Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung đề tài: Luận văn trình bày các thuật toán xử lý ảnh cơ bản để xử lý thông tin biển báo giao thông, viết lại các hàm xử lý ảnh và mô phỏng trên máy tính. Sau đó, chương trình được ứng dụng trên vi điều khiển. Đánh giá khả năng áp dụng vào thực tế bằng mô hình xe tự động.Các bước thực hiệnTìm hiểu tổng quan, các nghiên cứu có liên quan đến đề tài. Lựa chọn và xây dựng mô hình phù hợp với đề tài. Tìm hiểu các kiến thức phần cứng: vi điều khiển ARM M4, camera. Lập trình và mô phỏng hệ thống trên máy tính giai đoạn 1: tiền xửlý và nhận diện ảnh, kết nối camera OV7670, OV9655 với STM32F4 Discovery. Lập trình và mô phỏng hệ thống trên máy tính giai đoạn 2: nhận diện và phân loại biển báo giao thông, tìm hiểu về mạng nơron, lập trình trên vi điều khiển giai đoạn 1, tìm hiểu mạng CAN. Huấn luyện mạng nơron để có được kết quả tốt, lập trình trên vi điều khiển giai đoạn 2.Ứng dụng vào mô hình thực tế.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG NGUYỄN MINH HÙNG – 41001324 TRẦN TRUNG TIẾN – 41003388 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NHẬN DIỆN BIỂN BÁO GIAO THÔNG DÙNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH TRÊN NỀN VI ĐIỀU KHIỂN KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ThS. NGUYỄN ĐỨC HOÀNG TP. HỒ CHÍ MINH, 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP. HCM, ngày….tháng… năm…… NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tên luận văn: NHẬN DIỆN BIỂN BÁO GIAO THÔNG DÙNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH TRÊN NỀN VI ĐIỀU KHIỂN Nhóm Sinh viên thực hiện: Cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Minh Hùng 41001324 ThS. Nguyễn Đức Hoàng Trần Trung Tiến 41003388 ThS. Nguyễn Đức Hoàng Đánh giá Luận văn 1. Về cuốn báo cáo: Số trang _______ Số chương _______ Số bảng số liệu _______ Số hình vẽ _______ Số tài liệu tham khảo _______ Sản phẩm _______ Một số nhận xét về hình thức cuốn báo cáo: 2. Về nội dung luận văn: 3. Về tính ứng dụng: 4. Về thái độ làm việc của sinh viên: Đánh giá chung: Luận văn đạt/không đạt yêu cầu của một luận văn tốt nghiệp kỹ sư, xếp loại Giỏi/ Khá/ Trung bình Điểm từng sinh viên: Nguyễn Minh Hùng:……… /10 Trần Trung Tiến:……… /10 Người nhận xét (Ký tên và ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP. HCM, ngày….tháng… năm…… NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Tên luận văn: NHẬN DIỆN BIỂN BÁO GIAO THÔNG DÙNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH TRÊN NỀN VI ĐIỀU KHIỂN Nhóm Sinh viên thực hiện: Cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Minh Hùng 41001324 ThS. Nguyễn Đức Hoàng Trần Trung Tiến 41003388 ThS. Nguyễn Đức Hoàng Đánh giá Luận văn 1. Về cuốn báo cáo: Số trang _______ Số chương _______ Số bảng số liệu _______ Số hình vẽ _______ Số tài liệu tham khảo _______ Sản phẩm _______ Một số nhận xét về hình thức cuốn báo cáo: 2. Về nội dung luận văn: 3. Về tính ứng dụng: 4. Về thái độ làm việc của sinh viên: Đánh giá chung: Luận văn đạt/không đạt yêu cầu của một luận văn tốt nghiệp kỹ sư, xếp loại Giỏi/ Khá/ Trung bình Điểm từng sinh viên: Nguyễn Minh Hùng:……… /10 Trần Trung Tiến:……… /10 Người nhận xét (Ký tên và ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP. HCM, ngày….tháng… năm…… ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT TÊN ĐỀ TÀI: NHẬN DIỆN BIỂN BÁO GIAO THÔNG DÙNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH TRÊN NỀN VI ĐIỀU KHIỂN Cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Hoàng Thời gian thực hiện: Từ ngày 1/9/2014 đến ngày 15/12/2014 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Hùng - 41001324 Trần Trung Tiến - 41003388 Nội dung đề tài: Luận văn trình bày các thuật toán xử lý ảnh cơ bản để xử lý thông tin biển báo giao thông, viết lại các hàm xử lý ảnh và mô phỏng trên máy tính. Sau đó, chương trình được ứng dụng trên vi điều khiển. Đánh giá khả năng áp dụng vào thực tế bằng mô hình xe tự động. Kế hoạch thực hiện: Từ 01/09 đến 30/09: Tìm hiểu tổng quan, các nghiên cứu có liên quan đến đề tài. Lựa chọn và xây dựng mô hình phù hợp với đề tài. Tìm hiểu các kiến thức phần cứng: vi điều khiển ARM M4, camera. Từ 01/10 đến 20/10: Lập trình và mô phỏng hệ thống trên máy tính giai đoạn 1: tiền xử lý và nhận diện ảnh, kết nối camera OV7670, OV9655 với STM32F4 Discovery. Từ 21/10 đến 10/11: Lập trình và mô phỏng hệ thống trên máy tính giai đoạn 2: nhận diện và phân loại biển báo giao thông, tìm hiểu về mạng nơron, lập trình trên vi điều khiển giai đoạn 1, tìm hiểu mạng CAN. Từ 11/11 đến 01/12: Huấn luyện mạng nơron để có được kết quả tốt, lập trình trên vi điều khiển giai đoạn 2. Từ 01/12 đến 19/12: Ứng dụng vào mô hình thực tế. Nguyễn Minh Hùng và Trần Trung Tiến thực hiện chung: Nghiên cứu dòng vi điều khiển ARM cortex M4, cụ thể là KIT STM32F4 Discovery, camera OV7670, camera OV9655, các phương thức truyền dữ liệu giữa chúng. Tìm hiểu các mô hình xử lý ảnh trên Matlab. Ứng dụng mô hình thực tế. Trần Trung Tiến phụ trách chính: Nghiên cứu các thuật toán xử lý ảnh: thuật toán chuyển đổi giữa các không gian màu, thuật toán chuyển từ ảnh xám sang ảnh trắng đen, thuật toán phân tách các đối tượng. Nghiên cứu thuật toán mạng nơron dùng cho việc nhận diện biển báo giao thông. Lập trình và mô phỏng trên máy tính hệ thống xử lý ảnh và nhận diện biển báo giao thông. Nguyễn Minh Hùng phụ trách chính: Nghiên cứu các ứng dụng và kết nối các ngoại vi của vi điều khiển. Lập trình trên vi điều khiển hệ thống xử lý ảnh và nhận dạng biển báo giao thông. Nghiên cứu phương thức truyền dữ liệu CAN. Nghiên cứu và vận hành xe bám tường và phát hiện, nhận diện biển báo giao thông Xác nhận của Cán bộ hướng dẫn TP. HCM, ngày….tháng … năm… Sinh viên DANH SÁCH HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp, thành lập theo Quyết định số …………………… ngày ………………… của Hiệu trưởng Trường Đại học Bách khoa TP.HCM. 1. …………………………………………. – Chủ tịch. 2. …………………………………………. – Thư ký. 3. …………………………………………. – Ủy viên. LỜI CẢM ƠN Qua nhiều tháng cùng thực hiện đề tài luận văn, các tác giả đã cùng làm việc nhóm và hợp tác với nhau. Điều đó chúng tôi có cái nhìn rõ ràng hơn về lĩnh vực kỹ thuật và rèn luyện thêm nhiều kỹ năng mềm. Chúng tôi xin chân thành cám ơn đến các thầy cô ở trường Đại Học Bách Khoa TPHCM, những người đã dạy bảo, chỉ dẫn chúng tôi trong 5 năm qua. Xin cảm ơn thầy Nguyễn Đức Hoàng, giảng viên hướng dẫn đề tài cho chúng tôi trong 3 học kì liên tiếp, người đã định hướng và nhiệt tình giúp đỡ cho chúng tôi khi thực hiện đề tài này. Tác giả chân thành cám ơn kỹ sư Lâm Quốc Hưng đã chia sẽ những kinh nghiệm và có những nhận xét hữu ích. Xin cảm ơn câu lạc bộ Pay It Forward và bạn Trần Minh Tâm đã hỗ trợ những lúc cần thiết trong suốt quá trình làm luận văn. Xin gửi lời cám ơn đến gia đình và người thân luôn động viên chúng tôi, giúp đỡ về mặt tài chính và tinh thần. Chúng tôi xin cảm ơn các bạn trong bộ môn Điều Khiển Tự Động, quan tâm chia sẻ và giúp đỡ chúng tôi trong những lúc khó khăn nhất. TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2014 NGUYỄN MINH HÙNG TRẦN TRUNG TIÊN [...]... nhận nhận diện đúng đối với từng biển báo 75 TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn nghiên cứu bài toán nhận diện biển báo giao thông bằng vi điều khiển bao gồm cả phần cứng và phần mềm Tác giả trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu về ứng dụng nhận diện biển báo giao thông, các đặc trưng của biển báo giao thông Vi t Nam, các thuật toán xử lý ảnh cơ bản có liên quan trực tiếp để xử lý thông tin biển báo giao. .. toán xử lý ảnh cơ bản, tìm hiểu nguồn gốc, nguyên lý của các thuật toán đó, làm cơ sở cho vi c vi t lại các hàm xử lý ảnh đó, mô phỏng trên Matlab (phiên bản 2013a) và bằng ngôn ngữ lập trình C cho vi xử lý 5 2.2 Hệ thống biển báo giao thông ở Vi t Nam Gồm có 5 nhóm chính: biển báo cấm, biển báo nguy hiểm, biển báo chỉ dẫn, biển báo hiệu lệnh và biển báo phụ Biển báo cấm: có dạng hình tròn, có vi n... dựa trên ba hướng chính: Nhận diện biển báo giao thông dựa trên màu sắc: Thuật toán dựa trên màu đặc trưng của biển báo để xác định vùng chứa biển báo [3,7] Nhận diện biển báo giao thông dựa trên hình dạng: Dựa vào vi c phát hiện cạnh của các đối tượng để tìm ra các vùng tiềm năng và phân tích các đặc điểm về hình dạng để phát hiện đúng biển báo giao thông [8] Hướng thứ ba là kết hợp nhận diện biển báo. .. ngày nay Xử lý ảnh để nhận diện biển báo giao thông đã được nghiên cứu áp dụng từ rất lâu, tuy nhiên vi c thực thi trên vi xử lý là một hướng đi mới, chưa được triển khai nhiều ở Vi t Nam cũng như trên thế giới 1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn Mục tiêu chung của luận văn là tiến tới thực thi một hệ thống xử lý ảnh đơn giản trên vi điều khiển, cụ thể là ứng dụng nhận diện biển báo giao thông Qua... rãi trong nền công nghiệp ô tô Thực thi hệ thống nhận diện biển báo giao thông trên vi điều khiển 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu các thuật toán liên quan dùng cho vi c phát hiện và nhận dạng biển báo giao thông, cụ thể là thuật toán chuyển đổi giữa các không gian màu, thuật toán chuyển từ ảnh màu sang ảnh xám, thuật toán chuyển từ ảnh xám 2 sang ảnh binary dùng phương... tài nhận diện biển báo giao thông có những nghiên cứu đầu tiên vào năm 1984 với mục đích là phát hiện ra các loại biển báo dùng thị giác máy tính.Vấn đề xử lý ảnh nhận diện biển báo giao thông đang có những bước tiến trong những năm gần đây Minh chứng cho điều này là ngày càng nhiều các nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới ra đời, cũng như vi c ứng dụng các công nghệ mới về xử lý ảnh lên ôtô... 67 CHƯƠNG 5: ÁP DỤNG THUẬT TOÁN XỬ LÝ ẢNH TRÊN KIT STM32F4 DISCOVERY 69 5.1 Thuật toán tổng quát: 69 5.2 Thuật toán xử lý ảnh trên KIT Vi xử lý .70 5.3 Quá trình xử lý ảnh và kết quả thu được .72 5.3.1 Tiền xử lý ảnh 72 5.3.2 Tách ảnh thành những phần khác nhau .74 5.3.3 Nhận dạng ảnh bằng giải thuật mạng nơron 75 CHƯƠNG 6: TỔNG KẾT ... Otsu, thuật toán phát hiện và tách các đối tượng, thuật toán nhận diện đối tượng dùng mạng nơron Về phần cứng: thuật toán tập trung vào camera OV9655, KIT STM32F4 Discovery, KIT TIVA Về phạm vi nhận diện biển báo giao thông, tác giả tập trung vào ba biển báo sau: biển báo cấm đi ngược chiều, biển báo cấm rẽ trái, biển báo giao nhau với đường ưu tiên 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan Đề tài nhận. .. cập ở trên, luận văn dùng vi điều khiển để xử lý ảnh và tự lập trình lại các hàm xử lý ảnh Hình ảnh được nhận về từ camera OV9655, truyền đến KIT STM32F4 Discovery, tại đây dữ liệu được xử lý, nhận diện và phân loại biển báo, sau đó kết quả được truyền thông qua mạng CAN đến KIT Tiva C để điều khiển xe Camera OV9655 DMCI I2C STM32F4 Discovery CAN Tiva Xe Hình 2.6 Sơ đồ tổng quát của hệ thống Vi c sử... vấn đề ảnh hưởng của ánh sáng, điều kiện thời tiết, hay phục hồi ảnh bị ảnh hưởng bởi bóng râm để nhận biết được biển báo Họ cũng phân tích rất sâu các kỹ thuật nhận diện và cho kết quả chính xác cao Vi c dùng vi điều khiển xử lý ảnh là một vấn đề thách thức nên tác giả không ứng dụng các thuật toán quá phức tạp hay phát triển các thuật toán mới có tính đột phá cao mà chỉ tập trung phân tích các thuật . báo giao thông bằng vi điều khiển bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Tác giả trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu về ứng dụng nhận diện biển báo giao thông, các đặc trưng của biển báo giao. CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP. HCM, ngày….tháng… năm…… NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Tên luận văn: NHẬN DIỆN BIỂN BÁO GIAO THÔNG DÙNG KỸ THUẬT. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP. HCM, ngày….tháng… năm…… ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT TÊN ĐỀ TÀI: NHẬN DIỆN BIỂN BÁO GIAO THÔNG DÙNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH TRÊN NỀN