Ứng dụng xử lý ảnh cải tiến hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thông tại nút giao thông

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHAN ĐÌNH TRUNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH CẢI TIẾN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN TÍN HIỆU GIAO THƠNG TẠI NÚT GIAO THƠNG Chuyên ngành: Tự động hĩa Mã số: 60.52.60 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng, Năm 2012 2 Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ THÀNH BẮC Phản biện 1: PGS.TS. NGUYỄN HỒNG ANH Phản biện 2: TS. LÊ TẤN DUY Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 9 tháng 6 năm 2012 Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng. 3 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Kể từ khi JP Knight lắp đặt đèn giao thơng đầu tiên trên thế giới ở London năm 1868, đến nay ứng dụng này đã trở nên phổ biến rộng rãi trên tất cả các châu lục đến nỗi đèn giao thơng cĩ thể được tìm thấy tại đa số nút giao đường bộ trên tồn thế giới. Thực tế hiện nay đèn giao thơng đặt tại các giao lộ chưa thể giải quyết được tình trạng ùn tắc giao thơng ngày càng phát triển phức tạp tại nhiều địa phương ở nước ta. Chính những bất cập này đã gây ra nạn kẹt xe tại nhiều nơi và hiện đang là vấn đề khĩ giải quyết ở những thành phố lớn. Hệ thống thơng minh điều khiển đèn giao thơng được cung cấp thơng tin về lưu lượng giao thơng tại các của khu vực lân cận và cĩ thể thay đổi thời gian cho phù hợp để đảm bảo rằng các tuyến đường tắc nghẽn nhất sẽ được ưu tiên. Việc sử dụng các thơng tin hiện hành về lưu lượng giao thơng vào điều khiển đèn giao thơng tại các giao lộ tạo một lợi thế rõ ràng so với điều khiển theo chu kỳ thời gian cố định khi đĩ thời gian sáng của đèn xanh đèn đỏ tùy thuộc vào luồng phương tiện trên các hướng đi riêng biệt. Điều này đảm bảo rằng khi cĩ sự tăng đột biến trong một hướng di chuyển nào đĩ thì hệ thống sẽ phân tán luồng giao thơng đĩ trước khi tuyến đường trở nên bão hịa. Tính năng mới này của hệ thống đèn giao thơng thơng minh giúp ngăn ngừa việc xuất hiện tắc nghẽn. Tơi chọn thực hiện Đề tài “ Ứng dụng xử lý ảnh cải tiến hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thơng tại nút giao thơng” nhằm gĩp phần vào việc xây dựng một phương pháp điều khiển đèn 4 tín hiệu giao thơng theo hướng điều khiển thơng minh, giúp tình trạng giao thơng tại các ngã tư ở nước ta được ổn định hơn. 2. Mục đích nghiên cứu Vận dụng kiến thức đã được học vào giải quyết một vấn đề trong thực tế. Sự thành cơng của đề tài sẽ gĩp một phần vào việc ổn định giao thơng, giải quyết tình trạng kẹt xe ở các đơ thị hiện nay. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a. Đối tượng nghiên cứu: - Các nguyên lý điều khiển đèn tín hiệu giao thơng hiện đại. - Các phương pháp thiết kế bộ điều khiển đáp ứng cho nhu cầu điều khiển thơng minh đèn tín hiệu giao thơng. - Ứng dụng xử lý ảnh trong việc nhận dạng lưu lượng xe trên đường, nhận dạng số lượng phương tiện tại giao lộ. - Các phương pháp truyền thơng điều khiển thơng qua mạng Internet b. Phạm vi nghiên cứu: Ứng dụng xử lý ảnh điều khiển đèn tín hiệu giao thơng ngã tư. 4. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu a. Phương pháp nghiên cứu: Đề tài được thực hiện chủ yếu bằng phương pháp thu thập thơng tin, tài liệu cĩ liên quan, xử lí các thơng tin cùng với việc quan sát, thực hiện mơ phỏng và xây dựng mơ hình. b. Phương tiện: 5 - Phần mềm Matlab - Simulink. - Các tài liệu cĩ liên quan. - Các phương tiện thơng tin đại chúng. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của để tài - Ứng dụng điều khiển tự động vào giải quyết các vấn đề về điều khiển giao thơng. - Gĩp phần nghiên cứu tạo tiền đề cho việc phát triển mở rộng hệ thống điều khiển thơng minh đèn tín hiệu giao thơng. 6. Cấu trúc luận văn Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển đèn giao thơng Chương 2: Ứng dụng Matlab trong xử lý ảnh Chương 4: Thi cơng mơ hình điều khiển đèn giao thơng ngã tư - ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh Chương 5: Mơ phỏng hệ thống điều khiển đèn giao thơng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THƠNG 1.1. Tổng quan về hệ thống đèn tín hiệu điều khiển giao thơng Đèn giao thơng (cịn được gọi tên khác là đèn tín hiệu giao thơng hay đèn điều khiển giao thơng) là một thiết bị được dùng để điều khiển giao thơng ở những giao lộ cĩ lượng phương tiện lưu thơng lớn (thường là ngã ba, ngã tư đơng xe qua lại). Đây là một thiết bị quan trọng khơng những an tồn cho các phương tiện mà cịn giúp 6 giảm ùn tắc giao thơng vào giờ cao điểm. Nĩ được lắp ở tâm giao lộ hoặc trên vỉa hè. Đèn giao thơng cĩ thể hoạt động hồn tồn tự động hoặc cảnh sát giao thơng điều khiển. 1.1.1. Lịch sử ra đời 1.1.2. Nguyên lý hoạt động 1.1.3. Ý nghĩa của các màu đèn 1.1.4. Quy định điều khiển đèn tín hiệu 1.2. Nhược điểm của các phương pháp điều khiển hệ thống đèn tín hiệu giao thơng hiện nay ở nước ta Hiện nay, đa phần các loại tủ điều khiển đèn tín hiệu giao thơng cũ được chế tạo và sản xuất dựa trên thiết bị kỹ thuật số hoặc PLC với các phần tử đĩng cắt ra đèn sử dụng loại cĩ tiếp điểm như rơ le, hoặc contactor nên tuổi thọ khơng cao và chỉ hoạt động độc lập theo một chu kỳ thời gian cố định rất khĩ thay đổi. Do khơng cĩ trung tâm điều khiển nên khơng thích ứng được với các sự thay đổi lưu lượng phương tiện thực tế dẫn đến chỉ thực hiện tốt chức năng an tồn cho người và phương tiện lưu thơng qua nút, cịn chức năng giải toả ùn tắc giao thơng hầu như khơng thực hiện được. 1.3. Đề xuất cải tiến phương pháp điều khiển hệ thống đèn tín hiệu giao thơng ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh Hệ thống tín hiệu và điều khiển thực hiện được chức năng cơ bản là cĩ thể điều khiển thời gian tín hiệu giao thơng theo cả hai cách: 7 - Theo chuỗi thời gian đã được lập từ trước (chương trình thời gian cố định - Fixed time plan) và lựa chọn theo khoảng thời gian trong ngày hoặc bằng tay. - Theo nhu cầu giao thơng thực tế mà việc đo lường thơng qua các cảm biến được đặt trong mạng giao thơng (điều khiển thích ứng - Traffic Adaptive Control). - Hệ thống điều khiển phải cĩ một giao diện vận hành tiện lợi dựa trên giao diện người sử dụng bằng đồ hoạ (Graphic User Interphase). - Các dữ liệu cảm biến phương tiện từ mỗi tủ điều khiển gửi về trung tâm để phần mềm thích ứng giao thơng theo thời gian thực tính tốn nhu cầu giao thơng thực tế. Các giao thức và đường dẫn truyền thơng giống nhau sẽ cho phép hệ thống máy tính và các tủ điều khiển tín hiệu cùng tải lên và tải xuống các dữ liệu thích hợp bao gồm cả thời gian lưu trữ trong các tủ điều khiển và bản ghi lỗi. Giải pháp kỹ thuật tổng thể cho tồn hệ thống Để đạt được các mục tiêu đã nêu trên, phương án thiết kế kỹ thuật đưa ra như sau: Xây dựng một hệ thống điều khiển và giám sát giao thơng bao gồm: - Phịng điều khiển trung tâm, bao gồm hệ thống điều khiển giao thơng tại các giao lộ và hệ thống hiển thị, quan sát từ xa bằng hình ảnh do các camera đưa về. - Các hệ thống điều khiển giao thơng tiêutại các giao lộ. - Camera quan sát tại các giao lộ. 8 - Hệ thống cáp quang và cáp điều khiển nối mạng từ trung tâm đến các tủ tại các giao lộ lắp đặt hệ thống tín hiệu giao thơng và hệ thống camera quan sát. CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG MATLAB TRONG KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH 2.1. Xử lý ảnh là gì ? Quá trình xử lý ảnh được xem như là quá trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho ra kết quả mong muốn. Kết quả đầu ra của một quá trình xử lý ảnh cĩ thể là một ảnh “tốt hơn” hoặc một kết luận. Hình 2.1. Kết quả đầu ra của quá trình xử lý ảnh Sơ đồ của quá trình xử lý ảnh: Hình 2.2. Sơ đồ của quá trình xử lý ảnh Camera Sensor Thu nhận ảnh Lưu ảnh Tiền xử lý ảnh Phân tích ảnh Trích chọn đặc điển 9 2.1.1. Thu nhận ảnh 2.1.2. Quá trình tiền xử lý ảnh 2.1.3. Quá trình phân tích ảnh 2.1.4. Đặc trưng của ảnh 2.2. Các khái niệm cơ bản trong xử lý ảnh 2.2.1. Cơ sở về màu 2.2.2. Ảnh RGB 2.2.3. Ảnh cường độ (Intensity Images) 2.2.4. Ảnh nhị phân (Binary Images) 2.2.5. Định dạng ảnh 2.3. Các kỹ thuật cơ bản trong xử lý ảnh 2.3.1. Thay đổi độ tương phản 2.3.2. Lọc nhiễu 2.3.3. Các phương pháp phân đoạn ảnh 2.3.3.1. Phân đoạn bằng một ngưỡng 2.3.3.2. Phương pháp cục bộ 2.4. Ứng dụng Matlab phân tích ảnh 2.4.1. Các giá trị pixel và thống kê 2.4.1.1. Lựa chọn các pixel 2.4.1.2. Intensity Profile. 10 2.4.2. Phân tích ảnh 2.4.3. Điều chỉnh cường độ ảnh (Intersity Adjustment) 2.4.4. Loại bỏ nhiễu 2.4.4.1. Sử dụng các bộ lọc tuyến tính 2.4.4.2. Sử dụng các bộ lọc median 2.4.4.3. Sử dụng các bộ lọc thích nghi 2.5. Ứng dụng xử lý ảnh trong điều khiển tự động CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH, THIẾT KẾ CẢI TIẾN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN TÍN HIỆU GIAO THƠNG NGÃ TƯ 3.1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển đèn giao thơng ứng dụng xử lý ảnh. Hình 3.1. Sơ đồ khối của hệ thống 3.2.1. Xây dựng mơ hình theo sơ đồ khối Hình 3.2. Các thiết bị thực hiện chức năng theo sơ đồ khối 11 3.2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Cĩ 2 Camera được lắp đặt tại 2 trục đường trước mỗi ngã tư. Camera này cĩ nhiệm vụ thu nhận hình ảnh các phương tiện tham gia giao thơng trên tuyến đường mà nĩ được lắp đặt. Hình ảnh thu được từ các Camera sẽ được truyền về máy tính ở trung tâm giám sát - điều khiển thơng qua hệ thống cáp quang. Do điều kiện thực tế nên mơ hình mơ phỏng ứng dụng xử lý ảnh điều khiển đèn giao thơng trong nội dung luận án này khơng xây dựng phịng giám sát - điều khiển trung tâm, vì vậy tín hiệu thu được từ Camera sẽ được truyền một về máy tính được đặt tại ngã tư. Máy tính sẽ thu nhận tín hiệu hình ảnh từ Camera để làm dữ liệu đầu vào cho bộ xử lý ảnh. Bộ xử lý ảnh cĩ nhiệm vụ phân tích và xử lý hình ảnh để đưa ra kết quả là số lượng phương tiện đang tham gia giao thơng trên mỗi tuyến đường. Sau khi so sánh số lượng phương tiện tham gia giao thơng ở hai tuyến tại ngã tư, bộ xử lý ảnh sẽ tính thời gian sáng các đèn xanh, đỏ, vàng trên mỗi tuyến đường. Hình 3.3. Hình ảnh đèn giao thơng ngã tư 12 1 2 1 342 + = N NT X 3.2.3. Xây dựng quy luật tính thời gian điều khiển đèn giao thơng dựa vào số phương tiện giao thơng tham gia trên đường: Giả sử: T1X: Thời gian sáng đèn xanh của tuyến đường 1. T1V: Thời gian sáng đèn vàng của tuyến đường 1. T1Đ: Thời gian sáng đèn đỏ của tuyến đường 1. T2X: Thời gian sáng đèn xanh của tuyến đường 2. T2V: Thời gian sáng đèn vàng của tuyến đường 2. T2Đ: Thời gian sáng đèn đỏ của tuyến đường 2. TT: Tổng thời gian sáng đèn (Thời gian 1 chu kì.) Hình 3.4. Biểu đồ thời gian sáng đèn trong 1 chu kì

TT = t T2X TT2Đ T1X T T1Đ 2 121 N NTT XX = 13
T1Đ = T2X + 3
T2Đ = T1X + 3 Khi bộ xử lý ảnh đếm được số lượng xe tham gia lưu thơng trên mỗi tuyến đường tức là chúng ta đã xác định được N1 và N2 của bài tốn. Tính được giá trị N1/N2 dựa vào phương trình (3.9) và (3.10) ta sẽ cĩ được T2X,T1X, T1Đ, T2Đ. 3.3. Mơ hình bộ xử lý ảnh xây dựng trên phần mềm Matlab Simulink Xây dựng mơ hình xử lý ảnh trên phần mềm Matlab Simulink nhằm mục đích phân tích đoạn video ghi lại hình ảnh trên các tuyến đường để xác định hình nền, đếm các phương tiện giao thơng đang lưu thơng trên đường. 3.3.1. Sơ đồ khối bộ xử lý ảnh trong hệ thống điều khiển đèn giao thơng Trước khi xây dựng bộ xử lý ảnh trên phần mềm Matlab cần xây dựng sơ đồ khối của bộ xử lý ảnh. Hình 3.5. Sơ đồ khối của bộ xử lý ảnh 3.3.2. Mơ hình bộ xử lý ảnh xây dựng trên phần mềm Matlab Simulink 14 Dựa vào sơ đồ khối ở hình 3.5, cĩ thể xây dựng mơ hình xử lý ảnh trên phần mềm Matlab Simulink như sau: Hình 3.6. Mơ hình xử lý ảnh xây dựng trên Matlab Simulink 3.3.3. Tìm hiểu chức năng của các khối trong mơ hình xử lý ảnh: 3.3.3.1. Khối From Multimedia file 3.3.3.2. Khối Color space conversion. 3.3.3.4. Khối Car Tracker 3.3.4. Giải thích nguyên lý hoạt động của mơ hình xử lý ảnh Khối From Multimedia file sẽ đọc file video được lưu trữ trong ổ cứng và đưa vào bộ chuyển đổi khơng gian màu Color space conversion, khối này chuyển hình ảnh video khơng gian màu “ R'G'B'” thành hình ảnh video khơng gian cường độ sáng”, tức là ngõ ra của bộ chuyển đổi này là ảnh xám. Việc chuyển đổi video ảnh màu thành video ảnh xám nhằm mục đích làm đơn giản các tham số trong bức ảnh tạo tiền đề cho việc xử lý ảnh dễ dàng hơn. 15 Video đen trắng ở ngõ ra của khối Color space conversion được đưa đến ngõ vào của khối Background Estimator, khối này cĩ . Khối Car Tracker cĩ nhiệm vụ so sánh hình nền và video thu được từ Camera để xác định các phần tử quang học chuyển động, từ đĩ xác định số nhĩm phần tử chuyển động, đây cũng chính là số xe đang lưu thơng trên đường Kết quả thu được từ khối Car Tracker là số lượng xe và video các phân khúc hình ảnh chuyển động quang học, các ngõ ra này được đưa vào khối Display Result, khối này cĩ chức năng hiển thị các khung hình tứ giác xung quang các xe đang chuyển động và hiển thị số phương tiện giao thơng đang tham gia trên đường. 3.4. Thiết kế bộ điều khiển của hệ thống điều khiển đèn giao thơng ứng dụng xử lý ảnh 3.4.1. Sơ đồ khối bộ điều khiển Hình 3.14. Sơ đồ khối bộ điều khiển “Ngõ vào” của bộ điều khiển là dữ liệu về số lượng phương tiện tham gia giao thơng trên mỗi tuyến đường, số liệu này được lấy 16 1 2 1 342 + = N NT X từ ngõ ra của bộ xử lý ảnh. Bộ vi xử lý dùng dữ liệu này để tính tốn thời gian sáng các đèn theo cơng thức:

2 121 N NTT XX =
T1Đ = T2X + 3
T2Đ =T1X + 3 3.4.2. Thiết kế mạch điện điều khiển dựa theo sơ đồ khối Mạch điện của bộ điều khiển được thế kế dùng vi điều khiển 89V51. Hình 3.15. Sơ đồ mạch điều khiển “Cổng giao tiếp RS232” nhận dữ liệu từ máy tính và đưa vào vi điều khiển 89V51. Vi điều khiển 89V51 nhận dữ liệu và tính tốn ra thời gian T2x,T1x, T1Đ, T2Đ. 17 Khi đã cĩ các giá trị thời gian, vi điều khiển xuất tín hiệu điều khiển sáng đèn đến ngõ ra. Mạch đệm ngõ ra cĩ nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu từ ngõ ra của vi điều khiển để đưa đến mạch cơng suất điều khiển các đèn. CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THƠNG NGÃ TƯ - ỨNG DỤNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH 4.1. Mơ hình đèn giao thơng ngã tư Mơ hình thực nghiệm đèn giao thơng cĩ kích thước 50cm x 50cm, mơ hình được thiết kế nhằm mơ phỏng một ngã tư gồm 2 tuyến đường, bao gồm 4 trụ đèn giao thơng, mỗi trụ đèn gồm cĩ: • 2 đèn Led 7 đoạn để đến thời gian chờ. • 3 bĩng đèn Led xanh, đỏ, vàng. • 2 bĩng đèn xanh, đỏ dành cho người đi bộ. Hình 4.1. Mơ hình thực nghiệm đèn giao thơng 18 4.1.1. Mạch kết nối Led 7 đoạn trong mơ hình đèn giao thơng 4.1.2. Mạch kết nối các đèn tín hiệu giao thơng 4.2. Mơ hình điều khiển đèn giao thơng ứng dụng xử lý ảnh xây dựng trên Matlab Simulink. Mơ hình mơ phỏng hệ thống điều khiển đèn giao thơng trên phần mềm Matlab simulink gồm 2 bộ xử lý video tương ứng với 2 tuyến đường, ngõ ra của 2 bộ xử lý ảnh được đưa đến các hàm tính tốn thời gian sáng đèn. Kết quả về số lượng phương tiện đếm được và thời gian sáng các đèn được hiển thị trên Scope. Hình 4.4. Mơ hình bộ xử lý ảnh trên Matlab Simulink 4.3. Phần cứng bộ điều khiển 4.3.1. Mạch kết nối vi điều khiển 4.3.2. Mạch kết nối IC thời gian thực 19 4.3.3. Mạch nút nhấn và điều khiển từ xa 4.3.5. Mạch giao tiếp LED 7 đoạn 4.4. Lưu đồ giải thuật của bộ điều khiển Hình 4.3. Lưu đồ giải thuật của bộ điều khiển 20 CHƯƠNG 5: MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THƠNG 5.1. Vận hành và đánh giá kết quả 5.1.1. Chạy mơ phỏng trên phần mềm Matlab Simulink. Hình 5.1. Mơ hình điều khiển đèn giao thơng ứng dụng xử lý ảnh được xây dựng trên phần mềm Matlab Simulink Chạy mơ phỏng trên hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thơng ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh trên phần mềm Matlab simulink với ngõ vào là video thu được trên tuyến đường 1 và trên tuyến đường 2 cĩ cùng độ phân giải là 240x320. 5.1.2. Kết quả mơ phỏng 5.1.2.1. Kết quả dự đốn hình nền 21 Hình 5.2. Hình nền của tuyến đường 1 Đánh giá kết quả: Kết quả dự đốn hình nền trên tuyến đường 1 và trên tuyến đường 2 trong trường hợp mơ phỏng này là chính xác. Trên hình nền của 2 tuyến đường chỉ cĩ quan cảnh tĩnh, các phương tiện đang tham gia giao thơng và các đối tượng chuyển động khác khơng cĩ trong hình nền. 5.1.2.2. Kết quả đếm số lượng xe lưu thơng trên đường Hình 5.6. Kết quả đếm số xe ở tuyến đường 1 Hình 5.7. Kết quả đếm số xe ở tuyến đường 2 Hình 5.3. Hình nền của tuyến đường 2 22 Đánh giá kết quả: Từ hình 5.6 cĩ thể nhận thấy khi cĩ 2 xe đi gần nhau thì bộ xử lý ảnh nhận thành 1 xe. Như vậy khi cĩ càng nhiều xe đi gần nhau thì kết quả đếm được càng thiếu chính xác. Kết quả thu được trên tuyến đường 2 (hình 5.7), vị trí cây xanh, khơng cĩ xe đang lưu thơng nhưng vẫn được xác định là cĩ xe. Nguyên nhân: 5.1.2.3. Kết quả mơ phỏng thời gian sáng các đèn: a) Kết quả khi hệ thống hoạt động ở chế độ bình thường. Trường hợp lưu lượng xe đếm được ở 1 trong 2 tuyến đường lớn hơn 5 thì hệ thống hoạt động ở chế độ bình thường, đồ thị biểu diễn thời gian sáng các đèn như sau: Hình 5.8. Biểu đồ thời gian sáng các đèn trên tuyến đường 1 23 Hình 5.9. Biểu đồ thời gian sáng các đèn trên tuyến đường 2 • Đường số 1 màu đỏ hiển thị thời gian sáng đèn đỏ. • Đường số 2 màu xanh hiển thị thời gian sáng đèn xanh. • Đường số 3 màu vàng hiển thị thời gian sáng đèn vàng. • Đường số 4 màu xanh dương thể hiện tổng số phương tiện lưu thơng trong khoảng thời gian 4 giây. Quan sát trên các đồ thị ta cĩ thể nhận thấy 4 giây đầu tiên bộ xử lý lấy mẫu để tính tổng số phương tiện tham gia giao thơng, trong thời gian này các đèn tín hiệu chưa sáng. Đến chu kì tiếp theo, các đèn bắt đầu hoạt động và thời gian sáng các đèn được hiển thị trên màn hình scope. theo quy luật: Tx + TĐ + Tv =40 T1Đ = T2X + 3 T2Đ = T1X + 3 24 Kết quả thu được phù hợp với yêu cầu đặt ra, tuyến đường cĩ nhiều xe thì thời gian sáng đèn xanh lâu hơn đối với tuyến đường cĩ ít xe. Cụ thể ở chu kì đầu tiên, tại thời điểm 4s: • Lưu lượng xe trên tuyến đường 1 là: 91,5 xe/s. • Lưu lượng xe trên tuyến đường 2 là: 96 xe/s. • Thời gian đèn xanh của tuyến đường 1 là: 19,6 s. • Thời gian đèn xanh của tuyến đường 2 là: 20,4 s. b) Kết quả khi hệ thống hoạt động ở chế độ nháy đèn vàng Trường hợp lưu lượng xe đếm được cả 2 tuyến đường điều nhỏ hơn hoặc bằng 5 trong thời gian lấy mẫu là 4 giây thì hệ thống hoạt động ở chế độ ít người, đồ thị biểu diễn thời gian sáng các đèn như sau: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 data1 Hình 5.10. Biểu đồ thời gian sang đèn khi hệ thống hoạt động ở chế độ nháy đèn vàng. Dựa vào đồ thị hình 5.10 cĩ thể thấy khi hệ thống hoạt động ở chế độ ít người thì bộ điều khiển sẽ điều khiển đèn xanh và đèn đỏ dừng hoạt động, đèn vàng sáng nhấp nháy theo chu kì 3 giây, trong đĩ thời gian sáng là 2 giây, thời gian tắt là 1s. 25 KẾT LUẬN 1. Kết quả đạt được của đề tài Mơ hình ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh để điều khiển đèn tín hiệu giao thơng đạt được kết quả tin cậy. Với độ phân giải của video ngõ vào đủ lớn và lưu lượng xe trên đường ở mức độ trung bình thì kết quả đếm được tương đối chính xác, thời gian sáng các đèn được điều khiển hợp lý theo yêu cầu chung là: tuyến đường nào cĩ lưu lượng xe lưu thơng lớn thì tuyến đường đĩ ưu tiên sáng đèn xanh lâu hơn. Đây chính là ưu điểm lớn so với hệ thống điều khiển thời gian cố định như hiện nay. Khi hình ảnh video rõ ràng, mơ hình xử lý ảnh đã dự đốn đúng hình nền, và kết quả dự đốn khơng chịu ảnh hưởng bởi cường độ sáng khác nhau ở các thời điểm khác nhau trong ngày. 2. Một số hạn chế của đề tài và phương hướng khắc phục Đầu vào của bộ điều khiển là các video được thu lại chứ khơng được thu trực tiếp từ các ngã tư. Các Camera nên được đặt trực tiếp tại các ngã tư để cung cấp video đầu vào cho bộ điều khiển. Khi lưu lượng xe trên đường đơng, các xe đi càng gần nhau thì sai số của kết quả đếm càng lớn. Cĩ thể làm giảm sai số bằng cách đặt Camera ở gĩc quay vuơng gĩc với mặt đường, độ phân giải của hình ảnh càng lớn thì kết quả bộ đếm càng chính xác. Theo kết quả mơ phỏng từ phần mềm Matlab Simulink thì giá trị thời gian sáng của các đèn là một số thập phân, điều này khơng thực tế vì thời gian sáng của các đèn là một số nguyên dương. Cần làm trịn kết quả ngõ ra để tính thực tế của mơ hình cao hơn. 26 Bộ xử lý chỉ thu hình ảnh từ 1 ngã tư, khơng cĩ sự xử lý đồng bộ với các ngã tư khác, khơng cĩ trạm xử lý trung tâm. Đây là một yếu tố làm giảm tính hiệu quả của việc điều khiển đèn giao thơng ứng dụng cơng nghệ xử lý ảnh. 3. Hướng phát triển của đề tài Để giải quyết tốt hơn vấn đề ùn tắc giao thơng thì việc điều khiển đồng bộ các đèn giao thơng thơng qua trạm xử lý trung tâm là cần thiết. Do vậy cần cĩ những nghiên cứu bổ sung, đây là hướng phát triển tiếp theo của đề tài.