Nghiên cứu ứng dụng nhận dạng biển số xe ô tô phục vụ phòng chống dịch covid-19

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG

NGUYỄN QUỐC LONG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE

Ô TÔ PHỤC VỤ PHÒNG CHỐNG DỊCH COVID- 19

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGÀNH HỆ THỐNG THÔNG TIN

Đà Nẵng, năm 2022

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG

NGUYỄN QUỐC LONG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE

Ô TÔ PHỤC VỤ PHÒNG CHỐNG DỊCH COVID- 19

Chuyên ngành : Hệ thống thông tin.

Mã ngành : 84.80.104

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:

TS. Nguyễn Trần Quốc Vinh

Đà Nẵng, năm 2022

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC .........................................................................................................i

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU..............................................................................iii

DANH MỤC BẢNG.......................................................................................vii

DANH MỤC HÌNH.......................................................................................viii

MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1

1. Lý do chọn đề tài............................................................................................ 1

2. Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................... 1

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................... 2

4. Phương pháp nghiên cứu................................................................................ 2

5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ............................................................................ 2

6. Kết quả dự kiến .............................................................................................. 2

7. Kết cấu của luận văn ...................................................................................... 3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE .. 4

1.1. Khái quát về xử lý ảnh và bài toán nhận dạng.............................................. 4

1.2. Tổng quan về nhận dạng.............................................................................. 4

1.2.1. Định nghĩa về bài toán nhận dạng:........................................................... 4

1.2.2. Khái niệm nhận dạng biển số xe ............................................................... 6

1.3. Khái niệm biển số xe ................................................................................... 7

1.4. Một số hướng giải quyết của bài toán. ....................................................... 13

1.4.1. Hướng tiếp cận phát triển vùng. ............................................................. 13

1.4.2. Hướng tiếp cận dò biên và biến đổi Hough............................................. 13

1.4.3. Phân ngưỡng và tím vùng đối tượng (hướng tiếp cận của luận văn)....... 14

1.5. Phát hiện vùng chứa biển số xe.................................................................. 14

1.5.1. Một số khái niệm cơ bản......................................................................... 14

1.5.2. Biên và các phương pháp phát hiện biên ................................................ 16

1.5.3. Phát hiện vùng chứa biển số xe .............................................................. 19

1.6. Hướng giải quyết bài toán và mạng nơron nhân tạo................................... 24

1.6.1. Mạng nơron tích chập ............................................................................ 27

ii

1.6.2. Phạm vi nghiên cứu và hướng giải quyết bài toán. ................................. 32

Kết Chương 1................................................................................................... 34

CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE PHỤC VỤ PHÒNG

CHỐNG DỊCH COVID-19 .............................................................................. 35

2.1. COVID – 19.............................................................................................. 35

2.1.1. Sơ lược về đại dịch và diễn biến COVID – 19......................................... 35

2.1.2 Giải Pháp Covid-19 Tại Việt Nam........................................................... 41

2.2. Bài toán nhận dạng ký tự trong biển số...................................................... 47

2.2.1. Tổng quan về nhận dạng......................................................................... 47

2.2.2. Phương pháp nhận dạng ký tự trong biển số xe ...................................... 49

2.3. Thư viện OpenCV ..................................................................................... 49

Kết Chương 2................................................................................................... 52

CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI TOÁN. 53

3.1. Mô tả bài toán và mô hình thực hiện.......................................................... 53

3.1.1. Phát biểu bằng lời .................................................................................. 53

3.1.2. Mô hình nhận dạng biển số xe đề xuất.................................................... 53

3.1.3. Mô hình bài toán .................................................................................... 54

3.2. Các quá trình xử lý trong hệ thống ............................................................ 54

3.2.1. Xử lý hình ảnh. ....................................................................................... 54

3.2.2. Demo code xử lý ảnh .............................................................................. 57

3.2.3. Hệ thống website xử lý............................................................................ 58

3.2.4. Xử lý bài toán bài toán nhận dạng.......................................................... 66

3.3. Hướng phát triển của bài toán nhận dạng biển số xe.................................. 68

3.3.1. Nhận xét ................................................................................................. 68

3.3.2. Hướng phát triển và đề xuất ý kiến ......................................................... 68

KẾT CHƯƠNG 3............................................................................................. 71

KẾT LUẬN...................................................................................................... 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 73

iii

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE

Ô TÔ PHỤC VỤ PHÒNG CHỐNG DỊCH COVID- 19

Ngành : Công Nghệ Thông Tin

Họ và tên học viên : Nguyễn Quốc Long

Người hướng dẫn khoa học : TS. Nguyễn Trần Quốc Vinh

Cơ sở đào tạo : Trường đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng

A Study on the Application of License Plate Recognition to Assist

in the Fight Against against COVID-19.

Tóm tắt:

Đại dịch COVID-19 đã và đang tiếp tục là một thách thức đặc biệt không chỉ với

riêng Việt Nam và đối với toàn nhân loại. Nó đã và đang đe dọa nghiêm trọng

an toàn và sức khỏe của nhân dân ta. Hiện nay chính phủ đã đưa ra giải pháp

khống chế cũng như theo dõi các hoạt động trái phép nhằm lấy lan bệnh dịch

bằng mã QR CODE. Nằm trong thực trạng chung về phát triển công nghệ thông

tin trong việc kiểm soát đại dịch Covid-19 nhằm tăng cường khả năng giám sát,

truy vết và giảm tải nhân lực trong tuyến đầu chống dịch là một việc làm vô

cùng cần thiết hiện nay. Nên học viên đã đã chọn lĩnh vực ứng dụng của máy

tính kết hợp công nghệ để tiến hành giám sát và truy vết. Học viên đã chọn 2

thuận toán toán phát hiện biên và mã kí tự bằng thư viện OpenCV. Thuật toán

phát hiện biên và khoanh vùng biển số xe là dung 1 thư viện trong Python, công

dụng là phát hiện ra biển số xe khi xe đến gần. Tuy nhiện thuật toán này cần độ

chính xác cao về mặt hình ảnh. Cần hình ảnh rõ và biên của biển số xe phù hợp

với dữ liệu của thư viện. Thư viện OpenCV là một bộ thư viện mở của Python.

OpenCV được thiết kế để tính toán hiệu quả và với sự tập trung nhiều vào các

ứng dụng thời gian thực. Được viết bằng tối ưu hóa C/C++, thư viện có thể tận

dụng lợi thế của xử lý đa lõi. Trong luận văn này, học viên chọn môi trường cài

iv

đặt và xử lý hình ảnh tại máy tính Local và xử lý thông tin đăng kí biển số của

xe ô tô tại website trực tuyến. Qua kết quả thử nghiệm, mô hình chạy thử

nghiêm có độ chính xác cao. Hầu như sẽ nhận diện được tất cả các biển số xe

khi quét qua. Một số xe đi quá nhanh hoặc hình ảnh không rõ sẽ khó có thể nhận

diện chính xác được số trên biển số xe. Hướng phát triển của nghiên cứu là tiếp

tục cải tiến thêm về nhận diện biển số xe trên đường cao tốc. Bên cạnh đó, học

viên tiếp tục tìm hiểu thêm các thuật toán học máy khác cũng như xem xét bổ

sung các thư viện nhận diện nhằm làm cho độ chính xác của việc nhận diện trở

nên dễ dàng hơn.

Từ khóa: Học khoanh vùng, Học có giám sát, OpenCV, Nhận diện biển số xe..

Xác nhận của giảng viên hướng dẫn Người thực hiện đề tài

v

Name of thesis:

A Study on the Application of License Plate Recognition to Assist

in the Fight Against against COVID-19.

Major : Information System

Full name of Master student : Nguyen Quoc Long

Supervisors : Dr. Nguyen Tran Quoc Vinh

Training institution : University of Education – University of Da

Nang

Abstract:

The COVID-19 pandemic has been and continues to be a special challenge not

only for Vietnam but also for all of humanity. It has been and is seriously

threatening the safety and health of our people. Currently, the government has

come up with a solution to control and monitor illegal activities to spread the

disease by QR code. Being in the general situation of developing information

technology in controlling the Covid-19 pandemic in order to strengthen the

ability to monitor, trace and reduce the human load in the frontline against the

epidemic is an extremely necessary job today. now. Therefore, students have

chosen the application area of computers and technology to conduct monitoring

and tracing. Students chose 2 algorithms for edge detection and character

encoding using OpenCV library. The algorithm for detecting and zoning license

plates is using a library in Python, the use of which is to detect license plates

when the vehicle is approaching. However, this algorithm needs high image

accuracy. Need a clear image and the border of the license plate is consistent

with the library's data. The OpenCV library is an open set of Python libraries.

OpenCV is designed for efficient computing and with a heavy focus on real-time

applications. Written with optimized C/C++, the library can take advantage of

multi-core processing. In this thesis, students choose the environment to install

and process images at the Local computer and process the registration

information of car license plates at the online website. Through the test results,

the test model has high accuracy. Almost all license plates will be recognized

vi

when scanned. Some cars go too fast or the image is not clear, it will be difficult

to accurately identify the number on the license plate. The development

direction of the research is to further improve the license plate recognition on

the highway. In addition, students continue to learn other machine learning

algorithms as well as consider adding recognition libraries to make recognition

accuracy easier.

Keywords: Zoning learning, Supervised learning, OpenCV, License plate

recognition..

Supervior’s confirmation Student

vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Một số hàm truyền thông dụng ......................................................................26