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                    ...
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,...
f (0,0 )           f (0,1)       ...       f (0, M − 1)                                 f (1,0 )          f (1,1)       .....
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 ...
.nh tham chi u                       C p nh t        .nh d li u vào                 Phát hi n và tách xe                  ...
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...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

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

415 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
415
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
5
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

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

  1. 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 $ng trình máy tính hoàn ch(nh, k t qu th nghi m b %c ) u trên ng ph Hà N i cho th y trong i u ki n bình th ng ban ngày có 90%-95% s l ng xe c phát hi n và m, v n t c c a dòng xe c*ng tính c v%i chính xác 90%-93% tu+ thu c vào i u ki n môi tr ng.1. ,t v nTrong gi i quy t bài toán qu n lý, i u hành và i u khi n giao thông không th thi u c vai trò thông tin v l u l ng và t c dòng xe. có c nh ng thông tin này các n c trên th gi i ã s d ng nhi u lo i c m bi n nh c m bi n áp l c, vòng t ,quang,... và g n ây s d ng công ngh x lý nh camera. Công ngh này có u i mch có linh ho t cao, không ph i can thi p nhi u và ch u nh ng nh h ng liên quanc a c s h t ng ng sá, c ng ng m,... áng ti c là Vi t Nam, do c i m dònggiao thông a ph ng ti n không ch y thành làn xe v i giãn cách rõ ràng trên ng,nên h u nh không áp d ng c b t k m t lo i c m bi n nào nói trên (tr nh ngtr ng h p c bi t nh t i các tr m thu phí,...). Các ph n m m m xe qua x lý nhc a các n c tiên ti n trên th gi i c ng không áp d ng c Vi t Nam vì lý do này. 41
  2. 2. Trong bài báo này a ra m t gi i pháp k! thu t x lý nh m i, cho phép m ra tri nl n v"ng u tiên có thi t b o, m xe Vi t Nam, tháo g# hàng lo t các v n qu nlý, i u hành giao thông có liên quan.$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. 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. 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. 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. 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

×