Luận án Tiến sĩ Toán học: Nghiên cứu phát triển một số thuật toán phát hiện và phân loại phương tiện từ dữ liệu video giao thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ NGUYỄN VĂN CĂN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MỘT SỐ THUẬT TOÁN PHÁT HIỆN VÀ PHÂN LOẠI PHƯƠNG TIỆN TỪ DỮ LIỆU VIDEO GIAO THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC HÀ NỘI, NĂM 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ NGUYỄN VĂN CĂN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MỘT SỐ THUẬT TOÁN PHÁT HIỆN VÀ PHÂN LOẠI PHƯƠNG TIỆN TỪ DỮ LIỆU VIDEO GIAO THÔNG Chuyên ngành: CƠ SỞ TOÁN HỌC CHO TIN HỌC Mã số: 62 46 01 10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS. TS. NGUYỄN ĐỨC HIẾU Học viện Kỹ thuật Quân sự 2. TS. PHẠM VIỆT TRUNG Cục Công nghệ thông tin – Bộ Quốc phòng HÀ NỘI, NĂM 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung, số liệu và kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa có tác giả nào công bố trong bất cứ một công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Văn Căn LỜI CẢM ƠN Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành của tôi với tập thể giáo viên hướng dẫn của tôi, PGS. TS Nguyễn Đức Hiếu, Giám đốc Trung tâm Công nghệ thông tin, Học viện Kỹ thuật Quân sự Việt Nam; TS. Phạm Việt Trung, Phó cục trưởng Cục Công nghệ thông tin - Bộ Quốc phòng trực tiếp hướng dẫn cho tôi thông qua sự tiến bộ nghiên cứu. Tôi muốn cảm ơn tất cả các giảng viên mà tôi đã có vinh dự được cùng làm việc hoặc tham gia các khóa học trong quá trình làm nghiên cứu sinh. Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Viện Công nghệ thông tin, phòng Quản lý đào tạo sau đại học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Bộ quốc phòng. Tôi muốn đặc biệt cảm ơn PGS. TS Ngô Quốc Tạo, TS. Nguyễn Đức Dũng, phòng Nhận dạng và Xử lý tri thức, thuộc Viện Công nghệ thông tin, Viện hàn lâm Khoa học Việt Nam; cảm ơn các đồng nghiệp công tác tại Trường Đại học Kỹ thuật – Hậu cần Công an nhân dân đã có những bàn luận, thảo luận hữu ích, cài đặt thử nghiệm trong công việc nghiên cứu của tôi. Cuối cùng, tôi dành luận án này cho gia đình tôi và bạn bè của tôi. Nếu không có sự hỗ trợ của họ đầy đủ, tôi sẽ không có can đảm để đi qua tất cả những khó khăn trong việc nghiên cứu. i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU...................................................................................................iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................................iv DANH MỤC CÁC BẢNG.........................................................................................................v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ...................................................................................vi MỞ ĐẦU...............................................................................................................1 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ PHÁT HIỆN VÀ PHÂN LOẠI PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG TỪ VIDEO........................................................................8 1.1. Cơ sở lý thuyết và những khái niệm cơ bản...........................................8 1.1.1. Dữ liệu video số...............................................................................8 1.1.2. Mô-men bất biến............................................................................12 1.1.3. Hình dạng và Khối đối tượng chuyển động...................................13 1.1.4. Đường viền đối tượng....................................................................13 1.1.5. Nền và đối tượng chuyển động......................................................21 1.1.6. Entropy của khối............................................................................22 1.1.7. Biểu diễn hình dạng đối tượng theo vector khoảng cách ..............25 1.2. Một số phương pháp và công trình nghiên cứu liên quan....................29 1.2.1. Hệ thống điều khiển giao thông và giám sát an ninh.....................30 1.2.2. Hệ thống phát hiện và phân loại xe dựa trên video .......................32 1.2.3. Hệ thống giám sát giao thông dựa trên độ dài...............................34 1.2.4. Hệ thống giám sát tích hợp phát hiện, theo dõi, phân loại ............36 1.2.5. Phát hiện đối tượng........................................................................38 1.2.6. Phân loại đối tượng........................................................................41 1.3. Hướng tiếp cận của luận án ..................................................................45 1.3.1. Sơ đồ khái quát hướng tiếp cận xử lý bài toán ..............................45 1.3.2. Xác định vùng quan tâm và nhiệm vụ của luận án........................47 1.4. Kết luận chương 1.................................................................................49 Chương 2. PHÁT HIỆN ĐỐI TƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG TỪ VIDEO DỰA TRÊN MÔ HÌNH GAUSS HỖN HỢP THÍCH NGHI VỚI THAY ĐỔI ÁNH SÁNG ........................................................................................................51 2.1. Một số thuật toán phát hiện chuyển động.............................................51 2.1.1. Thuật toán trừ nền cơ bản..............................................................51 2.1.2. Thuật toán trừ nền trung bình:.......................................................53 2.1.3. Thuật toán Σ-Δ:..............................................................................54 2.1.4. Thuật toán Σ-Δ cải tiến:.................................................................56 ... - tailieumienphi.vn