Trang chủ Học và làm Học và làm Nghiên cứu xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát và xử lý vi phạm trật tự an toàn giao thông

Nghiên cứu xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát và xử lý vi phạm trật tự an toàn giao thông

Nguyễn Thanh Hải, Trần Đức Toàn, Vương Anh Tuấn, Nguyễn Đức Tuần, Phạm Thế Long
Học viện KTQS, 100 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Các hệ thống giám sát giao thông bằng camera quan sát đã được phát triển ở nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên, việc triển khai các hệ thống như vậy vào điều kiện giao thông Việt Nam có rất nhiều vấn đề bất cập: giá thành rất cao, việc sử dụng kèm theo chế độ bảo hành, bảo trì, nâng cấp hay phát triển khó khả thi. Hơn nữa, việc áp dụng công nghệ nước ngoài vào môi trường Việt Nam đôi khi bị hạn chế do các đặc thù của giao thông đô thị Việt Nam.

 

Tình hình trật tự an toàn giao thông (TTATGT) hiện nay đang là vấn đề thời sự. Với sự tham gia của nhiều dòng giao thông đa phương tiện, bao gồm nhiều chủng loại như xe đạp, xe máy, ô tô... với số lượng và mật độ tham gia giao thông cao. Ý thức của người điều khiển tham gia giao thông chưa cao, trình độ hiểu biết và tuân thủ luật giao thông còn hạn chế. Việc xử lý các hành vi vi phạm luật giao thông hiện nay chủ yếu được thực thi một cách thủ công, không thể bao quát xử lý hết các trường hợp vi phạm dẫn đến không đủ răn đe để nâng cao ý thức của người tham gia giao thông. Do đó, xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát và xử lý phương tiện vi phạm trật tự an toàn giao thông nhằm nâng cao ý thức tham gia giao thông là một nhu cầu cần thiết.
Hệ thống hiện đang được triển khai thử nghiệm tại Cục Cảnh sát giao thông Đường bộ - Đường sắt, Bộ Công an.
2. HỆ THỐNG HỖ TRỢ GIÁM SÁT VÀ XỬ LÝ VI PHẠM TTATGT
2.1. Sơ đồ tổ chức và các chức năng của hệ thống phần mềm
Hệ thống sử dụng công nghệ xử lý ảnh cho phép nhận dạng và quản lý dữ liệu ảnh chụp phương tiên giao thông vi phạm trật tự an toàn giao thông từ máy bắn tốc độ chuyên dụng của cảnh sát giao thông (CSGT) hoặc từ các nguồn khác. Trên cơ sở nhận dạng và quản lý biển kiểm soát của các phương tiện giao thông lưu thông trên các tuyến đường có gắn camera quan sát, hệ thống phát hiện và cảnh báo các phương tiện vi phạm để CSGT xử lý người điều khiển phương tiện vi phạm. Mô hình tổ chức và hoạt  động như trong hình 1.

Hình 1. Mô hình nguyên lý của hệ thống

Các chức năng chính của hệ thống phần mềm bao gồm:
-  Nhận tín hiệu ảnh chụp phương tiện vi phạm TTATGT từ thiết bị súng bắn tốc độ chuyên dụng của CSGT truyền qua hạ tầng truyền thông hoặc từ các nguồn khác.

Hình 2. Bố trí các thành phần hệ thống trong thực tế

- Xử lý hình ảnh phương tiện vi phạm, nhận dạng và trích xuất biển số phương tiện (nếu có) thành dạng text.
- Nhận tín hiệu từ các camera được lắp đặt cố định tại các điểm trên tuyến, xử lý hình ảnh, nhận dạng và trích xuất biển số phương tiện lưu thông trên tuyến.
- Quản lý, cập nhật cơ sở dữ liệu (CSDL) các phương tiện vi phạm TTATGTT và CSDL các phương tiện lưu thông trên máy tính chủ đặt tại các Trung tâm điều hành.
- Truyền thông tin về phương tiện vi phạm được phát hiện tại một điểm đến các Trung tâm điều hành trong toàn bộ hệ thống. Mỗi Trung tâm sau đó cập nhật cho các trạm trong phạm vi của mình quản lý.
- Tại các trạm, liên tục xử lý hình ảnh từ camera quan sát phương tiện lưu thông trên đường, nhận dạng biển số phương tiện giao thông; đối chiếu thông tin các phương tiện vi phạm để đưa ra tín hiệu cảnh báo.
- Cập nhật, tìm kiếm, thống kê trên CSDL phương tiện giao thông vi phạm và CSDL các phương tiện lưu thông trên tuyến.
Hệ thống được tổ chức triển khai thí điểm trên tuyến đường quốc lộ 1, đoạn Hà Nội - Hà Nam - Ninh Bình, với sơ đồ triển khai như trên hình 2. CSDL phương tiện lưu thông trên tuyến và phương tiện vi phạm TTATGT được quản lý tại Trung tâm điều hành của Cục CSGT đường bộ đường sắt và Trung tâm điều hành các tỉnh và các trạm tuần tra cơ động/cố định.

2.2. Hoạt động của hệ thống
2.2.1. Hệ thống bao gồm 03 thành phần kết nối nhau qua hạ tầng truyền thông gồm:
+ Hệ thống quản lý CSDL trên máy tính Server đặt tại trung tâm-Bộ Công an.
+ Hệ thống kiểm soát và nhận dạng biển số phương tiện (Client1) được kết nối camera và lắp đặt tại các điểm kiểm soát trên các tuyến quốc lộ.

Hình 3. Mô hình  hoạt động của hệ thống

+ Hệ thống xử phạt phương tiện vi phạm (Client2) được lắp đặt trên các trạm tuần tra cố định hoặc lưu động.
Mô hình tương tác giữa ba thành phần trên được minh họa trong hình 3.
Mô tả hoạt động chung của hệ thống:
- Dữ liệu phương tiện vi phạm được chuyển về server từ các nguồn khác nhau:
+ Ảnh chụp từ máy bắn tốc độ chuyên dụng của CSGT.
+ Ảnh chụp từ các camera lắp đặt trên các tuyến đường, được xử lý phát hiện vi phạm (lấn làn, lấn tuyến…).
+ Các nguồn khác: ảnh chụp phương tiện vi phạm từ máy ảnh kỹ thuật số…
- Phân tích dữ liệu ảnh để nhận dạng biển số xe vi phạm, cập nhật CSDL xe vi phạm trên server và các máy tính trạm Client1.
- Các trạm Client1 được kết nối camera quan sát trên tuyến:
+ Liên tục nhận tín hiệu phương tiện lưu thông, phân tích chuyển động trên các làn đường, chụp ảnh có chứa biển số phương tiện;
+ Nhận dạng biển số phương tiên;
+ Gửi dữ liệu phương tiện được nhận dạng về CSDL phương tiện lưu thông trên server;
+ Kiểm tra biển số xe nhận dạng được với dữ liệu trong CSDL phương tiện vi phạm; trong trường hợp phát hiện phương tiện đang đi qua là phương tiện vi phạm, Client1 sẽ phát tín hiệu cảnh báo đồng thời gửi thông tin phương tiện vi phạm cho Client2.
- Các trạm Client2 nhận thông tin phương tiện vi phạm đang lưu thông qua và CSGT tiến hành xử lý. Thông tin xử lý sau đó được cập nhật trong hệ thống (các Client1 và Server).
2.2.2. Modul quản lý CSDL trên Server.

Hình 4. Giao diện chương trình

Modul phần mềm trên máy tính chủ (server) tại Trung tâm điều hành có chức năng nhận dữ liệu ảnh chụp phương tiện vi phạm từ máy bắn tốc độ (hoặc từ các nguồn khác) truyền về Trung tâm điều hành. Từ dữ liệu đó, phần mềm tự động nhận dạng biển số của phương tiện, cập nhật CSDL phương tiện vi phạm đồng thời gửi thông tin về phương tiện vi phạm đó đến các Trung tâm điều hành và các máy tính trạm trong toàn bộ hệ thống. Giao diện chính của modul này như trên hình 4.
Các chức năng chính:
- Thiết lập CSDL phương tiện vi phạm gồm các trường quản lý cần thiết như: ảnh phương tiện vi phạm, biển số phương tiện được nhận dạng (dữ liệu text), thông tin vi phạm (được thể hiện sẵn trên ảnh), thời gian (nhận dữ liệu); vị trí vi phạm (căn cứ nguyên tắc cấu hình thư mục lưu dữ liệu vào). 
- Nhận dữ liệu vào là ảnh chụp phương tiện vi phạm được truyền về qua hạ tầng truyền thông.
- Nhận dạng biển số trên ảnh dữ liệu vào, thiết lập bản ghi tương ứng và ghi lại trong CSDL phương tiện vi phạm.
- Nhận thông tin xử lý phương tiện vi phạm được truyền về từ các trạm và cập nhật CSDL tương ứng trên server và cho các trung tâm/trạm khác.
2.2.3. Hệ thống kiểm soát biển số phương tiện Client1

Hình 5. Giao diện cảnh báo  phương tiện vi phạm trên máy tính trạm

Máy tính của hệ thống con này được kết nối đến các camera quan sát ghi hình lại các phương tiện chuyển động qua các làn đường. Mọi phương tiện đi qua trường quan sát của camera đều được ghi hình và chụp lại ảnh chứa biển số nhìn rõ của phương tiện đó, hình ảnh đó được đưa vào để nhận dạng biển số. Với mỗi phương tiện đi qua chụp được ảnh biển số và nhận dạng được, Client1 thực hiện các thao tác sau:
- So sánh biển số nhận dạng được với CSDL vi phạm để xác định phương tiện đi qua có nằm trong CSDL vi phạm hay không, nếu có thì thực thi các hành vi tiếp theo gồm: gửi tín hiệu ra đèn cảnh báo để đèn cảnh báo hoạt động (báo hiệu cho CSGT chuẩn bị dừng xe đang tới), gửi bản ghi thông tin xe vi phạm đang đến máy tính Client2 (đặt trên xe cảnh sát) trong đó có các thông tin về xe vi phạm lấy từ CSDL kèm theo hình ảnh hiện tại của xe vi phạm đó.
- Nhận thông tin xử lý từ Client2 gửi về, cập nhật CSDL xe vi phạm. Cập nhật CSDL xe vi phạm trên Server.
- Trong trường hợp xác nhận xe đang qua không có mặt trong CSDL vi phạm thì Client1 tiến hành gửi thông tin về xe đang qua về Server để Server hiển thị và cập nhật vào CSDL phương tiện lưu thông qua tuyến.
Hình 5 là giao diện cảnh báo phương tiện vi phạm phát hiện được khi đang lưu thông vào vùng kiểm soát do máy tính Client1 đảm nhiệm.
2.2.4. Hệ thống hỗ trợ xử phạt phương tiện vi phạm

Hình 6. Giao diện xử lý phương tiện vi phạm TTATGT

Khi hệ thống cảnh báo phát hiện phương tiện vi phạm (Client1), thông tin về phương tiện sẽ được truyền cho hệ thống hỗ trợ xử phạt phương tiện vi phạm trên máy tính Client2 (đặt tại các trạm tuần tra cố định hoặc di động của cảnh sát giao thông). Hệ thống hỗ trợ xử phạt trên máy tính Client2 được thiết lập một giao diện hiện thị cac thông tin cần thiết cho việc xử phạt vi phạm TTATGT:
- Hình ảnh phương tiện vi phạm: ảnh chụp khi vi phạm và ảnh chụp hiện tại.
- Chức năng in biên bản xử phạt.
- Cập nhật thông tin xử phạt cho máy trạm Client1 và CSDL trên Server.
Giao diện hỗ trợ CSGT xử lý phương tiện vi phạm được cho như trên hình 6.
2.3. Một số kết quả đạt được
Hệ thống hỗ trợ giám sát và xử lý phương tiện vi phạm TTATGT đã được tổ chức triển khai từ tháng 2/2009. CSDL phương tiện lưu thông trên tuyến và phương tiện vi phạm TTATGT được quản lý trên máy chủ đặt tại Cục CSGT đường bộ đường sắt-Bộ Công an (112 Trần Hưng Đạo Hà Nội), máy tính Client1 (trạm cố định), Client 2 (trạm di động) được đặt tại Pháp Vân. Các máy tính kết nối nhau theo qua hạ tầng mạng LAN không dây (G-tel/Bộ Công an đảm nhiệm).
Hệ thống hoạt động theo thời gian thực. Hiệu suất nhận dạng đúng biển số ô tô trong hệ thống thu được trên 95% (modul nhận dạng biển số được xây dựng theo phương pháp đề xuất trong [1, 2]), trên 92% số lượng phương tiện vi phạm tự động phát hiện được khi đi qua điểm kiểm soát.
3. KẾT LUẬN
Bài báo này giới thiệu các thành phần của một hệ thống giám sát và xử lý phương tiện vi phạm TTATGT đang được triển khai thí điểm trong thực tế. Với mô hình hệ thống đề xuất, việc quản lý giám sát và xử lý phương tiện vi phạm TTATGT có thể được quản lý một cách chặt chẽ qua các cấp cũng như có thể phát triển qui mô rộng rãi hơn, liên thông giữa các tỉnh cũng như trên khắp toàn quốc. Ngoài ra, hệ thống còn có thể phát triển theo các hướng khác như quản lý lưu lượng xe vào ra các tỉnh thành, theo dõi hành trình của các phương tiện, phát hiện các loại phương tiện bị đánh cắp lưu thông trên đường…
4. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]    Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Huy Hoàng, Phạm Thế Long (2008), “Về một hệ ảnh-nơron trong các ứng dụng xử lý và nhận dạng ảnh”, Chuyên san Các công trình nghiên cứu khoa học, nghiên cứu triển khai công nghệ thông tin và truyền thông, Tạp chí Công nghệ thông tin và truyền thông, Số 19, Kỳ 3, 2-2008,  tr. 47-55.
[2]    Hai N.T., Long P.T., Dinh N.C (2008), “Affine-invariant fourier descriptors and its application in a number plate recognize system”, ASEAN Journal on Science and Technology for Development, Vol.25, Issue 2, pp. 269-280.
[3]    E. Atkociunas, R. Blake, A. Juozapavicius, M. Kazimianec (2005), “Image Processing in Road Traffic Analysis”, Nonlinear Analysis: Modelling and Control, 2005, Vol. 10, No. 4, p.315–332.
[4]    Enyedi B., Konyha L., Fazekas K. (2006), “Real time number plate localization algorithms”, Journal of Electrical Engineering, Vol. 57, No. 2, pp. 69–77.
[5]    Facchinetti T., Buttazzo G. (2003), “A real-time system for tracking and catching moving targets”, Proceedings of the 5th IFAC International Symposium in Intelligent Components and Instruments for Control Applications (SICICA 2003), Avero, Portual, July 9-11, pp. 251-256.
[6]    Serkan Ozbay, Ergun Ercelebi (2005), “Automatic Vehicle Identification by Plate Recognition”, Transactions on engineering, computing and technology, V.9 November 2005, ISSN 1305-5313, pp.222-225.

Số 108 (9/2009)♦Tự động hóa ngày nay


Newer news items:
Older news items:

 

Mới cập nhật

Tìm kiếm

Quảng cáo&Liên kết