 (a) ảnh đầu vào (b) ảnh xử lý xám và lọc song phương. ........................ 57
Hình 3.5 ảnh sau khi tiến hành phân ngượng ........................................................ 58
Hình 3.6 Tìm đường bao các đối tượng ................................................................ 59
Hình 3.7 Sau khi lọc bằng dặc điểm biển số và cắt riêng vùng biển số ................ 60
Hình 3.8 Các ký tự được cắt sau khi tìm thấy vùng biển số .................................. 61
Hình 3.9 Mô hình nơron nhân tạo. ........................................................................ 62
Hình 3.10 Mạng nơron truyền thẳng và nhiều lớp. ............................................... 64
Hình 3.11 Mạng nơron hồi quy. ............................................................................ 64
Hình 3.12 Học tham số có giám sát. ...................................................................... 66
Hình 3.13 Lưới các nơron ..................................................................................... 67
Hình 3.14 Ánh xạ mặt cầu vào lưới nơron 15x15 ................................................. 71
Hình 3.15 Mạng nơron 2 lớp. ................................................................................ 72
Hình 4.1 Biển không nhận dạng được ................................................................... 77
Hình 4.2 Vùng biển số trong quá trình phân ngưỡng. ........................................... 80
Hình 4.3 Mức xám thấp làm vùng biển số bị mất trong quá trình phân ngưỡng .. 80
Hình 4.4 Những biển số không nhận đủ ký tự ...................................................... 82