Đang tải... (xem toàn văn)
hệ thống soát vé tự động được thiết lập nhằm đáp ứng nhu cầu quản lý ngày càng cao của các nhà đầu tư khu du lịch, khu vui chơi, giải trí, nhà ga, sân bay, tàu điện ngầm,...Hệ thống quản lý chặt chẽ, mang lại hiệu quả cao cho nhà đầu tư.Để đọc các ký số trên vé chúng ta có thể sử dụng máy laser hoặc sử dụng máy tính để xử lý hình ảnh từ camera. Và để máy tính có thể đọc, phân tích được thông tin từ ký số thì cần phải tạo ra những phần mềm dành riêng cho chúng. Vậy nên vấn đề đặt ra là chúng ta sẽ sử dụng một ngôn ngữ lập trình thực hiện việc nhận dạng và đọc ký số.
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Đề tài: NHẬN DẠNG KÝ SỐ TRONG HỆ THỐNG SOÁT VÉ TỰ ĐỘNG GVHD : TS. NGUYỄN VĂN PHÚC SVTH : TRẦN THỊ MINH TRANG LÊ XUÂN THỌ TPHCM, 10/2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên nhóm sinh viên thực hiện xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn thầy Nguyễn Văn Phúc, người đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Thầy đã mở ra cho nhóm sinh viên thực hiện những vấn đề khoa học hướng nhóm thực hiện đề tài vào nghiên cứu các lĩnh vực hết sức thiết thực và vô cùng bổ ích, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi nhóm sinh viên thực hiện học tập và nghiên cứu. Nhóm sinh viên thực hiện đã học hỏi được rất nhiều ở Thầy phong cách làm việc, cũng như phương pháp nghiên cứu khoa học của Thầy… Nhóm luôn được Thầy cung cấp các tài liệu, các chỉ dẫn hết sức quý báu khi cần thiết trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Nhóm sinh viên thực hiện cũng xin thể hiện sự kính trọng và lòng biết ơn đến quý Thầy Cô trong khoa Điện – Điện Tử, những người đã trang bị cho nhóm rất nhiều kiến thức chuyên ngành, cũng như sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của quý Thầy Cô đối với nhóm sinh viên thực hiện trong suốt quá trình học tập. Nhân đây, nhóm sinh viên thực hiện xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố, mẹ và những người thân trong gia đình, cảm ơn những tình cảm và những lời động viên nhóm sinh viên thực hiện trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Nhóm sinh viên thực hiện cũng xin được cảm ơn tất cả anh chị, các bạn học, những người đã cung cấp và chia sẻ những tài liệu, thông tin quý báu trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu, hoàn thành luận văn này. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2015 Nhóm sinh viên thực hiện 2 Trần Thị Minh Trang Lê Xuân Thọ TÓM TẮT Ngày nay việc đầu tư cho các khu du lịch, khu vui chơi giải trí là hình thức kinh doanh mang lại nguồn thu không nhỏ cho các nhà đầu tư. Vấn đề liên quan trực tiếp đến lợi nhuận là việc quản lý soát vé sao cho hiệu quả. Với việc bán và soát vé dưới hình thức thủ công bằng vé giấy thông thường dễ gây thất thu đáng kể cho người đầu tư. Do đó mà hệ thống soát vé tự động được thiết lập nhằm đáp ứng nhu cầu quản lý ngày càng cao của các nhà đầu tư khu du lịch, khu vui chơi, giải trí, nhà ga sân bay, tàu điện ngầm, Hệ thống quản lý chặt chẽ, mang lại hiệu quả cao cho nhà đầu tư. Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, nhóm thực hiện đề tài sẽ tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện việc nhận dạng ký số trong hệ thống soát vé tự động. Để nhận dạng được các ký số thì việc lấy ảnh và tiền xử lý là bước nền tảng vì thế trong luận văn nhóm thực hiện sẽ quan tâm và làm rõ hơn về việc xử lý các ảnh đầu vào. Và sau đó sẽ đưa các ký số được xử lý vào nhận dạng bằng mạng Neural. Chương trình được mô phỏng trên phần mềm Matlab. Phương pháp nêu trên giúp chúng ta có thời gian xử lý nhanh, chính xác và hiệu quả trong việc nhận dạng và xử lý ký số. 3 MỤC LỤC 4 LIỆT KÊ HÌNH 5 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ngày nay, việc đầu tư cho các khu du lịch, khu vui chơi giải trí là hình thức kinh doanh mang lại nguồn thu không nhỏ cho các nhà đầu tư. Vấn đề liên quan trực tiếp đến lợi nhuận là việc quản lý soát vé sao cho hiệu quả. Với việc bán và soát vé dưới hình thức thủ công bằng vé giấy thông thường dễ gây thất thu đáng kể cho người đầu tư. Một số nguyên nhân dễ gây thất thoát như: - Nhân viên soát vé không thu vé (tiền) của người quen. - Vé xoay vòng để bán lại sau khi đã soát. - Người lớn sử dụng vé trẻ em. - Khách hàng đi từng tốp nhiều người và mua vé ít hơn số lượng người, khi qua cổng họ cố tình chen lấn qua cổng nhanh để gây khó khăn trong việc soát vé. - Với những đoàn khách đông người, việc đếm người không chính xác hay nhân viên bắt tay với trưởng đoàn để chấp nhận số lượng vé ít hơn số lượng người. Do đó mà hệ thống soát vé tự động được thiết lập nhằm đáp ứng nhu cầu quản lý ngày càng cao của các nhà đầu tư khu du lịch, khu vui chơi, giải trí, nhà ga, sân bay, tàu điện ngầm, Hệ thống quản lý chặt chẽ, mang lại hiệu quả cao cho nhà đầu tư. Để đọc các ký số trên vé chúng ta có thể sử dụng máy laser hoặc sử dụng máy tính để xử lý hình ảnh từ camera. Và để máy tính có thể đọc, phân tích được thông tin từ ký số thì cần phải tạo ra những phần mềm dành riêng cho chúng. Vậy nên vấn đề đặt ra là chúng ta sẽ sử dụng một ngôn ngữ lập trình thực hiện việc nhận dạng và đọc ký số. Ngày nay việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp, thuật toán dành riêng cho nhận dạng và đọc ký số đang được chú trọng và quan tâm. phương pháp xử lý riêng nhằm nâng cao độ chính xác và rút ngắn thời gian xử lý. Để áp dụng vào thực tiễn cuộc sống, trên thế giới đã có những luận án, báo cáo khoa học nghiên cứu, giải thích và thực hiện những vấn đề nêu trên. Theo thời gian, nhiều phần mềm 6 ứng dụng được giới thiệu rộng rãi, tuy nhiên đều thừa kế những phương pháp tiêu biểu đã được nghiên cứu nhưng sử dụng những thuật toán khác nhau. Phương pháp dựa trên các hoạt động hình thái cơ bản: hầu hết các thuật toán sử dụng các thao tác đơn giản trong tiền xử lý như lượng tử, chuyển ảnh về giá trị nhị phân. Tiếp theo các thao tác nhận dạng ký số sẽ được sử dụng trên ảnh nhị phân vừa được xử lý . Phương pháp Liner Scanning: thực hiện việc quét và so sánh các đường thẳng theo nhiều góc, thường chọn các góc 0, 45, 90, 135 độ. Phương pháp này đòi hỏi chất lượng ảnh đầu vào cao, vì vậy trước khi xử lý ký số cần nâng cao chất lượng hình ảnh. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi và thực hiện với nhiều thuật toán khác nhau . Phương pháp phân khúc, phân chia hình ảnh thành nhiều khu vực để xử lý, phương pháp này được sử dụng với bộ lọc đa đường Gabor với tám hướng và sau đó sử dụng các biến đổi Hough để xác định ký số. Tuy nhiên việc nhận dạng ký số luôn gặp những khó khăn nhất định như: tác động từ ánh sáng của môi trường, chất lượng hình ảnh, chất lượng in ấn Vì vậy việc phát triển thêm nữa những phương pháp nhằm tối ưu hóa việc nhận dạng ký số vẫn còn là một vấn đề quan trọng. 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Với mong muốn tổng hợp lại những kiến thức đã học tại trường trong suốt thời gian qua và có thể ứng dụng những kiến thức đó vào trong thực tế. Nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu và phát triển chương trình mô phỏng “NHẬN DẠNG KÝ SỐ TRONG HỆ THỐNG SOÁT VÉ TỰ ĐỘNG”. Đề tài “NHẬN DẠNG KÝ SỐ TRONG HỆ THỐNG SOÁT VÉ TỰ ĐỘNG” chính là mục tiêu mà nhóm thực hiện đề tài muốn hướng tới. Qua đây sẽ giúp cho mọi người nắm bắt một phần nào đó về quá trình xử lý ảnh sử dụng phần mềm matlab cho việc nhận dạng ký số. 1.3 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Xử lý ảnh và nhận dạng là một lĩnh vực từ lâu được nhiều người quan tâm. Nó đã được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực. Chúng thực hiện các công việc đòi hỏi có tốc độ và độ chính xác cao vượt quá khả năng con người Người máy sẽ trở nên 7 tinh vi hơn và thị giác máy tính đóng vai trò quan trọng hơn. Người ta sẽ không chỉ đòi hỏi người máy xử lý và nhận dạng các bộ phận công nghiệp mà còn phải “hiểu” được những gì chúng “thấy ” và đưa ra hành động phù hợp. Xử lý ảnh sẽ tác động đến thị giác của máy tính. Như tình hình thực tế đã đề cập ở trên, việc ứng dụng xử lý và nhận dạng ký số trong hệ thống soát vé tự động, cũng như nhiều lĩnh vực khác là điều cấp thiết giúp con người giảm tải hơn trong quá trình quản lý, có được thông tin chính xác do thu thập các dữ liệu tự động để ra các quyết định chính xác trong quản lí, sản xuất và kinh doanh, tiết kiệm được các chi phí không cần thiết. Sử dụng ít nhân lực và tốn ít thời gian trong khâu kiểm kê tính toán, có điều kiện để hội nhập thương mại toàn cầu và quảng bá thương hiệu. Khi ký số được sử dụng rộng rãi như vậy, đặt ra phải có công cụ để đọc để quản lý nó. Nhằm thỏa yêu cầu đó. Nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu và phát triển mô hình mô phỏng để tài “NHẬN DẠNG KÝ SỐ TRONG HỆ THỐNG SOÁT VÉ TỰ ĐỘNG”. 1.4 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đồ án nghiên cứu việc nhận dạng và đọc ký số theo hướng: - Nhận dạng ký số từ những hình ảnh đã được lưu sẵn trong máy tính. - Xử lý và nhận dạng ký số từ những hình ảnh được chụp từ webcam giao tiếp với máy tính. 1.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Đề tài được xây dựng dựa trên nhu cầu thực tiễn của xã hội. Thuận lợi trong việc quản lý kiểm soát vé được nhanh chóng, hiệu quả. Sử dụng rộng rãi trong quản lý kiểm soát vé tự động tại các điểm du lịch, khu vui chơi giải trí,… 1.6 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI - Chưa xử lý và nhận dạng được những hình ảnh bị ảnh hưởng bởi độ nghiêng, ánh sáng môi trường, khoảng cách xa. - Các phương pháp cao cấp hơn như: lấy mẫu, lưỡng tử hóa ảnh, sử dụng lược đồ xám, xử lý điểm ảnh bằng ánh xạ biến đổi Fourier, tách biên,…nằm ngoài phạm vi của đề tài. 8 1.7 BỐ CỤC ĐỀ TÀI Với khuôn khổ phạm vi nghiên cứu đề tài, đồ án này được chia thành sáu chương với nội dung chủ yếu mỗi chương như sau: Chương 1: Giới thiệu Giới thiệu tổng quát về đề tài, lý do chọn đề tài, các hướng thực hiện nhiệm vụ đề tài nhằm tạo cái nhìn tổng quan về nội dung nghiên cứu của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết về xử lý ảnh Giới thiệu tổng quát về xử lý ảnh như các bước cần thiết và các vấn đề cơ bản về xử lý ảnh cần thực hiện. Chương 3: Tổng quan về hệ thống nhận dạng ký số trong hệ thống soát vé tự động Lưu đồ của hệ thống nhận dạng ký số trong hệ thống soát vé tự động, thuật toán tách ký số. Chương 4: Tổng quan về mạng Neural Giới thiệu tổng quát về mạng neural, kiến trúc mạng, thuật toán huấn luyện và những hạn chế. Chương 5: Thiết kế hệ thống nhận dạng ký số và kết quả Trình bày quy trình thiết kế, kết quả mô phỏng và nhận dạng. Chương 6: Kết luận Những điểm đã đạt được và chưa đạt được trong quá trình thực hiện đề tài, những thuận lợi, khó khăn và hướng phát triển đề tài. 9 10 [...]... ảnh Theo lý thuyết về nhận dạng, các mô hình toán học về ảnh được phân theo hai loại nhận dạng ảnh cơ bản : - Nhận dạng theo tham số Nhận dạng theo cấu trúc Một số đối tượng nhận dạng khá phổ biến hiện nay đang được áp dụng trong khoa học và công nghệ là: nhận dạng ký tự (chữ in, chữ viết tay, chữ ký điện tử), nhận dạng văn bản (Text), nhận dạng vân tay, nhận dạng mã vạch, nhận dạng mặt người… 2.1.6... 17 CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG KÝ SỐ TRONG HỆ THỐNG SOÁT VÉ TỰ ĐỘNG 3.1 LƯU ĐỒ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG KÝ SỐ Ảnh đầu vào Tiền xử lý Tách ký số Trích chọn đặc trưng Chuẩn hóa Huấn luyện Đưa vào mạng neural đã huấn luyện Nhận dạng và xuất kết quả Hình 3.1 Lưu đồ hệ thống nhận dạng ký số 18 3.2 ẢNH ĐẦU VÀO 3.2.1 Ảnh tĩnh Ảnh tĩnh là ảnh có sẵn trong máy tính, ít bị ảnh hưởng bởi ánh sáng, khoảng... 3.4 TÁCH KÝ SỐ 3.4.1 Lưu đồ tách ký số Ảnh nhị phân Tách từng ký số Định giới hạn chính xác cho từng ký số Ánh xạ ký số ảnh vào ma trận giá trị Hình 3.2: Lưu đồ tách ký số 3 4.2 Thuật toán tách kí số: 3 4.2.1 Xử lý dữ liệu (Phân tích ảnh) Quá trình phân tích ảnh thực chất là phân tích chuỗi số ảnh (dòng ký số) thành từng ký số ảnh Việc phân tích này dựa trên việc nhận dạng các pixel màu của ký số ảnh... NHẬN DẠNG KÝ SỐ [1] 5.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG KÝ SỐ 5.1.1 Sơ đồ khối của hệ thống nhận dạng Chương trình nhận dạng được thực hiện tuần tự như trong hình 5.1 Ảnh Tiền xử Tách Mạng Nhận dạng và đầu vào lý ký số neural đã xuất ra kết huấn quả luyện Hình 5.1 Sơ đồ khối của hệ thống nhận dạng ký số 5.1.2 Sơ đồ khối hệ thống huấn luyện Ảnh mẫu Xử lý Trích Chuẩn hóa chọn Huấn luyện Hình 5.2 Sơ đồ khối... pháp thống kê có thể giúp để tránh cái bẫy này, nhưng chúng làm chậm Một phương án khác là tăng thêm số lượng đơn vị ẩn Như vậy sẽ làm việc trong không gian sai số nhiều chiều, nên cơ hội gặp bẫy nhỏ hơn Tuy nhiên việc tăng cũng có giới hạn trên, khi vượt qua giới hạn này, cơ hội mắc bẫy lại tăng lên 34 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ NHẬN DẠNG KÝ SỐ [1] 5.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG KÝ SỐ 5.1.1... bài toán nhận dạng ký tự số : Xác định dữ liệu đầu vào, và đầu ra mong muốn để tiến hành huấn luyện cho mạng neuron 35 − Đầu vào : Vì tiểu luận chỉ tập trung vào nghiên cứu và cài đặt quá trình nhận dạng ký tự số neural, nên các dữ liệu đầu vào phải qua xử lý và đạt chuẩn yêu cầu trước khi đưa vào nhận dạng Các yêu cầu dữ liệu đầu vào là các file ảnh dạng văn bản có định dạng *.bmp, đây là dạng file... trọng trong thị giác máy, được ứng dụng trong nhiều ngành khoa học khác nhau Mẫu ở đây có thể là ảnh của vân tay, ảnh của một vật nào đó được chọn, một chữ viết, khuôn mặt người … Hệ thống nhận dạng tự động bao gồm ba khâu tương ứng với ba giai đoạn chủ yếu sau đây: 1 Thu nhận dữ liệu và tiền xử lý 2 Biểu diễn dữ liệu 3 Nhận dạng, ra quyết định Bốn cách tiếp cận khác nhau trong lý thuyết nhận dạng là:... chúng ta miêu tả các đặc trưng của từng ký tự giúp phân biệt ký tự này với ký tự khác 12 2.1.5 Nhận dạng và nội suy ảnh (Image Recognition and Interpretation) Nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh Quá trình này thường thu được bằng cách so sánh với mẫu chuẩn đã được học (hoặc lưu) từ trước Nội suy là phán đoán theo ý nghĩa trên cơ sở nhận dạng Ví dụ: một loạt chữ số và nét gạch ngang trên phong bì thư... toán lựa chọn mạng Feed-forward 3 lớp với cấu trúc như sau : Số neuron lớp đầu vào : 150 neural Giải thích : Việc huấn luyện cho mạng học là một vòng lặp duyệt qua lần lượt các ký tự ảnh giúp mạng neural nhớ và nhận dạng các ký tự ảnh này Với mỗi vòng lặp, một ký tự sẽ được đưa vào giảng dạy cho mạng neural học Trong quá trình này, mỗi ký tự sẽ được phân tích và chuyển tỉ lệ vào một ma trận nhị phân... thành phần để biểu diễn phân tích, nhận dạng ảnh Ví dụ: để nhận dạng chữ (hoặc kí số) trên phong bì thư cho mục đích phân loại bưu phẩm, cần chia các câu, chữ về địa chỉ hoặc tên người thành các từ, các chữ, các số (hoặc các vạch) riêng biệt để nhận dạng Đây là phần phức tạp khó khăn nhất trong xử lý ảnh và cũng dễ gây lỗi, làm mất độ chính xác của ảnh Kết quả nhận dạng ảnh phụ thuộc rất nhiều vào công . tại trường trong suốt thời gian qua và có thể ứng dụng những kiến thức đó vào trong thực tế. Nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu và phát triển chương trình mô phỏng “NHẬN DẠNG KÝ SỐ TRONG HỆ THỐNG. các Camera quan sát đều cho phép hoạt động trong dải nhiệt độ -100 ~ 500 C, nếu camera của bạn được sử dụng trong những điều kiện khắc nghiệt như trong công nghiệp, khu vực có nhiệt độ cao thì. trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Nhóm sinh viên thực hiện cũng xin được cảm ơn tất cả anh chị, các bạn học, những người đã cung cấp và chia sẻ những tài liệu, thông tin quý báu trong