P R O J E T O D E P E S Q U I S A IDENTIFICAÇÃO

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1 M I N I S T É R I O D A E D U C A Ç Ã O UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO P ró-reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação Universidade Federal de Ouro Preto P R O J E T O D E P E S Q U I S A IDENTIFICAÇÃO Título: Linha de Pesquisa: Em Rumo a Um Sistema Automático de Controle de Acesso de Veículos Automotivos: Reconhecimento de Caracteres em Placas de Identificação Processamento Gráfico (Graphics) Comitê de Pesquisa Área: X CET CHSA CV ENG Área CNPq (*): Orientador: Departamento/Unidade: David Menotti Gomes DECOM/UFOP *(Conforme Tabela de Áreas do Conhecimento do CNPq) RESUMO DO PROJETO Nossa universidade recentemente vem passando por transformações provadas principalmente pelo REUNI. Esse programa tem provado profundas mudanças em vários setores desde o ensino ao estrutural. A quantidade de veículos presentes em nossos estacionamentos supera os locais devidamente sinalizados. Faz-se então, necessário um estudo para a expansão deste setor na universidade. Uma forma de realizar esse estudo automaticamente, seria através de sistema de controle de acesso de automóveis. O desenvolvimento de tal sistema apresenta o maior gargalo, ou menor robustez, na localização da placas de identificação do veículo. Neste projeto, propõe-se estudar e implementar métodos de reconhecimento de caracteres em placas de identificação de veículos através de imagens digitais, visando a construção de um sistema automático de controle de acesso. Ainda, propomos avaliar densamente os métodos estudados com várias imagens de veículos adquiridas sob diversas condições climáticas e de posições variadas da câmera de vigilância da cancela.

2 1 INTRODUÇÃO Com a execução do REUNI (Programa de Apoio ao Plano de Reestruturação e Expansão das Universidades Federais), há uma grande revolução e expansão em diferentes setores de nossa universidade entre eles setores de ensino (professores e alunos), funcional e também no setor estrutural. Nos é mais evidente e visível a expansão do espaço físico de nossa universidade. Pode-se perceber o aumento do fluxo de automóveis na universidade pela dificuldade em estacionar. Já não é mais possível a todos os professores e funcionários da universidade estacionar no local reservado. Os automóveis ficam parados nas vias de acesso dos institutos/blocos da universidade, locais teoricamente proíbidos para estacionamento. Nossa sociedade, infelizmente herdou da cultura americana, o anseio pelo meio de locomoção próprio. A classe média, responsável pelas mudanças significativas em qualquer sociedade organizada, procura adquirir seu próprio automóvel ao invés de precionar os governantes para oferecer transporte coletivo de qualidade. Adicione a isto, os bons tempos econômicos que hoje vive o Brasil. Com o aumento do poder de aquisição das camadas sociais brasileiras, a concretização do sonho do carro próprio está se tornando cada vez mais evidente. Isso está se refletindo no meio de vida dos nossos alunos. Podemos notar um aumento da quantidade de veículos presentes na universidade por parte dos próprios alunos. Logo, dado os fatores expostos acima, faz-se necessário estudos sobre o avanço da quantidade de veículos presentes na universidade em seus três turnos: matutino, vespertino e noturno para um melhor planejamento da expansão estrutural dos campi da UFOP. Uma forma automática de realizar este estudo seria através de um sistema de controle de acesso dos veículos, que identificaria o momento de entrada e de saída de cada automóvel, podendo assim estimar o tempo de permanência médio, mínimo e máximo dos veículos que permanecem no campus. Um sistema automático de controle de acesso de veículos automotivos pode ser divido basicamente em três grandes tarefas: (1) localização da presença de um veículo durante a passagem pela cancela sem a necessidade de parar de acesso ao estabelecimento através de vídeo da câmera de vigilância; (2) localização da placa de identificação do veículo; (3) reconhecimento do conteúdo da placa do veículo. Entre essas três tarefas, uma delas é o reconhecimento de caracteres em placa de identificação do veículo. Existem vários métodos propostos na litetura para o reconhecimento de caracteres em placas de identificação do veículo (CAMPOS, 2001; POLIDÓRIO & BORGES, ). No entanto, é difícil encontrar uma validação efetiva e extensa dos métodos propostos. Ainda, também não se encontra na literatura a descrição de um sistema completo de controle de acesso de automóveis. Neste projeto, propõe-se estudar e implementar métodos de localização de placas de identificação de veículos através de imagens digitais (GONZALEZ & WOODS, 2008; PEDRINI & SCHWARTZ, 2008). Ainda, nós propomos avaliar densamente os métodos estudados (DUDA et al, 2000; BISHOP, 1996) com várias imagens de veículos adquiridas sob diversas condições climáticas e de posições variadas da câmera de vigilância nos pontos de acesso ao campus. 2

3 2 OBJETIVOS O objetivo geral deste projeto é pesquisar, caracterizar e implementar métodos para o reconhecimento de caracteres em placas de identificação de veículos. Os objetivos específicos a serem atingidos são: 1. Fazer uma revisão da literatura sobre métodos de reconhecimento de caracteres em placas de identificação de veículos. 2. Fazer uma revisão da literatura sobre processamento de imagem e reconhecimento de padrões, visando: a. Representação digital de imagens; b. Métodos de filtragem de imagem; c. Técnicas de segmentação de imagens; d. Técnicas de reconhecimento de caracteres em imagens; 3. Implementar os métodos de reconhecimento de caracteres em placas de identificação de veículos; 4. Comparar e analisar os resultados obtidos pelos diferentes métodos implementados tendo como entrada várias imagens de veículos adquiridas sob diversas condições climáticas; 5. Contribuir com a divulgação de técnicas de processamento gráfico / imagens e reconhecimento de padrões à solução de problemas de automação; 6. Produzir um artigo que possa ser publicado em um evento científico nacional e outro que possa ser submetido a revista especializada; 7. Capacitar o bolsista do projeto com o domínio de novas técnicas, preparando-o para cursar, com desenvoltura, um programa de pós-graduação, minimizando assim o seu tempo de permanência no stricto sensu; 8. Contribuir para a consolidação da linha de pesquisa de Processamento Gráfico (Graphis) / Imagem e Reconhecimento de Padrões do Departamento de Computação da UFOP. A execução deste projeto, possibilitará a criação de um sistema automático de controle de acesso. Todavia, para a finalização desse sistema é necessário a execução de dois outros projetos menores: a localização de veículos em vídeos de câmeras situadas nas cancelas de entrada, para posterior localização da placa de identificação; e o reconhecimento das informações contidas na placa de identificação do veículo, que foi localizada por este projeto. Saliente-se que este último será iniciado em um projeto recém aprovado segundo chamada de projetos PIP/UFOP Edital 04/

4 3 JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO PROJETO EM FACE AO DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO O projeto em questão é relevante tanto nas esferas social e ambiental quanto computacional. O produto final que pode ser gerado com a conclusão deste projeto é um sistema automático de controle de acesso que pode ser aplicado na nossa universidade. Tal sistema através da identificação dos veículos pode garantir maior segurança aos alunos, professores e funcionários da universidade. Ao mesmo tempo vai permitir um planejamento estratégico de expansão dos estacionamentos da universidade podendo proporcionar maior qualidade de vida aos membros da UFOP. Ainda, vai aumentar a visibilidade dentro da nossa universidade tanto da pesquisa (PROPP) quanto do departamento de computação (DECOM). Em caso de sucesso pleno, o projeto pode ainda ser encubado em uma empresa júnior para se tornar um produto a ser comercializado no Brasil construído dentro da própria UFOP. Além disso, este projeto demonstra o potencial da área de processamento de imagem e reconhecimento de padrões nas mais diversas aplicações, e seus resultados poderão servir de estímulo para que áreas, além da automação, passem a fazer uso de seus recursos. Um exemplo de uma outra área potencial, principalmente no município de Ouro Preto, sede da UFOP, estado de Minas Gerais, é a mineração. Finalmente, conceitos das áreas de processamento de imagem e reconhecimento de padrões podem ser expandidos durante o estudo da literatura. O anseio maior deste projeto é obter um novo método para a solução desse problema particular: o reconhecimento de caracteres em placas de identificação de veículos. 4

5 4 - ATIVIDADES E METODOLOGIAS As principais atividades previstas para esse projeto são: 1. Pesquisa de técnicas de processamento de imagem e reconhecimento de padrões para o reconhecimento de caracteres em placas de identificação de veículos; 2. Caracterização e classificação de cada método pesquisado; 3. Implementação dos métodos pesquisados; 4. Realização de testes em imagens digitais adquiridas em diversas condições climáticas; 5. Organização dos resultados obtidos; 6. Análise dos resultados; 7. Possível proposição e implementação de um novo método; 8. Preparação de artigos e pôsteres. Considerando as atividades descritas, de forma geral, a metodologia prevista, para cada atividade discutida é a seguinte: 1. Inicialmente será feito um estudo das técnicas de processamento de imagem e reconhecimento de padrões, seguido de estudo de métodos para o reconhecimento de caracteres em placas de identificação de veículos. Durante este processo estaremos classificando os métodos estudados; 2. Em seguida, os métodos estudados serão avaliados, implementados e testados; 3. Por fim, validaremos os métodos submetendo a eles imagens digitais contendo os caracteres para o reconhecimento das placas de identificação. Uma vez detectada pelos métodos, os caracteres reconhecidos das placas de identificação serão comparados com os seus reais valores fornecidas por seres humanos. Dessa forma, espera-se poder testar e validar a eficácia dos métodos estudados. Observação: Para a realização dessas atividades, o projeto conta com o Laboratório de Processamento Digital de Imagem (LaPDI), localizado à sala COM25 do ICEB, com toda a infra-estrutura necessária ao desenvolvimento do projeto, no caso, microcomputadores e softwares livres, scanner e servidores com alta capacidade de armazenamento. Ainda, o laboratório conta com bibliografia especializada (livros internacionais) sobre processamento de imagem e reconhecimento de padrões. Salienta-se ainda que um projeto de Iniciação Científica aprovado no PIC/PROPP/UFOP já está em andamento. 5

6 5 - EQUIPE (Especificar o Nome, Titulação, Departamento, Instituição e a função de cada membro da equipe, exceto o bolsista). Nome: DAVID MENOTTI GOMES Titulação: Doutor em Ciência da Computação / Docteur en Informatique (França) Departamento: Computação Unidade: Instituto de Ciências Exatas e Biológicas Instituição: Universidade Federal de Ouro Preto Função: Coordenar as atividades do projeto e orientar o bolsista em suas atividades. Nome: FREDERICO GADELHA GUIMARÃES Titulação: Doutor em Ciência da Computação Departamento: Computação Unidade: Instituto de Ciências Exatas e Biológicas Instituição: Universidade Federal de Ouro Preto Função: Co-orientador e Colaborador em otimização computacional. Nome: PEDRO RIBEIRO MENDES JÚNIOR Titulação: Graduando em Bacharelado em Ciência da Computação Departamento: Computação Unidade: Instituto de Ciências Exatas e Biológicas Instituição: Universidade Federal de Ouro Preto Função: Bolsista de Projeto PIB/PROPP/UFOP em execução paralelo a este versando sobre a localização automática de placas de identificação de veículos. 6 - BOLSA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA NOME DO ALUNO: KAYRAN DOS SANTOS MATRÍCULA: PROGRAMA: 6

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8 7 - DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES DO BOLSISTA Entre as atividades que serão desenvolvidas pelo bolsista, podemos citar: 1. Revisão de literatura sobre métodos de localização de placas de identificação de veículos e técnicas de processamento de imagem (CAMPOS, 2001; POLIDÓRIO & BORGES, ); 2. Coleta de imagens digitais de placas de identificação de veículos no campus situado no Morro do Cruzeiro da UFOP; 3. Estudo da linguagem C++ e da manipulação de imagens digitais com a linguagem C++; 4. Pesquisa de técnicas de processamento de imagem; 5. Pesquisa de técnicas de reconhecimento de padrões voltadas ao reconhecimento de caracteres; 6. Implementação dos métodos estudados; 7. Execução de testes e organização dos resultados obtidos; 8. Análise dos resultados; 9. Possível implementação de um novo método; 10. Geração de pôsteres, artigos e relatórios técnico-científicos. 8

9 8 CRONOGRAMA ETAPAS DO PROJETO MESES Atividades (etapas) Revisão de Literatura 2 Coleta de Imagens Digitais 3 Ferramentas Computacionais 4 Processamento de Imagem 5 Localização de formas 6 Implementação 7 Testes e Análises 8 Documentação ATIVIDADES DO BOLSISTA MESES Atividades (etapas) Revisão de Literatura 2 Coleta de Amostras 3 Ferramentas Computacionais 4 Processamento de Imagem 5 Localização de formas 6 Implementação 7 Testes 8 Análise de Resultados 9 Possível Novo Método 10 Documentação 9

10 9 - RESULTADOS ESPERADOS / FORMA DE DIVULGAÇÃO / APLICAÇÃO DOS RESULTADOS. Com a execução deste projeto, espera-se: - Estudar os métodos para o reconhecimento de caracteres em placas de identificação em veículos, parte fundamental de um sistema automático de controle de acesso de veículos automotivos; - Contribuir para a formação de recursos humanos especializados na área de processamento gráfico (graphics), em especial no tema do projeto. Os resultados da pesquisa deste projeto poderão ser publicados em veículos científicos qualificados (CAPES) da área de Processamento Digital de Imagem e Reconhecimento de Padrões (IEEE-ICPR, IEEE-CVPR, SIBGRAPI, IEEE-ICIP, IEEE-TIP, PAA, Pattern Recognition Letters, etc.). O aluno submeterá seus resultados em artigo e/ou pôster para o Seminário de Iniciação Científica da UFOP e para o Workshop de Trabalhos de Graduação (Workshop of Undergraduate Works) do Simpósio Brasileiro de Computação Gráfica, Processamento de Imagem e Visão Computacional (WUW/SIBGRAPI). Ao final deste projeto, métodos terão sido concebidos. O objetivo então passará a ser que estes se integrem a um sistema a ser utilizado no campus situado no Morro do Cruzeiro da UFOP para controle de acesso de veículos, possibilitando assim um melhor planejamento estrutural de expansão da universidade nos próximos anos. Finalmente, as áreas de processamento de imagem e reconhecimento de padrões poderão ser expandidas durante o estudo da literatura. O anseio maior desse projeto é obter um novo método para o problema do projeto: reconhecimento de caracteres em placas de identificação de veículos, que superem as dificuldades encontradas nas técnicas existentes na literatura. 1 0

11 10 - DECLARAÇÃO DE AUTORIA E DE QUE O PROJETO DISPÕE DE TODOS OS RECURSOS NECESSÁRIOS À SUA EXECUÇÃO (Pelo responsável pelo projeto, datada e assinada). Data: / / Assinatura: 11 - PARECER DO CHEFE DO DEPARTAMENTO (Considerar no parecer se o projeto se enquadra nas linhas de pesquisa do departamento). Data: / / Assinatura: 1 1

12 12 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BISHOP, C.M. Neural Networks for Pattern Recognition, Oxford University Press, USA, CAMPOS, T.J. ; Reconhecimento de Caracteres Alfanuméricos de Placas em Imagens de Veículos, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Instituo de Informática, Programa de Pós-Graduação em Computação, Dissertação de Mestrado, 100 páginas, DUDA, R.O.; HART, P.E.; STORK, D.G. Pattern Classification, Wiley-Interscience, 2ª. edição, GONZALEZ, R. C. ; WOODS, R. E. ; Digital Imaging Processing. Pearson Prentice Hall, ed. 3, PEDRINI, H. ; SCHWARTZ W. R. ; Análise de Imagens Digitais. Thomson, ed.1, POLIDÓRIO, A. M ; BORGES, D. L. ; Reconhecimento de Caracteres Alfanuméricos para Identificação de Placas de Veículos, Simpósio Brasileiro de Computação Gráfica, Processamento de Imagem e Visão Computacional (SIBGRAPI), pp. 1-7, POLIDÓRIO, A. M ; BORGES, D. L. ; Um Método de Reconhecimento Sintático de Caracteres para Identificação de Placas de Veículos, Simpósio Brasileiro de Computação Gráfica, Processamento de Imagem e Visão Computacional (SIBGRAPI), pp. 1-7,