Dự án xây dựng phần mềm xử lý tín hiệu hình ảnh Camera

1. Mục lục

1. Mục lục…………………………………………………………………….....1
2. Lời cảm ơn…………………………………………………………….…...…2
3. Tóm tắt nội dung dự án…………………………………………………...…..3
4. Giới thiệu tổng quan về vấn đề nghiên cứu………………………..……...….4
5. Giả thuyết khao học và phát biểu mục đích nghiên cứu……………...………5
6. Phương pháp nghiên cứu (tài liệu và thực nghiệm)…………………………..6
7. Số liệu/ kết quả nghiên cứu………………………………………..………….7
8. Phân tích số liệu/ kết quả và thảo luận………………………………………..7
9. Kết luận……………………………………………………………………….7
10. Tài liệu tham khảo…………..……………………………………………….8

2. Lời cảm ơn

Nhóm chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo … – Thạc
sỹ Vật lý đã hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trường THPT
chuyên … đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trình thực
hiện đề tài.
Nhóm chúng em xin cảm ơn Sở Giáo dục & Đào tạo …, Ban giám hiệu
trường THPT chuyên …, Đoàn trường THPT chuyên … đã tạo điều kiện giúp
đỡ để chúng em hoàn thành đề tài. Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn
gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ chúng em trong quá trình nghiên cứu
và thực hiện đề tài.

1


Nhóm nghiên cứu

3. Tóm tắt nội dung dự án

Hiện nay, ở các siêu thị, nhà hàng, bãi đỗ xe,… người ta sử dụng camera để
quan sát và lưu trữ dữ liệu video nhằm quản lý, truy xuất khi cần thiết. Tuy nhiên,
những chiếc camera này còn có thể sử dụng cho một mục đích khác, là đếm số
lượt đối tượng chuyển động ra, vào khu vực đó. Kết quả đếm được có thể làm
nguồn tham khảo số liệu cho những báo cáo thống kê và chiến lược phát triển.
Từ ý tưởng đó, nhóm chúng em đã tiến hành nghiên cứu lập trình một phần mềm
đi kèm camera, vừa có khả năng lưu lại video, vừa có khả năng đếm số lượt các
đối tượng chuyển động ra, vào. Tuy nhiên, phần mềm chỉ xử lý được tín hiệu từ
camera sử dụng kết nối USB. Vì vậy chúng em tiến hành nghiên cứu trên những
chiếc webcam cho phù hợp với yêu cầu.
Phần mềm có thể áp dụng vào một số việc như: Đếm số khách ra vào một cửa
hàng, rạp chiếu phim, học sinh ra vào trường học; đếm số xe ra vào bãi; kiểm tra
số lượng gia súc ra vào chuồn;…
Nhìn chung, hệ thống đã đếm được các đối tượng chuyển động phân biệt và
có thể tính luôn cả tổng/hiệu của các giá trị đó. Phần mềm trong điều kiện lý
tưởng (đủ ánh sáng, đối tượng chuyển động phân biệt nhau, không có bóng đổ
dài) cho ra kết quả chính xác cao.

4. Giới thiệu và tổng quan về vấn đề nghiên cứu
2


Đề tài mà nhóm chúng em đang nghiên cứu yêu cầu phải lập trình một phần
mềm xử lý tín hiệu hình ảnh thu được từ webcam rồi hiển thị ra màn hình máy
tính kết quả. Nguồn dữ liệu đi vào là đoạn video trực tuyến được quay bằng
webcam; kết quả đầu ra là những con số biểu thị số đối tượng ra, vào hoặc
tổng/hiệu của chúng.
Tất cả quá trình trên đều diễn ra theo thời gian thực với độ trễ hình ảnh thấp

và webcam phải ghi hình liên tục, máy tính xử lý liên tục. Ngoài ra, vì phần mềm
được phát triển trên nền tảng Windows nên có thể dễ dàng dùng các ứng dụng có
sẵn để kết nối với Smartphone từ xa, khiến việc theo dõi kết quả tiện lợi hơn bao
giờ hết. Những con số thu được có thể làm nguồn tham khảo cho việc quản lý số
lượng xe trong bãi đỗ (xe cùng loại), quản lý số lượng khách hàng, quản lý số
lượng gia súc,…

5. Giả thuyết khoa học và phát biểu mục đích nghiên cứu

Phần mềm được lập trình sử dụng thư viện OpenCV thông qua Microsoft
Visual Studio C++ 2010; Sử dụng webcam có tiêu cự 12 cm và máy tính có cấu
hình vừa phải.
Quy trình xử lý: (Sau khi đã có video đầu vào)
1. Lưu Video vào ổ ứng với tên file là giờ hệ thống
2. Phát hiện đối tượng đang chuyển động

3


3. Phân biệt các đối tượng với nhau bằng thiết lập giới hạn diện tích lớn
nhất và diện tích nhỏ nhất của vùng chuyển động
4. Xác định tọa độ ban đầu của đối tượng

5. Tracking (theo dõi) đối tượng thông qua hệ thống tọa độ
6. Căn cứ vào sự thay đổi tọa độ để thực hiện các lệnh đếm

4


Cho đến thời điểm này, hệ thống chỉ sử dụng một webcam duy nhất, có thể

đếm số lượt đối tượng chuyển động phân biệt đi qua và đi lại qua một vạch ảo
được kẻ sẵn trong máy tính. Các số liệu thu được có thể dùng để tính toán tùy
vào mục đích sử dụng. Ví dụ như đếm số khách hàng có mặt trong một cửa hàng
thì hệ thống sẽ lấy số khách đi vào trừ cho số khách đi ra. Còn nếu dùng để đếm
số lượt phương tiện lưu thông tại một tuyến đường thì hệ thống sẽ tự động hiện
ra trên màn hình tổng của số xe đếm được ở cả hai chiều chuyển động.
6. Phương pháp nghiên cứu (tài liệu và thực nghiệm)

Tham khảo tài liệu hướng dẫn từ các nguồn như sách tham khảo và internet,
từng bước lập trình và chỉnh sửa phần mềm. Sau đó thử nghiệm trên mô hình và
thực tế rồi tiếp tục hoàn thiện phần mềm.

5


7. Số liệu/ kết quả nghiên cứu

Theo mô hình ô tô đồ chơi

Số xe thực tế chuyển động Đếm bằng phần mềm
Lần 1

10

10

Lần 2

20

20

Lần 3

30

30

Lắp đặt ở cổng của trường

Tổng số người ra vào thực tế

Đếm bằng phần mềm

Lần 1

25

31

Lần 2

67

71

Lần 3

80

80

8. Phân tích số liệu/ kết quả và thảo luận

Dựa vào kết quả số liệu thu được, so sánh với đếm bằng mắt thường, hệ
thống cho ra kết quả chính xác tuyệt đối trong điều kiện đủ ánh sáng, không có
bóng đổ dài, các đối tượng chuyển động phân biệt. Tuy nhiên khi áp dụng ở nơi
có nhiều đối tượng di chuyển chồng chéo lên nhau, phần mềm vẫn chưa thể đếm
chính xác được.
9. Kết luận

Dự án hiện đã hoàn thành sơ bộ, có thể sử dụng trực tiếp vào những công
việc như đã nêu ra ở phần tóm tắt. Tuy nhiên vẫn có thể cải tiến và phát triển theo
những hướng khác như đếm cùng lúc cả 2 chiều ngang và dọc, ghi lại ảnh khi có
6


đối tượng chuyển động qua vạch phân cách, kết hợp với loa máy tính làm chuông
báo trộm.

10. Tài liệu tham khảo

1. Trang />2. Trang />3. Trang />4. Sách Kỹ thuật và thủ thuật lập trình Visual C++ - Nhà xuất bản Hồng Đức.
5. Tài liệu hướng dẫn nghiên cứu khoa học – Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam

7