Ứng dụng xử lý ảnh vào thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống giữ xe thông minh

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
--------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH VÀO THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH
HỆ THỐNG GIỮ XE THÔNG MINH

Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thiên Chương
Sinh viên thực hiện: Trình Đình Thi
Mã số sinh viên:
56136412

Khánh Hòa - 2018


ii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
--------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH VÀO THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH
HỆ THỐNG GIỮ XE THÔNG MINH

GVHD: TS. Nguyễn Thiên Chương
SVTH: Trình Đình Thi
MSSV: 56136412

Khánh Hòa, Tháng 7/ 2018


iii

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên cho em gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô giảng viên tại Khoa Cơ Khí
đã hướng dẫn, dạy dỗ tôi trong suốt quá trình học tại trường Đại học Nha Trang. Trong
suốt thời gian học tập tại trường em xin cảm ơn những thầy cô đã tạo điều kiện thuận
lợi cho em học tập, tìm hiểu, khai thác nguồn tri thức về Cơ Điện Tử.
Em cảm ơn thầy TS.Nguyễn Thiên Chương đã chấp nhận hướng dẫn em thực hiện
đề tài này - đây là một đề tài mang tính thực tiễn cao. Trong suốt quá trình thực hiện
thầy luôn tạo điều kiện tốt nhất và thời gian thuận tiện nhất, đồng thời cũng tạo điều
kiện để em làm việc với máy móc thiết bị của trường.
Em cũng cảm ơn gia đình đã tạo mọi điều kiện để em ăn học nên người. Cảm ơn
bạn bè đã tạo một môi trường thoải mái, vui vẻ, gần gũi để có tâm lý tốt nhất tiếp thu
kiến thức.
Do kiến thức còn hạn hẹp, kinh nghiệm chưa nhiều nên chắc chắn bài báo cáo này
sẽ không tránh khỏi thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô cũng
như đọc giả để cho luận văn được hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn.


iv

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. III
MỤC LỤC……….. ..................................................................................................... IV
DANH MỤC CÁC HÌNH .........................................................................................VII
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................... XI
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................XII
MỞ ĐẦU….. ...................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIỮ XE THÔNG MINH VÀ XỬ
LÝ ẢNH ....................................................................................................2
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIỮ XE THÔNG MINH VÀ CÁC THÀNH PHẦN LIÊN
QUAN ....................................................................................................................... 2
1.1.1. Tổng quan về hệ thống giữ xe thông minh ........................................2
1.1.2. Tổng quan về các thành phần trong hệ thống ...................................3
1.1.2.1. Barrier tự động .........................................................................3
1.1.2.2. Camera .....................................................................................6
1.2. CÁC HỆ THỐNG GIỮ XE TRONG NƯỚC ............................................................9
1.2.1. Hệ thống giữ xe truyền thống .............................................................9
1.2.1.1. Quy trình hoạt động của hệ thống giữ xe thủ công nói chung .9
1.2.1.2. Những hạn chế của hệ thống giữ xe truyền thống..................10
1.2.2. Hệ thống giữ xe thông minh .............................................................11
1.2.2.1. Hệ thống kiểm soát bãi đỗ xe tự động tại Hầm đậu xe tòa nhà
The Manor HCM .................................................................................11
1.2.2.2. Ưu điểm bãi giữ xe thông minh .............................................12
1.2.3. Các công trình nghiên cứu xử lý ảnh ...............................................14
1.3. KẾT LUẬN ......................................................................................................17
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..........................18
2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................................................................18
2.1.1. Cơ sở lý thuyết về xử lý ảnh ..............................................................20
2.1.1.1. Tiền xử lý ...............................................................................21
2.1.1.2. Sử dụng các ràng buộc về hình học........................................22

2.1.1.3. Sử dụng máy học ....................................................................27
2.1.2. Các công cụ hỗ trợ .............................................................................38
2.1.2.1. OpenCV ..................................................................................38


v

2.1.2.2. Ứng dụng Cascade-Trainer-GUI ............................................39
2.1.2.3. Thư viện TESSRACT ORC ...................................................39
2.1.2.4. Microsoft SQL Server 2012 ...................................................40
2.1.3. Xây dựng giải thuật nhận dạng biển số xe .......................................42
2.1.3.1. Quy trình tổng thể ..................................................................42
2.1.3.2. Tiền xử lý ...............................................................................43
2.1.3.3. Định vị biển số xe...................................................................44
2.1.3.4. Định vị ký tự...........................................................................46
2.1.3.5. Nhận dạng ký tự .....................................................................48
2.2. YÊU CẦU VỀ HỆ THỐNG .................................................................................49
2.2.1. Yêu cầu phần cứng ............................................................................49
2.2.1.1. Yêu cầu về cơ khí ...................................................................49
2.2.1.2. Yêu cầu về camera .................................................................50
2.2.2. Yêu cầu về phần mềm ........................................................................50
2.2.2.1. Yêu cầu về thiết kế .................................................................50
2.2.2.2. Yêu cầu về xử lý ảnh ..............................................................50
2.2.2.3. Yêu cầu về cơ sở dữ liệu ........................................................50
2.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ...................................................................................50
2.3.1. Về mô hình cơ khí ..............................................................................50
2.3.1.1. Phương án 1 ............................................................................51
2.3.1.2. Phương án 2 ............................................................................52
2.3.2. Về cách đọc thông tin người gửi xe ..................................................54
2.3.2.1. Phương án 1: Sử dụng công nghệ RFID ................................54

2.3.2.2. Phương án 2: Sử dụng công nghệ mã vạch Barcode..............55
2.3.3. Về phần nhận diện biển số xe ...........................................................56
2.3.3.1. Phương án 1: Sử dụng ràng buộc hình học ............................56
2.3.3.2. Phương án 2: Sử dụng máy học .............................................56
2.3.4. Kết luận ..............................................................................................56
2.4. CHẾ TẠO PHẦN CƠ KHÍ..................................................................................57
2.4.1. Các thiết bị sử dụng trong chế tạo mô hình .....................................57
2.4.2. Giới thiệu một số loại vật liệu ...........................................................59
2.4.2.1. Thép và nhôm .........................................................................59
2.4.2.2. Một số vật liệu che phủ ..........................................................60
2.4.3. Chế tạo ................................................................................................62
2.4.3.1. Chế tạo khung trụ Barrier .......................................................63
2.4.3.2. Chế tạo tường chắn.................................................................69


vi

2.5. CHẾ TẠO PHẦN ĐIỀU KHIỂN ..........................................................................72
2.5.1. Tạo giao diện giám sát chính ............................................................72
2.5.2. Tạo giao diện đăng nhập ...................................................................76
2.5.3. Tạo giao diện thống kê ......................................................................77
2.5.4. Tạo giao diện phân quyền quản trị ...................................................78
2.5.5. Thiết kế bảng lưu trữ thông tin trên SQL server..............................78
2.5.5.1. Thiết lập các bảng lưu trữ thông tin .......................................79
2.5.5.2. Kết quả các bảng ....................................................................81
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM ...............................83
3.1. NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE ................................................................................83
3.1.1. Thử nghiệm thuật toán nhận dạng biển số xe .................................83
3.1.2. Thử nghiệm góc độ chụp ảnh biển số xe ..........................................83
3.2. QUÉT THẺ RFID............................................................................................84

3.2.1. Thử nghiệm mạch truyền nhận dữ liệu trung gian .........................85
3.2.2. Thử nghiệm mạch điều khiển động cơ và cấp nguồn ......................85
3.2.2.1.Thử nghiệm phần cấp nguồn(5V) ...........................................85
3.2.2.2.Thử nghiệm phần điều khiển động cơ .....................................86
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .................................................................88
4.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ......................................................................................88
4.2. NHỮNG VẤN ĐỀ CHƯA ĐẠT ĐƯỢC .................................................................88
4.3. ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ ......................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................89
PHỤ LỤC…. ................................................................................................................90
1. GIAO DIỆN VÀ CÁC CHỨC NĂNG PHẦN MỀM ...................................................90
1.1. Tồng quan màn hình giám sát hệ thống..............................................90
1.2. Hướng dẫn sử dụng ..............................................................................90
1.2.1. Thêm tài khoản đăng nhập vào hệ thống ..................................91
1.2.2. Đăng ký thông tin thẻ xe cho người gửi xe dài hạn. .................92
1.2.3. Thống kê thông tin ra vào của khách và nhân viên bằng excel 94
1.2.4. Chế độ offline ............................................................................96
1.2.5. Ứng dụng giám sát ....................................................................98
1.2.6. Đăng nhập lại ............................................................................98
2. CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ ẢNH .............................................................................99
3. CHƯƠNG TRÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU.....................................................................112


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Quy trình tổng thể bãi giữ xe thông minh. ......................................................2
Hình 1. 2: Barrier cần thẳng ............................................................................................3
Hình 1.3: Barrier cần gấp ................................................................................................4
Hình 1.4: Barrier hàng rào ...............................................................................................4

Hình 1.5: Cấu tạo bên trong tủ ........................................................................................5
Hình 1.6: Các loại thanh chắn .........................................................................................6
Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống Camera IP ...............................................................................7
Hình 1.8: Camera IP ........................................................................................................7
Hình 1.9: Đầu ghi hình Analog .......................................................................................8
Hình 1.10: Camera Analog ..............................................................................................9
Hình 1.11: Soát vé xe ra vào cổng ...................................................................................9
Hình 1.12: Vé giữ xe .....................................................................................................10
Hình 1.13: Soát vé thủ công tại bãi giữ xe truyền thống ...............................................11
Hình 1.14: Hệ thống kiểm soát bãi đỗ xe tự động tự động tại hầm đậu xe tòa nhà The
Manor Hồ Chí Minh .....................................................................................11
Hình 1.15: Ứng dụng nhận dạng và đếm số lượng đối tượng .......................................15
Hình 1.16: Phát hiện xe ô tô đang di chuyển.................................................................15
Hình 1.17: Ứng dụng phát hiện ký tự ............................................................................16
Hình 1.18: Ứng dụng nhận dạng biển số xe ô tô ANPR ...............................................16
Hình 1.19: Ứng dụng nhận dạng biển số xe ô tô Auto_parking ....................................17
Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát của một hệ thống xử lý ảnh .................................................20
Hình 2.2: Lược đồ kỹ thuật lọc trung vị ........................................................................21
Hình 2.3: Lược đồ kỹ thuật lọc trung bình ....................................................................22
Hình 2.4: Minh họa biến đổi Hough ..............................................................................22
Hình 2.5: Ảnh xám và lược đồ ......................................................................................23
Hình 2.6: Thể hiện sự tương quan lớn ...........................................................................24
Hình 2.7: Thể hiện sự tương quan thấp .........................................................................25
Hình 2.8: Xác định một vùng ảnh trong một mẫu lớn...................................................25
Hình 2.9: Đặc trưng cạnh ..............................................................................................25
Hình 2.10: Đặc trưng đường ..........................................................................................26
Hình 2.11: Đặc trưng xung quanh tâm và đặc trưng đường chéo .................................26
Hình 2.12: Cách tính Integral Image của ảnh ................................................................26
Hình 2.13: Ví dụ cách tính nhanh các giá trị mức xám của vùng D trên ảnh ...............27
Hình 2.14: Margin trong SVM ......................................................................................28

viii

Hình 2.15: Phân lớp các điểm trong mặt phẳng ............................................................28
Hình 2.16: Chữ K được tách từ biển số và chuyển thành nhị phân ...............................29
Hình 2.17: Các siêu phẳng a, b, c tạo thánh các phân lớp yếu ......................................29
Hình 2.18: Các siêu phẳng d, e, f, g, h tạo thành các phân lớp yếu ..............................30
Hình 2.19: Tập hợp các phân lớp yếu trở thành phân lớp mạnh ...................................31
Hình 2.20: phần mềm Cascade-Trainer-GUI ................................................................31
Hình 2.21: Giao diện của Cascade Trainer GUI ...........................................................33
Hình 2.22: Nhận dạng ký tự quang học .........................................................................34
Hình 2.23: Sơ đồ khối nhận dạng ký tự Tesseract.........................................................34
Hình 2.24: Biểu tượng ứng dụng Cascade-Trainer-GUI ...............................................39
Hình 2.25: Các thành phần chính SQL Server ..............................................................40
Hình 2.26: Quy trình tổng thể nhận dạng biển số xe .....................................................42
Hình 2.27: Lược đồ kỹ thuật lọc trung vị ......................................................................43
Hình 2.28: Phép lọc trung vị..........................................................................................43
Hình 2.29: Ảnh sau khi nhị phân ...................................................................................44
Hình 2.30: Giao diện Cascade-Trainer-GUI .................................................................44
Hình 2.31: Chọn thư mục ..............................................................................................45
Hình 2.32: Cài đặt mặc định ..........................................................................................45
Hình 2.33: Các file sau khi huấn luyện hoàn thành.......................................................45
Hình 2.34: Định vị biển số xe ........................................................................................46
Hình 2.35: Ảnh biển số sau khi nhị phân ......................................................................47
Hình 2.36: Hàm tìm contours ........................................................................................47
Hình 2.37: Định vị ký tự ................................................................................................48
Hình 2.38: Khởi tạo biến nhận dạng ký tự ....................................................................48
Hình 2.39: Khai báo địa chỉ chứa file thư viện .............................................................49
Hình 2.40: Nhận dạng biển số .......................................................................................49

Hình 2.41: Mô hình phương án 1 ..................................................................................51
Hình 2.42: Mô hình phương án 2 ..................................................................................53
Hình 2.43: Thép hộp ......................................................................................................59
Hình 2.44: Nhôm định hình trụ góc ngoài .....................................................................60
Hình 2.45: Tấm Formex hay còn gọi là tấm Format .....................................................60
Hình 2.46: Tấm nhựa Mica............................................................................................61
Hình 2.47: Thép hộp vuông ...........................................................................................62
Hình 2.48: Miếng nhựa Formex ....................................................................................62
Hình 2.49: Hàn tiếp xúc T1 với T2 ...............................................................................63
Hình 2.50: Khung hộp barrier .......................................................................................64


ix

Hình 2.51: Ổ bi mã 16200 .............................................................................................64
Hình 2.52: Hàn gá động cơ, gá trục thanh ren ...............................................................65
Hình 2.53: Lắp đặt trụ thanh ren ...................................................................................65
Hình 2.54: Lắp đặt và kẹp chặt động cơ ........................................................................66
Hình 2.55: Lắp đặt bánh răng và xích truyền tải ...........................................................66
Hình 2.56: Lắp thanh chắn loại thẳng cho barrier .........................................................67
Hình 2.57: Lắp đặt cửa trụ barrier .................................................................................67
Hình 2.58: Lắp ráp cảm biến vào trụ barrier .................................................................68
Hình 2.59: Trụ barrier hoàn tất ......................................................................................68
Hình 2.60: Khung tường chắn hoàn tất .........................................................................69
Hình 2.61: Lắp ráp bên ngoài khung .............................................................................69
Hình 2.62: Khung tường chắn hoàn chỉnh ....................................................................70
Hình 2.63: Tạo project ...................................................................................................72
Hình 2.64: Hộp thoại New Project ................................................................................72
Hình 2.65: Tạo PictureBox ............................................................................................73
Hình 2.66: Kết quả sắp xếp ...........................................................................................73

Hình 2.67: Tạo textbox ..................................................................................................73
Hình 2.68: TextBox hiển thị thông tin xe vào ...............................................................74
Hình 2.69: Tạo comboBox tùy chọn .............................................................................74
Hình 2.70: Tạo tên nhãn ................................................................................................74
Hình 2.71: Tạo nút bấm .................................................................................................74
Hình 2.72: Giao diện thông tin kết nối Arduino............................................................74
Hình 2.73: Tạo menu các chức năng .............................................................................75
Hình 2.74: Các menu chức năng ...................................................................................75
Hình 2.75: Tạo các phím chức năng trong menu ..........................................................75
Hình 2.76: Màn hình giám sát chính .............................................................................75
Hình 2.77: Tạo cửa sổ mới ............................................................................................76
Hình 2.78: Cửa sổ Add New Item .................................................................................76
Hình 2.79: Tạo checkBox ..............................................................................................77
Hình 2.80: Màn hình đăng nhập ....................................................................................77
Hình 2.81: Tạo dataGirdView .......................................................................................77
Hình 2.82: Giao diện tìm kiếm, thống kê ......................................................................78
Hình 2.83: Giao diện phân quyền quản trị ....................................................................78
Hình 2.84: Giao diện kết nối đến Sever trong SQL ......................................................79
Hình 2.85: Tạo mới database .........................................................................................79
Hình 2.86: Đặt tên cho database ....................................................................................80


x

Hình 2.87: Tạo bảng và thiết lập các biến .....................................................................80
Hình 2.88: Các table đã được tạo ..................................................................................81
Hình 2.89: Các biến trong table thongtinravao .............................................................81
Hình 2.90: Các biến trong table Active .........................................................................81
Hình 2.91: Các biến trong table dangkythe ...................................................................82
Hình 2.92: Các biến trong table dangnhap ....................................................................82

Hình 3.1: Thử nghiệm phần cấp nguồn .........................................................................85
Hình 3.2: Kết quả đo phần cấp nguồn ...........................................................................86
Hình 3.3: Thử nghiệm phần điều khiển động cơ ...........................................................86
Hình 3.4: Điều khiển động cơ quay nửa vòng dùng A4988 ..........................................87
Hình P.1: Màn hình giám sát chính ...............................................................................90
Hình P.2: Màn hình đăng nhập ......................................................................................90
Hình P.3: Màn hình giám sát chính ...............................................................................91
Hình P.4: Chức năng quyền quản trị .............................................................................91
Hình P.5: Bảng quyển đăng nhập ..................................................................................92
Hình P.6: Sửa thông tin .................................................................................................92
Hình P.7: Chức năng đăng ký thẻ ..................................................................................93
Hình P.8: Bảng đăng ký thẻ ...........................................................................................93
Hình P.9: Yêu cầu mật khẩu ..........................................................................................94
Hình P.10: Chức năng thống kê ....................................................................................94
Hình P.11: Bảng tìm kiếm-xuất file ..............................................................................94
Hình P.12: Chọn phương hướng tìm kiếm ....................................................................95
Hình P.13: Tìm kiếm đối tượng.....................................................................................95
Hình P.14: Tìm tất cả.....................................................................................................95
Hình P.15: Bảng yêu cầu mật khẩu ...............................................................................96
Hình P.16: Chức năng offline ........................................................................................96
Hình P.17: Bảng thêm thủ công ....................................................................................97
Hình P.18: Nhập thông tin xe vào .................................................................................97
Hình P.19: Nhập thông tin xe ra ....................................................................................97
Hình P.20: Chức năng giám sát hoạt động ....................................................................98
Hình P.21: Bảng giám sát hoạt động người thay đổi thông tin .....................................98
Hình P.22: Bảng đăng nhập hiện ra ...............................................................................98


xi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: So sánh hệ thống giữ xe thông minh với truyền thống .................................12
Bảng 3.1: Bảng thử nghiệm nhận dạng biển số xe ........................................................83
Bảng 3.2: Bảng thử nghiệm khoảng cách và góc chụp của camera ..............................84
Bảng 3.3: Bảng thử nghiệm RFID .................................................................................84
Bảng 3.4: Đánh giá kết quả thực nghiệm truyền nhận dữ liệu hai đầu đọc thẻ vào mạch
master lên máy tính ......................................................................................85


xii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Tiếng Anh
ANPR
Automatic Number Plate Recognition
ADO
ActiveX Data Objects
CCD
Charge Coupled Device
DTS
IIS

Integration Services
Database
Microsoft Internet Information Server

LAN
OpenCV
ODBC

Pixel
RFID
RDBMS

Local Area Network
Open computer Vision
Open Database Connectivity
Picture Element
Radio Frequency Identification
Relational Database Management
System

RDBMS
SVM
SQL

Relational Database Management
System
Support Vector Machine
Structured Query Language

Wed
WAN

Website
Wide area network

Tiếng Việt
Tự động nhận dạng biển số
Các đối tượng dữ liệu

Cảm biển chuyển đổi hình
ảnh
Dịch vụ tích hợp
Cơ sở dữ liệu
Máy chủ thông tin internet
của Microsoft
Mạng cục bộ
Thị giác máy tính
Mở kết nối cơ sở dữ liệu
Đơn vị hình ảnh
Nhân dạng tần số vô tuyến
Hệ thống quản lý cơ sở dữ
liệu
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Máy hỗ trợ Vector
Ngôn ngữ truy vẫn có cấu
trúc
Trang mạng
Mạng diện rộng


1

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Hiện nay các trung tâm mua sắm lớn đều có hệ thống giữ xe cho khách hàng đến
tham quan mua sắm quản lý bằng phần mềm. Ở TP Nha Trang hiện tại có nhiều nơi vẫn
đang sử dụng giữ xe thủ công: người dùng sẽ nhận dạng biển số bằng mắt thường khi
xe ra vào.
Do đó công tác quản lý và kiểm soát sẽ gặp nhiều khó khăn khi người gửi xe thông

báo sự cố như mất xe, mất thẻ. Nếu như có hệ thống quản lý lưu trữ được các thông tin
về người điều khiển xe, biển số, thời gian vào, thời gian ra thì sẽ dễ dàng quản lý, tìm
kiếm khi có vấn đề.
Do đó em chọn đề tài "Ứng dụng xử lý ảnh vào thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống
giữ xe thông minh" để hoàn thiện hệ thống giữ xe thông minh nhằm đưa vào sử dụng
thực tế.
Trong đề tài này em sẽ cố gắng trình bày chi tiết nhất và dễ hiểu nhất. Nếu các quý
thầy cô cũng như đọc giả muốn tìm hiểu sâu về các giải thuật có thể tìm các tài liệu liên
quan, vì đây là những giải thuật phổ biến, được ứng dụng nhiều.
Mục tiêu nghiên cứu
Ứng dụng xử lý ảnh vào thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống giữ xe thông minh.
Đối tượng nghiên cứu
Mô hình hệ thống giữ xe thông minh ứng dụng xử lý ảnh.
Phạm vi đề tài


Ngôn ngữ lập trình C#.



Cơ sở dữ liệu SQL Server.



Nhận dạng trên biển số xe của Việt Nam.



Biển số có chữ đen, nền trắng, có 2 hàng



Biển số phải còn nguyên vẹn, không bị tróc sơn hay rỉ sét, không bị che



Góc nghiêng của biển số không quá 300 so với phương ngang.

khuất
 Hình chụp biển số không bị mờ, ký tự biển số còn phân biệt, nhận dạng
được trực quan.


Không bị nhiễu bởi ánh sáng làm ảnh chụp bị chói.


2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIỮ XE THÔNG MINH VÀ XỬ
LÝ ẢNH
1.1. Tổng quan về hệ thống giữ xe thông minh và các thành phần liên quan
Cổng kiểm soát là nơi quan trọng nhất của bãi xe phục vụ tính năng cơ bản nhất
của bãi xe là kiểm soát phương tiện ra vào. Đối với các phương pháp kiểm soát truyền
thống thì chủ bãi xe sẽ sử dụng vé giấy, có số seri và ghi thông tin biển số xe lên trên vé
này khi có xe máy vào, bấm một liên vào xe và đưa liên còn lại cho khách hàng. Quy
trình này mất 10s cho 1 xe vào và 2 xe ra, cùng với 2 nhân sự.
Máy giữ xe thông minh cũng thực hiện quy trình tương tự thông qua áp dụng công
nghệ quản lý, ghi nhận thông tin biển số xe, hình ảnh người sử dụng bằng hệ thống
camera, sử dụng phần mềm ghi vào hệ thống hoặc vào thẻ xe khi xe vào và phát thẻ xe
cho khách. Khi xe ra, đọc thông tin từ thẻ hoặc gọi thông tin từ hệ thống thông qua chìa

khóa là thẻ xe, đối chiếu hình ảnh lúc vào và hình ảnh thực thông qua hế thống camera
và phần mềm phân tích. Quy trình này mất 3s cho 1 xe vào, 3s cho 1 xe ra (đối chiếu
thông tin).
1.1.1. Tổng quan về hệ thống giữ xe thông minh
Hệ thống giữ xe thông minh hay còn gọi là bãi giữ xe thông minh dựa trên ứng
dụng công nghệ thông tin và điện tử tự động. Tự động ghi nhận các thông tin xe vào ra,
giúp cho việc kiểm soát xe vào ra một cách nhanh chóng, chính xác giảm thiểu nhân
công trong công tác quản lý bãi giữ xe.

Hình 1.1: Quy trình tổng thể bãi giữ xe thông minh.


3

 Nguyên lý hoạt động:
Lối vào: Xe vào đúng vị trí quy định, quẹt thẻ vào đầu đọc. Khi đó camera sẽ chụp
ảnh biển số và phần mềm sẽ nhận diện biên số. Nhận diện hoàn tất thì mở thanh chắn
vào (Barrier) cho xe vào. Biển số xe được nhận diện, kết hợp với thông tin về thẻ, ngày
giờ vào…sẽ tạo thành một tấm vé xe điện tử và lưu vào cơ sở dữ liệu trên máy tính.
Ngoài ra, phầm mềm còn có chức năng nhập bằng tay, để lưu các thông tin xe ra vào
trong trường hợp bị mất điện hoặc sự cố lỗi đầu đọc thẻ.
Lối ra: Xe vào đúng vị trí quy định, quẹt thẻ vào đầu đọc. Khi đó camera sẽ chụp
ảnh biển số và phần mềm sẽ nhận diện biển số và so sánh với biển số của xe lúc vào
được lưu vào thông cơ sở dữ liệu. Nếu trùng khớp thì mở thanh chắn (Barrier) cho xe
ra. Nếu sai sẽ phát tín hiệu cảnh báo cho nhân viên biết để xử lý.
1.1.2. Tổng quan về các thành phần trong hệ thống
1.1.2.1. Barrier tự động
Barrier hay thường vẫn gọi là hàng rào nâng hạ. Barrier tự động có 3 loại chủ yếu:
Loại tay cần thẳng, tay cần gấp và loại hàng rào.
Loại barrier tay cần thẳng( chiếm khoảng 80 % ) sử dụng cho các cơ quan, nhà

máy, khu trung cư, khu thương mại; Loại barrier tay cần gấp(15%) dùng cho các không
gian như hầm gửi xe, những nơi có không gian hẹp; Loại barrier hàng rào(5%) dùng cho
những nơi cần an ninh nghiêm ngặt hơn như các trụ sở cơ quan nhà nước, quân đội...

Hình 1. 2: Barrier cần thẳng


4

Hình 1.3: Barrier cần gấp

Hình 1.4: Barrier hàng rào


5

 Barrier tự động là gì?
Các loại thanh chắn đã được đưa vào sử dụng ở Việt Nam từ khá lâu. Ban đầu nó
chỉ được thiết kế đơn giản với cấu tạo là một cần trục dài và một vật nặng được cố định
một đầu. Sẽ cần một người nâng vật nặng để dóng mở thanh chắn cho phép phương tiện
ra vào. Ngày nay, loại thanh chắn này đã được phát triển thành một loại thanh chắn tự
động hoạt động với nguồn điện và điều khiển bằng thiết bị cầm tay gọi là barrier tự động
(hay barie hoặc barier tự động) theo cách gọi của người Việt Nam.
 Cấu tạo của barrier tự động
Về cơ bản, cấu tạo của barrier tự động gồm:
Thân tủ: đây là bộ phận quan trọng nhất của thiết bị, được xem như “trung tâm
đầu não” điều khiển mọi hoạt động của barrier. Do điều kiện sử dụng ngoài trời, bởi vậy
tủ barrier sẽ được làm từ hợp kim nhôm và sơn tĩnh điện ngoài cùng để chống trầy xước,
chống gỉ sét, rung lắc hay va chạm không cần thiết. Bên trong tủ là hệ thống các chi tiết
bao gồm: lò xo, bộ động cơ và bảng main của thanh chắn tự động.

Hình 1.5: Cấu tạo bên trong tủ
Thanh chắn: Có dạng thanh dài, bên trong rỗng bằng hợp kim nhôm sơn tĩnh điện
và phản quang. Chiều dài của thanh chắn có thể điều chỉnh ( ở dạng cần thò thụt) hoặc
cố định. Công suất của động cơ barrier quyết định đến chiều dài tối đa của thanh chắn,


6

đảm bảo quá trình nâng và hạ an toàn. Ngoài ra chúng ta có 3 loại thanh chắn phổ biến
là: cần thẳng, cần gấp và cần dạng hàng rào.

Hình 1.6: Các loại thanh chắn
Thiết bị khác: điều khiển từ xa, điều khiển bàn, cột đỡ đầu cần. Để vận hành chính
xác, linh hoạt và độ tự động được tối ưu hóa thì người ta sẽ lắp đặt thêm vòng từ cảm
biến đóng mở. Bên cạnh đó một số thiết bị an toàn phụ trợ khác như: đèn led báo sáng
sử dụng vào ban đêm, đèn led báo giá với các bãi giữ xe hoặc trạm thu phí đường bộ,
những decan phản quang có chữ stop cảnh báo dừng xe hoặc giảm tốc độ để người tham
gia giao thông đảm bảo an toàn.
1.1.2.2. Camera
Camera là một thiết bị ghi hình. Với một chiếc Camera, chúng ta có thể ghi lại
được những hình ảnh trong một khoảng thời gian nào đó, lưu trữ và sau đó bạn xem lại
bất cứ khi nào bạn muốn. Với chức năng cơ bản là ghi hình, Camera được ứng dụng
rộng rãi trong lĩnh vực giám sát. Một hệ thống các Camera đặt tại những vị trí thích hợp
sẽ cho phép bạn quan sát, theo dõi hoặc kết hợp với một hệ thống để đáp ứng yêu cầu
như xử lý ảnh nhận dạng, theo dõi đối tượng.
Có ba cách phân loại camera:


Phân loại theo kĩ thuật hình ảnh.



Phân loại theo đường truyền.

 Phân loại theo tính năng sử dụng.
Ở đây chúng ta quan tâm đến camera IP và camera Analog


7

 Camera IP

Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống Camera IP

Hình 1.8: Camera IP
IP là viết tắt của "Internet Protocol" (giống như địa chỉ IP trong hệ thống mạng
internet). Nghĩa là mỗi 1 camera IP luôn có riêng 1 địa chỉ IP mạng. Vì vậy, camera


8

IP có khả năng diễn đặt hình ảnh quan sát được qua máy tính, điện thoại, máy tính
bảng..... mà không cần các thiết bị trung chuyển (đầu ghi hình camera IP).
Camera IP thông thường được tích hợp sẵn một giao diện web để có thể truy cập
và quản lý dựa trên 1 địa chỉ IP xác định thông qua mạng dữ liệu được thiết kế để kết
nối giữa các đô thị Wide area network (viết tắt WAN), Local Area Network (viết tắt
LAN) là một hệ thống mạng cục bộ dùng trong phạm vi nhỏ hoặc Internet. Do vậy bạn
hoàn toàn có thể xem camera mà không cần đầu thu hình.
 Camera Analog

Camera Analog là một camera sử dụng cảm biến chuyển đổi hình ảnh quang học
sang tín hiệu điện (viết tắt CCD) để thu nhận khung hình và sau đó hình ảnh được số
hóa để xử lý.
Nhưng trước khi có thể truyền tải hình ảnh nó phải chuyển đổi thành tín hiệu
Analog, sau đó truyền tải về thiết bị thu tín hiệu Analog. Ví dụ như : Tivi, đầu ghi hình
Analog…

Hình 1.9: Đầu ghi hình Analog
Không giống như camera IP, camera quan sát Analog không được tích hợp giao
diện Website (wed), không thể truy cập kết nối trên internet một cách độc lập. Mà cần
phải có thiết bị trung chuyển là đầu ghi hình Analog hoặc card ghi hình Analog.


9

Hình 1.10: Camera Analog
1.2. Các hệ thống giữ xe trong nước
1.2.1. Hệ thống giữ xe truyền thống
Hiện nay, các bãi giữ xe trên khắp cả nước đa phần đều áp dụng biện pháp quản lý
bãi giữ xe theo cách thủ công (dùng mắt thường quan sát và ghi vé xe bằng ghi tay).
Điển hình như khu vực giữ xe của các trường đại học trong đó có trường Đại học Nha
Trang.
1.2.1.1. Quy trình hoạt động của hệ thống giữ xe thủ công nói chung
Khách vào: Khi có xe vào nhân viên bảo vệ dùng mắt thường quan sát biển số xe
ghi số xe lên vé giấy rồi đưa cho khách hoặc nhân viên bảo vệ dùng phấn ghi số đã in
sẵn trên thẻ xe lên một trong các bộ phận dễ nhìn thấy của xe, sau đó đưa vé cho khách.
Khách ra: Nhân viên bảo vệ thu lại, đối chiếu số thẻ với số được ghi trên xe trước
đó và thu tiền của khách theo mệnh giá vé, sau đó cho xe ra.

Hình 1.11: Soát vé xe ra vào cổng

10

Hình 1.12: Vé giữ xe
1.2.1.2. Những hạn chế của hệ thống giữ xe truyền thống
Về tính hiệu quả: Vì sử dụng vé giấy nên giữ xe truyền thống tốn khá nhiều thời
gian ghi vé, kiểm tra và thu tiền vé chính vì thế tình trạng ùn tắc liên tục xảy ra vào giờ
cao điểm khi lượng xe ra/vào lớn. Nhân viên coi giữ xe luôn phải căng thẳng khi ghi,
nhận vé và xác nhận thông tin xe của khách ra/vào bãi giữ xe.
Về sự an toàn: Vé giữ xe ở các bãi xe này có thể mua mẫu in sẵn, đặt in riêng, hoặc
sử dụng thẻ tự chế (thẻ bằng mica in hình riêng, hay những tờ vé giấy có hình thù
riêng…) các loại vé này rất dễ để làm giả đối với đối tượng có ý định xấu, hoặc khi bị
ướt thì các loại vé giấy rất dễ rách, khi khách hàng bảo quản rất dễ nhàu nát và thất lạc,
khi bị mất vé giữ xe nếu đối tượng xấu nhặt được thì rất dễ biết được là vé của xe nào
và nguy cơ mất xe sẽ là rất cao.
Về mặt thẩm mỹ: Bãi giữ xe thủ công hầu hết đều áp dụng việc ghi số thẻ lên xe
khách bằng phấn, hoặc xé đôi vé xe một nửa bấm vào xe khách một nửa đưa khách giữ.
Điều này khiến thiếu thẩm mỹ và gây khó chịu đối với xe khách hàng khi xe bị ghi bẩn.
Về mặt quản lý: Người quản lý bãi xe khó có thể kiểm soát được lượng xe đã vào/ra
trong bãi, lượng xe còn tồn trong bãi thậm chí người quản lý cũng khó có thể kiểm soát
doanh thu được chính xác…
Ngoài ra trong các bãi giữ xe truyền thống việc chuyển làn trong giờ cao điểm dễ
dàng nhưng rất dễ gây tình trạng lộn xộn, mất trật tự, tính thẩm mỹ không cao(Nguồn:
/>

11

Hình 1.13: Soát vé thủ công tại bãi giữ xe truyền thống
1.2.2. Hệ thống giữ xe thông minh

1.2.2.1. Hệ thống kiểm soát bãi đỗ xe tự động tại Hầm đậu xe tòa nhà The Manor HCM
Đây là hệ thống quản lý quản lý tự động bằng thẻ RFID do trung tâm công nghệ
cao Việt Nam, thuộc Viện điện tử – tin học – tự động hóa, nghiên cứu thiết kế. Hệ thống
kiểm soát xe thông minh ứng dụng công nghệ RFID giúp kiểm soát việc vào ra của xe
một cách thuận tiện, hệ thống cho phép kiểm soát 4 làn vào/ra tại cùng một cổng ( bao
gồm 2 làn ô tô, 2 làn 2 bánh ), hệ thống kết hợp với camera.

Hình 1.14: Hệ thống kiểm soát bãi đỗ xe tự động tự động tại hầm đậu xe tòa nhà The
Manor Hồ Chí Minh


12

1.2.2.2. Ưu điểm bãi giữ xe thông minh
Hệ thống quản lý bãi giữ xe thông minh giúp giảm ùn tắc tại các bãi giữ xe. Sử
dụng vé xe bằng thẻ từ – không cần ghi vé vì thế quá trình coi giữ xe diễn ra nhanh
chóng thuận tiện giải quyết tình trạng ùn tắc tại các bãi giữ xe vào giờ cao điểm. Sử
dụng camera để chụp hình ảnh xe và ảnh người gửi xe.
Tự động nhận dạng biển số và cảnh báo trong các trường hợp có sai khác. Tự động
lưu các thông tin về loại vé, loại xe, thời điểm vào, thời điểm ra,…
Tự động tính tiền theo các công thức đã thiết lập sẵn. Giảm thiểu nhân lực và nâng
cao quản lý hệ thống. Nâng cao mức độ an ninh, hiện đại và tính tiện lợi cho người sử
dụng. Việc quản lý bãi xe trở nên đơn giản, tránh tình trạng gian lận. Thẻ từ có gắn chip
ID tích hợp nhận diện với đầu đọc thẻ nâng cao tính bảo mật.
Như nhiều thiết bị công nghệ hiện đại khác, hệ thống quản lý bãi giữ xe thông
minh phục vụ đắc lực cho cuộc sống của con người, hệ thống đem đến hiệu quả cũng
như đảm bảo yếu tố văn minh trong văn hóa ứng xử nơi công cộng của xã hội hiện đại.
(Nguồn: />Bằng thực nghiệm và tìm hiểu sơ bộ về các hệ thống giữ xe thông minh và hệ thống
giữ xe truyền thống ở việt nam, em đưa ra bảng so sánh với các tiêu chí căn bản được
thể hiện ở bảng dưới đây.

Bảng 1.1: So sánh hệ thống giữ xe thông minh với truyền thống
STT

1

2

Tiêu chí so
sánh

Thời gian ghi
nhận thông tin
của khách gửi
xe khi ở lối
vào/ lối ra

Mức độ sử
dụng nguồn
nhân lực

Hệ thống giữ xe thông minh
- Chỉ 3s cho mỗi khách gửi xe
cũng như lúc lấy xe. Vì toàn
bộ thông tin của khách được
camera giám sát chụp lại và
lưu trữ bằng phần mềm trên
máy tính.

Hệ thống giữ xe truyền
thống

- Từ 10-15s cho quá trình
nhân viên nhìn biển số xe
của khách – ghi lại vào vé
khi nhận xe và đối chiếu
thông tin trên vé xe, thu
tiền khi khách lấy xe.

→ Giảm tối đa thời gian kiểm
tra thông tin xe và khách, xóa
bỏ tình trạng ùn tắc vào giờ
cao điểm gửi/lấy xe

→ Hệ quả: Ùn tắc nghiêm
trọng vào giờ cao điểm
khách gửi xe/ lấy xe.

- Một máy giữ xe thông minh
chỉ cần duy nhất 1 nhân viên
cho 2 làn xe ra – vào có

- Cần ít nhất là 2 người
cho việc kiểm soát vé ở lối
ra-lối vào bãi đỗ. Nhân
viên trông xe luôn phải


13

nhiệm vụ quẹt thẻ từ và nhận
tiền của khách.

→ Tiết kiệm 70% chi phí
nhân lực cho công việc trông
coi xe. Kiểm soát bằng hệ
thống kỹ thuật tự động và
phần mềm nên tránh được
tình trạng nhầm lẫn…
- Camera giám sát chụp ảnh
biển số xe cũng như nhận
diện mặt khách gửi xe; sử
dụng thẻ từ nên yếu tố an
ninh được đảm bảo
3

4

Yếu tố an ninh

Quản lý doanh
thu và báo cáo
công việc của
nhân viên

→ Thông tin của khách và xe
được lưu trữ bằng phần mềm
trên máy tính sẽ dễ giải quyết
khi có sự cố; không thể làm
giả thẻ từ.

- Có biểu giá rõ ràng trên
bảng LED → Nhân viên

không thể gian lận; chủ đầu
tư dễ quản lý doanh thu. Có
thể xuất file mềm để báo cáo
hiệu quả công việc.

căng thẳng vì cần tập trung
ghi đúng biển số xe của
khách để tránh tình trạng
nhầm lẫn.
→ Không đủ nhân lực đáp
ứng công việc vào giờ cao
điểm và yếu tố rủi ro cao.

- Ghi vé thủ công – chỉ có
biển số xe, không có thông
tin người gửi.
→ Dẫn đến tình trạng kẻ
gian làm giả vé xe hoặc
không đủ thông tin đối
chứng với khách khi có sự
cố mất xe.

- Sẽ có tình trạng gian lận
trong việc thu phí như
nhân viên tự ý nâng giá
gửi xe của khách.
→ Chủ đầu tư không thể
kiểm soát được doanh thu
thực. Báo cáo công việc
phải viết tay.

→ mất thời gian và thiếu
chính xác.

5

Xử lý tình
huống đảo làn
trong giờ cao
điểm

- Hệ thống được tích hợp
chức năng đảo làn hoặc tăng
số làn kiểm soát xe ra-vào
theo ý muốn với độ an toàn
tuyệt đối.

- Việc thay đổi làn ra và
làn vào bãi đỗ linh hoạt dễ
dàng nhưng dễ gây tình
trạng lộn xộn, mất trật tự

6

Yếu tố thẩm
mỹ và văn
minh nơi công
cộng

- Thẻ từ có gắn chip ID tích
hợp nhận diện với đầu đọc

thẻ, thiết kế đẹp mắt và đem

- Vé xe bằng giấy – không
thể tái sử dụng → tình
trạng xả rác bừa bãi ảnh
hưởng đến môi trường.