Your SlideShare is downloading. ×
UNG DUNG CONG NGHE XU LY ANH THOI GIAN THUC TRONG BAI  TOAN TU DONG GIAM SAT GIAO THONG TAI VIET NAM
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×

Saving this for later?

Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime - even offline.

Text the download link to your phone

Standard text messaging rates apply

UNG DUNG CONG NGHE XU LY ANH THOI GIAN THUC TRONG BAI TOAN TU DONG GIAM SAT GIAO THONG TAI VIET NAM

194
views

Published on


0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
194
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
3
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. NG D NG CÔNG NGH X LÝ NH TH I GIAN TH C TRONG BÀI TOÁN T NG GIÁM SÁT GIAO THÔNG T I VI T NAM KS. Lê Qu c Anh, TS. Phan T ng Lai Trung tâm KHKT & CNQS PGS. TS. Lê Hùng Lân, ThS. Nguy n V n Ti m Tr ng H GTVT Hà N i Tóm t t Trong bài báo này chúng tôi trình bày nh ng k t qu kh quan trong vi c áp d ng công ngh x lý nh th i gian th c cho bài toán t ng giám sát giao thông t i Vi t Nam, c th c hi n trong khuôn kh tài KC-03-21. Tr ng tâm c a bài toán là m s l ng xe ô tô, xe máy trên ng ph trong m t kho ng th i gian nh t nh, tính v n t c trung bình c a dòng giao thông và tính chi u dài hàng i khi x y ra ách t c b!ng chu"i nh thu nh n c t# các camera trong th i gian th c. Trên c$ s$ phân tích các gi i thu t ã c áp d ng trong các h th ng t ng giám sát giao thông t i m t s n %c trên th gi%i, bài báo a ra gi i pháp c i ti n nâng cao chính xác, phù h p v%i i u ki n giao thông t i Vi t Nam. S n ph&m c a quá trình nghiên cu là m t h th ng ch $ng trình máy tính hoàn ch(nh, k t qu th nghi m b %c ) u trên ng ph Hà N i cho th y trong i u ki n bình th ng ban ngày có 90%-95% s l ng xe c phát hi n và m, v n t c c a dòng xe c*ng tính c v%i chính xác 90%-93% tu+ thu c vào i u ki n môi tr ng.1. ,t v nTrong gi i quy t bài toán qu n lý, i u hành và i u khi n giao thông không th thi u c vai trò thông tin v l u l ng và t c dòng xe. có c nh ng thông tin này các n c trên th gi i ã s d ng nhi u lo i c m bi n nh c m bi n áp l c, vòng t ,quang,... và g n ây s d ng công ngh x lý nh camera. Công ngh này có u i mch có linh ho t cao, không ph i can thi p nhi u và ch u nh ng nh h ng liên quanc a c s h t ng ng sá, c ng ng m,... áng ti c là Vi t Nam, do c i m dònggiao thông a ph ng ti n không ch y thành làn xe v i giãn cách rõ ràng trên ng,nên h u nh không áp d ng c b t k m t lo i c m bi n nào nói trên (tr nh ngtr ng h p c bi t nh t i các tr m thu phí,...). Các ph n m m m xe qua x lý nhc a các n c tiên ti n trên th gi i c ng không áp d ng c Vi t Nam vì lý do này. 41
  • 2. Trong bài báo này a ra m t gi i pháp k! thu t x lý nh m i, cho phép m ra tri nl n v"ng u tiên có thi t b o, m xe Vi t Nam, tháo g# hàng lo t các v n qu nlý, i u hành giao thông có liên quan.$ng d ng công ngh x lý nh th i gian th c trong giám sát giao thông là d a vào sh tr tính toán c a máy tính th c hi n các thu t toán x lý nh trích l"c ra các thôngtin c n thi t t chu i các nh giao thông thu c b i camera. Các thông tin c ara và c p nh t liên t c th i gian th c s% h tr &c l c cho công tác qu n lý giao thôngnh s l ng xe c i trên ng, v n t c c a t ng xe, chi u dài hàng i khi x y ra ách Camera t&c, ho c cao h n n a là nh n d ng bi n s xe,... Mô hình chung c a h Chu i nh ã s hoá th ng giám sát giao thông bng công ngh x lý nh camera c Thu t toán x lý nh mình ho nh hình 1. M t h th ng giám sát giao thông nh v y s% bao g(m m t s các a ra thông tin b c x lý nh ti n x v giao thông lý nh, phát hi n i Hình 1. Mô hình h th ng giám sát giao thôngd a trên công ngh t ng trong vùng quan x lý nh sát c a camera, tách i t ng ra kh)i nh n n,nh n d ng i t ng và b&t bám i t ng. Mô hình chung c a bài toán có th cminh ho nh hình 2 Camera Chu i nh Ti n x lý nh Phát hi n it ng K t qu B&t bám it ng Nh n d ng Tách it ng Hình 2. S ( dòng mô t các ti n trình x lý c a h th ng2. Xây d ng h th ng x lý nh bng máy tính, tr c tiên ph i s hoá c b*c nh ó. S hoá các totrong m t ph+ng xy g"i là l y m,u nh và s hoá theo biên g"i là l ng t hoá m*cxám. Sau khi s hoá thì nh c cho d i d ng ma tr n (1). 42
  • 3. f (0,0 ) f (0,1) ... f (0, M − 1) f (1,0 ) f (1,1) ... f (1, M − 1) f ( x, y ) = . . ... . (1) . . ... . f ( N − 1,0 ) f ( N − 1,1) ... f ( N − 1, M − 1)trong ó: f(i,j) là giá tr m*c xám c a nh t i i m có to (i,j). M i ph n t c a f(x,y) c g"i là m t pixel.Lân c n c a m t pixel t i to (x,y) là các i m có to nh sau:(x,y-1); (x,y+1); (x-1,y); (x+1,y); (x-1,y-1); (x-1,y+1); (x+1,y-1); (x+1,y+1) (2)2.1. Ti n x lý nh ây là quá trình th c hi n u tiên c a h th ng. Giai o n này g(m các quá trình lo ib) nhi u và chuy n -i nh v d ng n gi n x lý và nâng cao chính xác cho cácgiai o n sau. .nh thu c t camera th ng là nh RGB 24 ho c RGB 32, ta mu nchuy n -i nó v d ng nh xám n gi n, công th*c chuy n -i nh sau: Giá tr m u = 0.299*R + 0.587*G + 0.114* B (3)Sau ó, nh c quét bng b l"c Median lo i b) nhi u theo công th*c: f(x,y) = Median{M[i,j], (i,j)∈ W} (4)trong ó W là các lân c n c a i m nh (x,y) nh nh ngh/a (2).2.2. Phát hi n và tách it ng ây là b c u tiên và là quan tr"ng nh t trong bài toán này, i t ng c phát hi nvà tách ra kh)i hình n n trong ti n trình x lý này s% là u vào cho các b c x lý ti ptheo. Có m t s ph ng pháp th c hi n ch*c n ng này v i các u, nh c i m khácnhau. Trong bài báo này, chúng tôi trình b y m t thu t toán c ánh giá là hi u qunh t, nó v a m b o vi c phát hi n và tách các i t ng m t cách y , chính xác,v a mb o c chi phí th i gian áp *ng th i gian th c, ngoài ra thu t toán nàycòn có u i m là t thích nghi c v i các thay -i c a i u ki n và ánh sáng môitr ng tác ng lên nh. Tuy nhiên, nó có m t h n ch ó là tr c khi th c hi n thu ttoán, ta ph i kh i t o nh tham chi u, là nh ban u c a hi n tr ng giao thông màkhông có i t ng xe nào trong ó. Thu t toán c a ra nh sau:G"i nh tham chi u t i th i i m t là Bt và Vt là m t nh nh phân ch*a các i t ng c phát hi n và tách ra. Giá tr Vt c tính nh sau: 0 if f t (i, j ) − Bt (i, j ) ≤ T Vt (i, j ) = (5) 1 otherwiseNh v y, n u nh d li u vào ft không có ch*a i t ng nào, thì nh tham chi u và nhd li u là trùng nhau, giá tr Vt bng 0. Còn n u trong nh d li u có ch*a i t ng, thìcác vùng nh ch*a i t ng s% có giá tr khác so v i nh tham chi u, và t i các v trí ógiá tr c a Vt bng 1 còn các v trí khác bng 0. Camera c coi là t c nh, tuy 43
  • 4. nhiên trên th c t nó luôn b rung ho c dao ng trong m t kho ng nh), ngoài ra hình nh thu c còn b thay -i b i s thay -i ánh sáng t nhiên và các i u ki n khác.Chính vì th mà trong phép tr tuy t i ta ph i cho thêm giá tr ng #ng T lo i trnhi u gây ra b i các nguyên nhân này. Và c ng chính vì môi tr ng luôn bi n -i mà nh tham chi u ph i c c p nh t liên t c m b o luôn (ng nh t v i hình n n c a nh d li u hi n t i. Công th*c c p nh t nh tham chi u nh sau: Bt +1 = (BtVt + (1 − Vt ) f t )(1 − α ) + Bt α (6)α là hng s có giá tr t 0-1.Nh v y các vùng c a nh d li u hi n t i mà không ch*a i t ng s% luôn cc pnh t tr l i nh tham chi u. Giá tr α s% cho bi t t0 l c p nh t nh tham chi u.2.3. Nh n d ng và b t bám it ngSau khi phát hi n và tách i t ng kh)i nh, ta thu c nh nh phân V ch0 ch*a các i t ng là các ph ng ti n giao thông ang xét. Nhi m v c a ph n này là nh n d ngt ng i t ng xem chúng là i t ng ôtô, xe máy hay là các i t ng khác, sau óth c hi n vi c b&t bám chúng. Trong ph n này chúng tôi s d ng ph ng pháp so sánhm ,u nh n d ng t ng i t ng. Ph ng pháp này s% so sánh i t ng v i m t sm,u cho tr c. i t ng s% c nh n d ng khi có s gi ng nh t v i m t trong cácm,u. M c tiêu c a bài toán là tính c v n t c c a t ng i t ng chuy n ng cùngm t s thông tin khác, vì v y th c ch t c a bài toán tr thành bài toán b&t bám nhi um c tiêu chuy n ng qua chu i nh thu nh n t camera. M i khi i t ng vào khunghình camera, ta b&t u phát hi n và bám theo nó cho t i khi nó ra kh)i khung hình.D a vào th i gian bám i t ng và chi u dài c a khung hình ta có th tính ra v n t cdi chuy n c a i t ng. có th b&t bám c i t ng, ta ph i g&n c m i liênk t gi a các i t ng trong d li u hi n t i v i các i t ng trong d li u tr c óhay nói cách khác là ph i nh n bi t c i t ng trong hai nh d li u liên ti p này cólà m t hay không. Các b c ti n hành thu t toán nh sau:B c 0: Kh i t o c s d li u r ng D mà s% ch*a các i t ng. M i i t ng s% c gán vào m t l p th c th g(m các thu c tính: v trí, hình dáng, kích th c, ch nglo i, t-ng th i gian b&t bám,...B c 1: Th c hi n trích l"c i t ng t d li u nh hi n th i.B c 2: V i m i i t ng thu c th c hi n so sánh v i các i t ng trong D:N u không trùng kh p, có ngh/a i t ng m i b&t u vào khung hình camera, v y l unó vào D cùng các thu c tính. N u tìm th y, có ngh/a nó v,n ang di chuy n trong t mhình camera, v y c p nh t l i các thu c tính c a nó trong D.B c 3: Nh ng i t ng còn l i trong D mà ch a c c p nh t d li u i u ó cóngh/a trong nh hi n t i không ch*a các i t ng này, v y n th i i m này nó ã rakh)i khung hình camera, ta có th a ra k t lu n v nó và xoá kh)i c s d li u D.B c 4: L p l i b c 1 cho d li u nh k ti p.Mô hình h th ng trong bài toán này nh hình 3. 44
  • 5. .nh tham chi u C p nh t .nh d li u vào Phát hi n và tách xe Hình 3. Mô hình h th ng t ng giám sát giao thông3. K t qu t cH th ng ch y th nghi m bao g(m 1 camera k! thu t s v i thông s 25 hình/giây, hm u RGB 24 và kích c# t ng nh là 320x240 pixel, 1 máy tính có c u hình Pentium(R)4 CPU 2.40GHz, RAM 128MB. Camera c n i ghép v i máy tính qua c-ng giao ti pUSB. D li u quay th c t m ts ng ph Hà N i và truy n vào máy tính. Hình 4minh ho giao di n c a ch ng trình và màn hình th hi n k t qu sau khi bóc tách các i t ng xe kh)i hình n n. Hình 4. Giao di n ch ng trình và k t qu c a bài toán t ng giám sát giao thôngSo sánh k t qu sau 20 phút th c hi n c a ch ng trình v i k t qu m th công choth y, s l ng xe ô tô và xe máy c b&t bám và m trong i u ki n ánh sáng t t là90%-95%, v i v n t c dòng xe là 90%-93%.4. K t lu nTrên ây ã trình bày m t s k t qu nghiên c*u ban u v bài toán x lý nh camerath i gian th c i v i v n t ng giám sát giao thông. K t qu thu c cho th yh ng nghiên c*u này hoàn toàn có th áp d ng th c t t i Vi t Nam. Th i gian ti ptheo chúng tôi s% ti p t c th nghi m s n ph1m v i các i u ki n khác nhau v ng 45
  • 6. sá, th i ti t, m t dòng xe,.. và hoàn ch0nh m t s v n khác nh nh n d ng ch nglo i xe, nh n d ng bi n s xe,...Tài li u tham kh o[1]. BELLE L. TSENG, CHING-YUNG LIN AND JOHN R.SMITH, (2002), Real-time Video Surveillance for Traffic Monitoring using Virtual Line Analysis, Proc. IEEE International Conference on Multimedia and Expos, Switzerland.[2]. CHRISTOPHER JOHN SETCHELL, (1997), Application of Computer Vision to Road-traffic Monitoring, PhD thesis in the Faculty of Engineering, Department of Electrical and Electronic Engineering, University of Bristol, UK.[3]. COHEN AND MEDIONI G., (1999), Detecting and tracking moving objects in video surveillance, IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition.[4]. CUCCHIARA R., PRATI A., VEZZANI R., (2004), Real Time Motion Segmentation From Moving Cameras, Real-Time Imaging, vol. 10,3,127-143.[5]. CUCCHIARA R., PRATI A., VEZZANI R., (June 16-22, 2003), Object Segmentation in Videos from Moving Camera with MRFs on Color and Motion Features, Proceedings of IEEE-CS Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (IEEE CVPR 2003), Madison, Wisconsin, USA, vol. 1, 405-410.[6]. CUCCHIARA R., GRANA C., PRATI A., (May 31, 2002), Detecting Moving Objects and their Shadows: an evaluation with the PET2002 dataset, Proceeding of Third IEEE International Workshop on Performance Evaluation of Tracking and Surveillance (PETS 2002) in conj. with ECCV 2002, Copenhagen, Denmark, 18-25.[7]. JOHN F.J, (1989), Traffic monitoring in Great Britain, Second International Conference on Road Traffic Monitoring, 1-4.[8]. KOREN C., SCHVAB J., (1989), Traffic survey system in Hungary, Second International Conference on Road Traffic Monitoring, 10-13.[9]. LEE S.C, (1989), Road Traffic Monitoring in Hong Kong, Second International Conference on Road Traffic Monitoring, 14-18. 46