KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ẢNH BẰNG LABVIEW
HỖ TRỢ XE TỰ HÀNH

SVTH : TRẦN TẤN THÀNH
MSSV: 15145359
SVTH : NGUYỄN DƯƠNG LINH
MSSV: 15145280
GVHD: TS. NGUYỄN BÁ HẢI

p. ồ hí

inh, tháng 07 năm 2019


KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ô tô

Tên đề tài

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ẢNH BẰNG LABVIEW
HỖ TRỢ XE TỰ HÀNH

TRẦN TẤN THÀNH
15145359

SVTH : NGUYỄN DƯƠNG LINH
MSSV: 15145280
GVHD: TS. NGUYỄN BÁ HẢI
SVTH :
MSSV:

p. ồ hí

inh, tháng 07 năm 2019


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

.
MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP. Hồ Chí Minh, ngày ….. tháng ..… năm ……

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ọ và tên inh viên: 1.

Ầ

Ấ

MSSV: 15145359

(Email:

2.

YỄ D Ơ

Điện thoại: 0985214684)

L

(Email:

V: 15145280
Điện thoại: 0778731091)

Chuyên ngành: ông nghệ ỹ thuật Ơ tơ
Lớp: 151453B

Khóa: K15
1. Tên đề tài
Ê

Ứ XỬ LÝ Ả

BẰ

LABV EW – Ỗ

Ợ XE Ự

2. Nhiệm vụ đề tài
hiệm vụ 1: ìm hiểu về xử lý ảnh bằng phần mềm LabV EW.

hiệm vụ 2: hận biết và cảnh báo khi có tín hiệu đèn giao thơng.
hiệm vụ 3: hân loại biển báo và đọc tốc độ tối đa cho phép trên biển báo giới hạn
tốc độ.
hiệm vụ 4: hận dạng vạch kẻ đường và đưa ra các cảnh báo khi lệch khỏi làn
đường.
3. Sản phẩm của đề tài
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 02/04/2019
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 22/07/2019

TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


.

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ mơn: Điện tử Ơ tơ

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
ên đề tài: ghiên cứu xử lý ảnh bằng LabV EW – hỗ trợ xe tự hành
ọ và tên inh viên:

Ầ


Ấ

MSSV: 15145359

YỄ D Ơ

L

MSSV: 15145280

gành: ông nghệ ỹ thuật ô tô
ọ và tên V D: TS. NG YỄ BÁ Ả

I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................

II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
...................................................................................................................................
....................................................................................................................................


III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1.

ề nghị (cho phép bảo vệ hay không): ...........................................................

2.

iểm đánh giá (theo thang điểm 10): .............................................................
p. ồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…
iảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)


.

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ mơn: Điện tử Ơ tơ

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
ên đề tài: ghiên cứu xử lý ảnh bằng LabV EW – hỗ trợ xe tự hành
ọ và tên inh viên:

Ầ

Ấ


V: 15145359

YỄ D Ơ

L

V: 15145280

gành: ông nghệ ỹ thuật ô tô
ọ và tên V B: GV. ThS LÊ Q A

VŨ

I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1.

ề nghị (Cho phép bảo vệ hay không): ..............................................................

2.

iểm đánh giá (theo thang điểm 10): ..............................................................
p. ồ hí Minh, ngày … tháng … năm 20..
iảng viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)


KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
ên đề tài: ghiên cứu xử lý ảnh bằng LabV EW – hỗ trợ xe tự hành
ọ và tên inh viên:

Ầ

Ấ
YỄ D Ơ

V: 15145359
L

MSSV: 15145280


gành: ông nghệ ỹ thuật ô tô
au khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của iảng viên hướng dẫn, iảng viên phản
biện và các thành viên trong ội đồng bảo về. ồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh
đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
hủ tịch ội đồng:

iảng viên hướng dẫn:

iảng viên phản biện:

p. ồ hí Minh, ngày tháng 07 năm 2019


LỜI CÁM ƠN
Lời đâu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn tới tồn thể q thầy cơ trường đại
học ư hạm

ỹ huật hành hố

ồ

hí

inh đã nhiệt tình giảng dạy và truyền

đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường.
ự giúp đỡ của các q thầy cơ

hoa


ơ

hí

ộng Lực đã tận tình giảng dạy và

truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu về nghề.

ặc biệt, là thầy

.

guyễn Bá

ải một người thầy đi trước với nhiều năm kinh nghiệm nhưng đã ln đứng phía sau
động viên, chỉ bảo và định hướng con đường đi cho chúng em những lúc khó khăn.
ột lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn và kính chúc quý thầy cô rường
ọc ư hạm ỹ huật hành hố ồ hí

ại

inh dồi dào sức khỏe, niềm vui và nhiệt

huyết với nghề giáo để góp phần vào sự nghiệp trăm năm trồng người. Và đặc bệt, là
quý thầy cô hoa ơ hí ộng Lực lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và thành công.
húng em xin chân thành cảm ơn!

p


, ngày…tháng… năm 2019
hóm thực hiện đề tài

i


TÓM TẮT ĐỀ TÀI
ề tài “Nghiên cứu xử lý ảnh bằng LabVIEW – hỗ trợ xe tự hành” tìm hiểu về
phương pháp nhận dạng các tín hiệu đèn giao thơng, biển báo và làn đường khi xe
tham gia giao thông. ụ thể, ở đây người nghiên cứu sử dụng các công cụ xử lý ảnh
của LabV EW: Vision Acquisition, Vision Assistant để thu thập và xử lý ảnh thông
qua nhận dạng màu sắc.

ơ hình thử nghiệm được giả định như sau:

-

ơ hình khung khơng tự chuyển động

-

èn giao thơng, biển báo được in ra giấy và có cùng kích thước

- Vị trí đặt biển báo, đèn là cố định
-

ặt đường phẳng và đồng nhất về màu.
ề tài sử dụng webcam để thu thập hình ảnh khi mơ hình hoạt động.

ình ảnh


được cơng cụ Vision Acquisition thu nhận, sau đó chuyển vào công cụ Vision
Assistant để xử lý và nhận dạng màu sắc, kí tự dạng số. au khi xử lý ra được số
điểm ảnh hoặc vị trí có tương quan với màu sắc sẽ đem đi thực hiện phép so sánh và
cho ra kết quả, cuối cùng xuất dòng lệnh cảnh báo ra màn hình máy tính.
ết quả đạt được đã hồn thành mơ hình có thể nhận dạng được các tín hiệu đèn
giao thơng, biển báo và nhận biết được vạch kẻ đường. Qua đó có thể cảnh báo được
khi nào phải dừng hay tiếp tục di chuyển, tốc độ di chuyển tối đa là bao nhiêu và
cảnh báo khi di chuyển lệch khỏi vạch kẻ đường.

ii


MỤC LỤC
Trang
L

Á
Ĩ

Ơ ................................................................................................................ i

Ắ

Ề

Ụ LỤ

..................................................................................................... ii


.................................................................................................................. iii

DA

Ụ

Á

DA

Ụ

Á

DA

Ụ

Á BẢ

Ơ

1: Ổ

ỮV Ế
Ì

Ắ V

Ý


Ệ ................................................. vi

......................................................................................... vii

Q A

..........................................................................................xi
........................................................................................ 1

1.1 ặt vấn đề ............................................................................................................... 1
1.2 ổng quan về xe tự hành ........................................................................................ 1
1.2.1 Xe tự hành ........................................................................................................... 1
1.2.2 Các thành phần chính trên xe tự hành ................................................................. 1
1.2.3 ác nghiên cứu trong và ngoài nước về xe tự hành ............................................ 2
1.2.4 hững ưu và nhược điểm của xe tự hành hiện nay ............................................ 5
1.3

ục đích ................................................................................................................. 6

1.4 hiệm vụ ................................................................................................................ 6
1.5 ối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu ................................................... 6
1.5.1 ối tượng ............................................................................................................ 6
1.5.2 hạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 7
1.5.3 hương pháp nghiên cứu..................................................................................... 7
1.6 iới hạn đề tài ........................................................................................................ 7
1.7 ế hoạch thực hiện ................................................................................................. 7
Ơ

2: Ơ Ở LÝ


YẾ

............................................................................ 9

iii


2.1 iới thiệu Labview ................................................................................................. 9
2.2 Ứng dụng của phần mềm LabV EW .................................................................... 10
2.3 gơn ngữ lập trình trong LabV EW .................................................................... 12
2.3.1 ộp thoại khởi động .......................................................................................... 12
2.3.2

ôi trường làm việc trên LABV EW ............................................................... 13

2.3.3

ột số khối thường được sử dụng trong LabV EW ......................................... 14

2.4 hư viện xử lý ảnh trên LabV EW....................................................................... 17
2.5 hững vấn đề trong xử lý ảnh .............................................................................. 32
2.5.1 iểm ảnh ........................................................................................................... 32
2.5.2 ộ phân giải của màn hình ............................................................................... 32
2.5.3

ức xám của ảnh .............................................................................................. 32

2.5.4 ác đặc trưng mức thấp của ảnh ....................................................................... 33
2.5.5 Các mơ hình màu .............................................................................................. 33

Ơ

3:

Ế

Ế LẮ

Ặ V

Ố XỬ LÝ Ả

................. 36

3.1. hiết kế, lắp đặt mơ hình ..................................................................................... 36
3.2 hận dạng và xử lý ảnh với LabV EW ................................................................ 38
3.2.1 ổng quan về hệ thống ...................................................................................... 38
3.2.2 ác thông số và thiết bị liên quan ..................................................................... 39
3.2.3 Xử lý ảnh ........................................................................................................... 40
3.2.3.1 Ảnh đầu vào thu nhận từ amera ................................................................... 41
3.2.3.2 ội dung xử lý ............................................................................................... 41
3.2.3.2.1 èn tín hiệu giao thơng ............................................................................... 41
3.2.3.2.2 ọc biển báo giới hạn tốc độ tối đa cho phép ............................................. 47
3.2.3.2.3 hận dạng làn đường .................................................................................. 60
3.2.4 guyên nhân chính gây nhiễu cho xử lý ảnh .................................................... 64
Ơ

4:

Ự


Ệ

V

Á

Á Ế Q Ả ................................... 66
iv


4.1 hực nghiệm ......................................................................................................... 66
4.1.1 iều kiện thực nghiệm ...................................................................................... 66
4.1.2 ết quả thực nghiệm ......................................................................................... 66
4.2 ánh giá................................................................................................................ 72
4.2.1 hận dạng tín hiệu đèn giao thơng ................................................................... 72
4.2.2 hận dạng biển báo giao thông ......................................................................... 74
4.2.3 hận dạng và cảnh báo lệch làn đường ............................................................ 77
Ơ

5: Ế L

V

Ế

Ị ............................................................. 79

5.1 ết quả đạt được .................................................................................................. 79
5.2 hững vấn đề còn tồn tại ..................................................................................... 79

5.3 ướng phát triển .................................................................................................. 80

v


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

ROI

Region of interest

RGB

Red-Green-Blue

HSV

Hue-Saturation-vaule

HSL

Hue-Saturation-Lightness

PNJ

Portable Network Graphics

CSGT
TIFF
GPS


ảnh sát giao thông
Tagged Image File Format
Global Positioning System

MT1

ôi trường 1

MT2

ôi trường 2

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Automonous Vehicle Contest ......................................................................... 3
ình 1.2: uộc đua số-xe tự hành .................................................................................. 4
Hình 1.3: Automonous Driving Challenge (ADC) ......................................................... 4
Hình 1.4: Audi Automonous Driving Cup...................................................................... 5
ình 2.1: iều khiển động cơ D theo thuật tốn

D ................................................ 10

ình 2.2: hu thập dữ liệu từ cảm biến đo gió trong ơ tơ và thí nghiệm thuật tốn
chuyển đổi cảm biến ..................................................................................................... 10
Hình 2.3: obot dưới nước ( pider) được phát triển dựa trên LabV EW của công ty
Nexans........................................................................................................................... 11

Hình 2.4: ệ thống giám sát, đo đạc, quản lý dữ liệu .................................................. 11
ình 2.5: thiết lập chương trình mới ............................................................................ 12
ình 2.6:

ơi trường làm việc trong LabV EW trên cửa sổ Front anel và cửa sổ

Block Diagram .............................................................................................................. 12
ình 2.7: cách thiết lặp cho vịng lặp While................................................................. 13
ình 2.8: Vịng lặp For ................................................................................................. 14
ình 2.9: ấu trúc ase ................................................................................................ 14
ình 2.10: ai cách thể hiện của cấu trúc chuỗi .......................................................... 15
Hình 2.11: Hàm While Until Next ms Multiple ........................................................... 15
Hình 2.12: Các hàm tính tốn trong LabVIEW ............................................................ 15
Hình 2.13: Các hàm so sánh trong LabVIEW .............................................................. 16
ình 2.14: ịa chỉ truy cập vào các hàm Vision .......................................................... 17
ình 2.15: hư viện thiết bị camera

-IMAQdx ........................................................ 17

ình 2.16: hư viện tiện ích ......................................................................................... 18
ình 2.17: hư viện quản lý ảnh .................................................................................. 20
ình 2.18: ơ đồ chân hàm

AQ reate ................................................................... 20

ình 2.19: ơ đồ chân hàm

AQ Dispose ................................................................. 21

ình 2.20: ơ đồ chân hàm


AQ et mage nfo ....................................................... 21

ình 2.21: ơ đồ chân hàm

AQ et mage ize ....................................................... 22
vii


ình 2.22: ơ đồ chân hàm

AQ opy ..................................................................... 22

ình 2.23: thư viện quản lý tập tin ............................................................................... 22
ình 2.24: ơ đồ chân hàm

AQ eadFile ............................................................... 23

ình 2.25: ơ đồ chân hàm

AQ WriteFile............................................................... 23

ình 2.26: ơ đồ chân truyền

AQ etFile nfo ........................................................ 24

ình 2.27: hư viện tiện ích màu ................................................................................. 24
ình 2.28: ơ đồ chân hàm

AQ Extract olor lanes ............................................... 24


ình 2.29: ơ đồ chân hàm

AQ et olorpixel ........................................................ 25

ình 2.30: thư viện xử lý ảnh ....................................................................................... 25
ình 2.31: ai hàm thường dùng trong xử lý ảnh với LabV EW ................................ 27
Hình 2.32: Vision Acquisition ...................................................................................... 27
ình 2.33: họn nguồn ảnh nhận được ........................................................................ 27
ình 2.34: họn kiểu ảnh thu vào ................................................................................ 28
ình 2.35: Vision Acquisition khi sử dụng ................................................................. 28
Hình 2.36: iao diện Vision Assistant trong LabView ................................................ 29
Hình 2.37: Các mơ hình màu ........................................................................................ 33
Hình 2.38: ệ tọa độ màu RGB ................................................................................... 33
Hình 2.39: Mơ hình màu HSV ...................................................................................... 34
Hình 3.1 Bản vẽ thiết kế trên solidwork ....................................................................... 35
Hình 3.2 Mơ hình 3D .................................................................................................... 36
ình 3.3

ơ hình thực tế .............................................................................................. 36

ình 3.4 Vị trí lắp đặt ................................................................................................... 37
ình 3.5 guyên lý của hệ thống nhận dạng xử lý ảnh................................................ 37
Hình 3.6: Quy tắc hoạt động ......................................................................................... 38
Hình 3.7: Camera Wedcam C525 ................................................................................. 39
Hình 3.8: Máy tính ........................................................................................................ 39
Hình 3.9: Ảnh thu được từ Acquisition ........................................................................ 40
Hình 3.10: èn giao thơng ............................................................................................ 40
Hình 3.11: ác q trình xử lý ảnh trong Vision Assistant ......................................... 41
Hình 3.12: ạo O vùng cần phải nhận dạng mật độ điểm ảnh ................................. 42

Hình 3.13: Chuyển kích thước về ảnh 500x500 pixel .................................................. 42
viii


Hình 3.14: èn giao thơng màu vàng ........................................................................... 43
Hình 3.15: hiết lập màu vàng qua olor Location ..................................................... 43
Hình 3.16: hận điểm ảnh màu vàng trên 800 pixel .................................................... 44
Hình 3.17: hận biết đèn giao thơng ............................................................................ 44
Hình 3.18: Lưu đồ vận hành code trong tín hiệu giao thơng ........................................ 45
Hình 3.19: Code nhận biết và cảnh báo tín hiệu đèn giao thơng .................................. 46
Hình 3.20: iển thị của tín hiệu đèn giao thơng ........................................................... 46
Hình 3.21: Biển báo cấm .............................................................................................. 47
Hình 3.22: Biển báo nguy hiểm .................................................................................... 48
Hình 3.23: Biển báo hiệu lệnh ...................................................................................... 48
Hình 3.24: Biển báo chỉ dẫn ......................................................................................... 49
Hình 3.25: ác xử lý trong Vision Assistant ................................................................ 50
Hình 3.26: ạo màu đỏ ban đầu từ olor
Hình 3.27: ạo màu trắng từ olor

atching ..................................................... 50

atching .............................................................. 51

Hình 3.28: ách nhận biết biển báo nguy hiểm ............................................................ 51
Hình 3.29: ảnh báo của biển báo nguy hiểm .............................................................. 52
Hình 3.30: ách nhận dạng biển báo chỉ dẫn ............................................................... 52
ình 3.31: Xuất lệnh của biển báo chỉ dẫn ................................................................... 53
Hình 3.32: Cách nhận biết biển báo cấm ...................................................................... 53
Hình 3.33: Lưu đồ xử lý các loại biển báo cấm ............................................................ 54
ình 3.34: Xử lý biển báo cấm ..................................................................................... 54

ình 3.35: họn vị trí qt ở giữa khung ảnh có màu đỏ ............................................ 55
ình 3.36: họn vị trí qt ở giữa khung ảnh khơng có màu đỏ ................................. 55
ình 3.37: huyển về ảnh xám ed lane ................................................................... 56
ình 3.38: họn chức năng O

/O V ....................................................................... 56

ình 3.39: rain cho máy nhận dạng kí tự số .............................................................. 57
Hình 3.40: Nhận dạng ký tự số (50) trên biển báo giới hạn tốc độ .............................. 57
ình 3.41: ode đọc tốc độ giới hạn tối đa trên biển báo ............................................ 58
ình 3.42: iao diện hiển thị ........................................................................................ 58
ình 3.43: Làn đường trong thực tế ............................................................................. 59
Hình 3.44: ạo màu vàng màu của vạch kẻ đường màu vàng ...................................... 60
ix


Hình 3.45: hận dạng có vạch kẻ đường ..................................................................... 60
ình 3.46: huyển ảnh màu

B 32 bit về ảnh xám 8 bit

V ................................. 61

ình 3.47: ìm vị trí 2 vạch kẻ đường trong khung ảnh .............................................. 61
ình 3.48: cảnh báo khi đi lệch làn đường ................................................................... 62
ình 3.49: ết quả hiển thị nhận dạng làn đường ........................................................ 62
ình 4.1: hận dạng đèn đỏ ......................................................................................... 65
ình 4.2: hận dạng đèn vàng ..................................................................................... 66
ình 4.3: hận dạng đèn xanh ..................................................................................... 66
ình 4.4: hận dạng biển báo giới hạn tốc độ ............................................................. 67

ình 4.5: hận dạng biển báo nguy hiểm .................................................................... 67
ình 4.6: hận dạng biển báo nơi giao nhau chạy theo vòng xuyến ........................... 68
ình 4.7: hận dạng biển báo cấm dừng đỗ xe ............................................................ 68
ình 4.8: i đúng làn đường ........................................................................................ 69
ình 4.9: Lệch phải....................................................................................................... 69
ình 4.10: Lệch trái ...................................................................................................... 70

x


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 4.1: hực nghiệm nhận dạng tín hiệu đèn giao thông MT1 ......................... 71
Bảng 4.2: hực nghiệm nhận dạng tín hiệu đèn giao thơng MT2 ......................... 71
Bảng 4.3: hực nghiệm nhận dạng biển báo giao thông MT1 .......................... 72-73
Bảng 4.4: hực nghiệm nhận dạng biển báo giao thông MT2 ............................... 73
Bảng 4.5: hực nghiệm nhận dạng và cảnh báo lệch làn đường ...................... 75-76

xi


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề
hế kỷ XX là thế kỷ của công nghệ. Xã hội con người bước vào kỷ nguyên mới, một
kỷ nguyên phát triển công nghệ về mọi mặt trong cuộc sống, giúp cho con người phát
triển và hoàn thiện hơn trong mọi lĩnh vực.

hất là lĩnh vực về cơng nghệ ơ tơ, địi hỏi

phải ln phát triển hoàn thiện, những chiếc xe hơi mới trong tương lai khơng chỉ an

tồn, tiện nghi, sạch sẽ, thân thiện với mơi trường mà cịn trang bị những cơng nghệ trợ
giúp lái xe tối ưu.
hận thấy tiềm năng phát triển của cơng nghệ tự hành, chính phủ Việt

am đã “bật

đèn xanh” cho các doanh nghiệp đầu tư nghiên cứu, góp phần tạo lợi thế cho nước ta
trong cuộc cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư. ừ đó cho thấy “xe tự hành” sẽ là xe của
tương lai. ó cũng là những lý do mà nhóm chúng em muốn nghiên cứu đề tài này.
1.2 Tổng quan về xe tự hành
1.2.1 Xe tự hành
ự hành là khả năng một cỗ máy thực hiện một nhiệm vụ mà không cần điều lệnh của
con người. Vì vậy, “hệ thống tự hành” (autonomous system) là một cỗ máy, phần cứng
hoặc phần mềm, mà khi được kích hoạt sẽ tự thực hiện một số nhiệm vụ hoặc tự hoạt
động.

ột cách khái quát, nó có khả năng cảm nhận và phản ứng với môi trường xung

quanh.
hững hệ thống tự hành không chỉ giới hạn ở các phương tiện khơng người điều
khiển như robot mà cịn được tích hợp lên nhiều hệ thống có người điều khiển như máy
bay, xe hơi…

hiều xe hơi đã được trang bị những hệ thống hỗ trợ lái tự động một, một

vài chức năng hoặc có thể tự động hồn tồn.

ho đến nay, xe tự lái tồn tại hầu hết ở

dạng thử nghiệm, nhưng chúng sẽ được phổ biến tương lai không xa.

1.2.2 Các thành phần chính trên xe tự hành
Về cơ bản xe tự hành bao gồm những thành phần chính sau:


ệ thống các cảm ứng (sensor:

adars, laser,

,

, cameras, vv..): húng

1


có chức năng định vị vị trí của xe, xác định các xe, chướng ngại vật xung quanh và
định ra đường đi.


ệ thống điều khiển: hu thập thông tin, cũng như phát hiện các chướng ngại vật
và các biển báo giao thơng, để xác định chuyển hướng chính xác.



ơ cấu chấp hành ( ác mô tơ trên bánh lái và cần gia tốc, ...): hực thi các lệnh
điều khiển từ hệ thống tự hành.
ác nghiên cứu về công nghệ trên xe tự hành tập trung vào 2 lĩnh vực chính: phát

hiện làn đường và nhận dạng đối tượng.



hát hiện làn đường: Vấn đề này đã được nghiên cứu trong nhiều thập kỷ qua.
hần lớn các hệ thống phát hiện làn đường đã được phát triển và ứng dụng trong
nhiều loại xe sang.



hận dạng đối tượng:

ây là một thành phần quan trọng của hệ thống xe tự hành.

ần đây, công nghệ này đã có những bước tiến bộ lớn như nhận dạng được đối
tượng tĩnh như xe đạp, người đi bộ, ô tô, biển báo giao thông, cột đèn giao
thông… và đang tiến tới việc nhận dạng đối tượng động như xe, người đang di
chuyển trên đường thật.
1.2.3 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về xe tự hành
1.2.3.1 Một số nghiên cứu ngoài nước
rong năm 2005, B W đã cho những phiên bản tự hành chạy trên đường thử.

ăm

2008, GM công bố khởi đầu những nghiên cứu xe không người lái cho tới năm 2015 và
lăn bánh trên đường năm 2018.

ai năm sau đó, phiên bản tự hành Audi

đã đạt tới

tốc độ gần với xe đua trên đường lái tới đỉnh núi ikes ick, oa ỳ.
ăm 2011 Volvo phát triển hệ thống tự động hóa trên đường cao tốc và sẽ tích hợp

trên xe năm 2020. Bên cạnh đó, ngài Alan aub, phó chủ tịch Viện nghiên cứu và phát
triển toàn cầu của
ăm 2012,

, khẳng định kế hoạch ra mắt xe tự động toàn phần năm 2020.

oogle đã thử nghiệm phiên bản tự hành của mẫu xe oyota rius trên

những con đường bang alifornia. oogle là một trong những tập đồn tích cực tham gia
vào các dự án xe tự lái. ả

oogle và elsa cùng dự đoán rằng tới năm 2020 đơi tay của

con người sẽ được giải phóng hồn tồn khi lên xe.

oogle cịn đang tính tốn làm sao

cho sản phẩm của họ trở nên thông minh hơn trong tương lai như: ự xử lý tình huống
2


khi gặp phải ùn tắc, khi có người cần cấp cứu trên xe, lập trình đi qua các nút giao thơng,
vv…

gồi ra, hãng cịn lập một trung tâm xử lý thông tin tiếp nhận các phản hồi từ

người dùng để khắc phục lỗi nhằm hoàn thiện sản phẩm.
1.2.3.2 Nghiên cứu trong nước
ho đến nay trên thế giới, xe tự hành đạt được những thành tựu nhất định.


hưng ở

Việt am, xe tự lái vẫn còn là đề tài khá mới mẻ và chưa được đầu tư nghiên cứu. Ở Việt
am có rất ít đề tài nghiên cứu, mơ hình với các đề tài đồ án tốt nghiệp hoặc các luận văn
thạc sĩ.

ặc biệt những năm gần đây có F

sofware có đầu tư nghiên cứu, áp dụng và

cũng đã phần nào thành cơng, nhóm tập trung xoay quanh 2 vấn đề chính là: xử lý ảnh
nhận diện làn đường và phát hiện chướng ngại vật điều khiển cho xe chạy tự động…
1.2.3.3 Một số cuộc thi xe tự hành trong và ngoài nước
Automonous Vehicle Contest:

ược tổ chức tại trường đại học ư phạm kỹ thuật

, để các sinh viên của trường có thể tiếp cận sơ bộ với các kiến thức về mạch
điện, cảm biến, lập trình xe chạy trên đường đua giả lập, sử dụng cảm biến để tránh né
vật cản, thực hiện các bài thi lùi xe đỗ xe vào nơi qui định.

Hình 1.1: Automonous Vehicle Contest
Cuộc đua số-xe tự hành:

ược tập đoàn F

và V V phối hợp tổ chức tại

à


ội

(2018-2019). ham dự vòng chung kết uộc đua số gồm 8 đội thi đến từ 6 trường đại
3


học trên nước ( ọc viện
Bách

hoa

à

ẵng,

ỹ thuật quân sự,
Bách

hoa

F

,

ông nghệ -

,

–


Q

Q

à

ội,
. ự

kiện có sự góp mặt lãnh đạo Bộ hoa học công nghệ, Bộ hông tin và ruyền thông, đại
diện các doanh nghiệp và hơn 1.000 sinh viên.

ội đạt giải

hất sẽ nhận được tổng giá

trị phần thưởng là 450 triệu đồng, trong đó có 1 chuyến thăm quan và trải nghiệm trong
vòng 1 tuần tại

hật Bản, được F

oftware tuyển thẳng vào làm theo lĩnh vực mà cá

nhân mong muốn.

Hình 1.2: Cuộc đua số-xe tự hành
Automonous Driving Challenge (ADC): uộc thi xe tự hành được tổ chức tại ây
Ban

ha, được tổ chức lần đầu vào năm 2017, với sự tham gia của 7 trường đaị học trên


khắp cả nước tại triển lãm thành phố thông minh ở Barcelona.

4


Hình 1.3: Automonous Driving Challenge (ADC)
Audi Automonous Driving Cup: là cuộc thi dành cho sinh viên khoa học máy tính,
kỹ thuật điện, cơ khí hoặc các ngành tương tự. hững người tham gia phát triển các chức
năng lái xe hoàn toàn tự động và các kiến trúc phần mềm cần thiết. ền tảng phần cứng
được sử dụng là mẫu xe 1: 8 được phát triển bởi Audi dành riêng cho cuộc thi.

Hình 1.4: Audi Automonous Driving Cup
1.2.4 Những ưu và nhược điểm của xe tự hành hiện nay
+ Ưu điểm:

hông chỉ hạn chế tắc nghẽn giao thông, những chiếc xe tự lái còn hứa

hẹn nhiều ưu thế vượt trội khác:
 Ít va chạm giao thơng hơn (các máy tính thực hiện tốt hơn con người các thao tác
5


tập trung và có tính lặp đi lặp lại như lái xe).


ọi người có thể tham gia giao thơng bất chấp năng lực thể chất của họ, như tuổi

tác hoặc một số hạn chế về cơ thể.



iảm tình trạng khan hiếm nơi đỗ xe (chiếc xe sẽ thả hành khách xuống và sau đó

tự đi tìm chỗ đỗ cho tới khi hành khách ra hiệu cho xe quay lại đón).


iệu quả nhiên liệu được cải thiện nhờ giảm số lần dừng xe.



iảm số lượng cảnh sát giao thông, các camera, đèn đỏ và các biện pháp tăng

cường an toàn giao thông khác.
+ Điểm yếu: Với khá nhiều ưu điểm nhưng hệ thống này khơng thực sự hồn hảo bởi
sự phụ thuộc vào điều kiện mơi trường. ính hiệu quả chỉ phát huy tối đa khi môi
trường xung quanh hội tụ đủ tiêu chuẩn nhất định.

hời tiết không thuận lợi sẽ ảnh

hưởng tới độ chính xác cũng như an tồn của xe khi vận hành. hưng rào cản lớn nhất
không đến từ khía cạnh kỹ thuật mà là luật pháp. Ví dụ như khi tai nạn xảy ra, thật khó
xác định lỗi thuộc về người ngồi trên xe hay không. Luật pháp dù có cải tiến vẫn chậm
chạp hơn tốc độ phát triển của cơng nghệ.
1.3 Mục đích
ục đích của đề tài là dựa vào phần mềm Labview xây dựng một hệ thống xử lý ảnh
thu thập từ camera để xử lý các ảnh biển báo, tín hiệu đèn giao thơng và làn đường. Sau
đó, xuất cảnh báo hỗ trợ xe tự hành.
1.4 Nhiệm vụ
- ìm hiểu về xử lý ảnh bằng phần mềm LabV EW
- hận biết và cảnh báo khi có tín hiệu đèn giao thơng.

- hân loại biển báo và đọc tốc độ tối đa cho phép trên biển báo giới hạn tốc độ.
- hận dạng vạch kẻ đường và đưa ra các cảnh báo khi lệch khỏi làn đường.
1.5 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Đối tượng
- hần mềm LabV EW 2017 32bit.
- Lý thuyết về xử lý ảnh
6


- huật toán sử dụng LabV EW
- Logitech HD webcam C525
- Lý thuyết về nhận dạng màu sắc.
1.5.2 Phạm vi nghiên cứu
ghiên cứu xử lý ảnh dựa trên phần mềm LabV EW, sử dụng công cụ hỗ trợ Vision
and

otion để nhận dạng màu sắc, đọc kí tự, đường thẳng của các biển báo, tín hiệu đèn

giao thơng và vạch kẻ đường.
1.5.3 Phương pháp nghiên cứu
ể hoàn thành mục tiêu đề tài “Nghiên cứu xử lý ảnh bằng LabVIEW - hỗ trợ xe
tự hành” sử dụng những phương pháp nghiên cứu sau:


hương pháp tham khảo tài liệu



hương pháp phân tích và thử nghiệm về xử lý ảnh.




hực nghiệm để kiểm tra kết quả trên phần mềm



ánh giá và cải tiến.
hần lớn là tìm hiểu thơng tin cần thiết thơng qua các giáo trình và sách hướng dẫn

lập trình phần mềm LabV EW, đồng thời tra cứu và tìm hiểu thơng tin liên quan trên
mạng nternet.
1.6 Giới hạn đề tài
- ường bằng phẳng, khơng có vật cản, sạch sẽ
- Ban ngày, trời nắng nhẹ, trách thời tiết mưa
- Ảnh biển báo đèn giao thơng ở cùng một kích thước, cố định
- Vạch kẻ đường ở dạng nét liền, không ngắt quãng
- hỉ nhận dạng những biển báo phổ biến, thông dụng trên đường.
1.7 Kế hoạch thực hiện
- Xây dựng thuật toán nhận dạng màu trên LabV EW
-

hảo sát, thử nghiệm

- Lên ý tưởng tiến hành lắp đặt camera, xây dựng mơ hình
-

hực nghiệm, đánh giá và khắc phục lỗi

7



-

ết luận và đưa hướng phát triển.

8