Sáng tạo trẻ: Khử khói bụi trong camera thông minh

Trong điều kiện thời tiết xấu như sương mù, khói bụi thì hình ảnh thu được có thể mờ mịt và không rõ ràng, làm giảm khả năng quan sát và gây khó khăn trong việc xác định các vật thể, dẫn đến nhiều vụ tai nạn hằng năm. Điều này, đặt ra yêu cầu cao cho việc phát triển giải pháp hiệu quả để cải thiện chất lượng hình ảnh và tăng khả năng quan sát trong các điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Đó là lý do nhóm sinh viên đưa ra ý tưởng về dự án thiết kế phần cứng khử "sương mù" trong hình ảnh của camera thông minh.

THÁI PHÚC

Chủ nhân dự án đó là nhóm 4 sinh viên của Trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM, gồm: Nguyễn Huy Hoàng, Phan Minh Nhật, Trần Tuấn Kiệt, Phạm Nguyễn Hoàng Hải. Sau khi có ý tưởng, nhóm đã dành khoảng 6 tháng để hoàn thiện sản phẩm. Dự án đã đoạt giải nhì tại cuộc thi "Thiết kế vi mạch cho đô thị thông minh" lần 1 năm 2023.

Huy Hoàng chia sẻ: "Sản phẩm có thể được dùng để làm tiền đề xử lý cho các ứng dụng AI trong việc nhận dạng vật thể. Ứng dụng khử sương mù sẽ đóng vai trò làm sạch dữ liệu, tăng cường chất lượng hình ảnh và loại bỏ nhiễu. Điều này, cải thiện độ chính xác của các mô hình AI".

Về tính ưu việt, so các phương pháp tăng cường ảnh đầu vào truyền thống kém hiệu quả vì phải hiệu chỉnh những thông số cơ bản của hình ảnh như: độ sáng, tương phản, bão hòa màu... Phương pháp kênh tối cho phép can thiệp sâu hơn bằng việc giả định và tái lập bản đồ độ trường các vật thể có trong ảnh. Do đó, cải thiện chất lượng hình ảnh rõ ràng hơn và có hiệu suất xử lý, tiêu thụ điện năng hợp lý so với những phương pháp dùng kỹ thuật học máy, học sâu.

THÁI PHÚC

Chia sẻ về quá trình thực hiện, Huy Hoàng cho biết: "Đầu tiên, nhóm tìm thuật toán khử sương mù phù hợp. Nhóm mình chọn Dark Channel Prior, thuật toán này đảm bảo được thời gian thực thi ngắn, độ hiệu quả tương đối cao. Sau đó, nhóm hoàn thiện code bằng thư viện Vitis HLS để dùng một bên thứ ba Xilinx - Vitis HLS, có thể chuyển đổi sang ngôn ngữ Verilog. Chức năng của Xilinx cũng có thể hỗ trợ chúng mình khởi tạo Generate ra tập kiểm tra Testbench để đảm bảo là đoạn mã code của nhóm thực thi đúng khi được chuyển sang ngôn ngữ mới. Cuối cùng, nhóm sẽ sử dụng tool của Synopsys để thực hiện khâu hoàn thành con chip. Sau khi được đào tạo và hướng dẫn từ các thành viên của Sunedu và công ty ADT chúng mình đã có thể thực thi".

Đánh giá về tính khả thi của dự án, thạc sĩ Trương Hữu Lý, Phó giám đốc Trung tâm nghiên cứu triển khai, Khu công nghệ cao TP.HCM, cho biết mô hình của các bạn hiện nay được các doanh nghiệp rất quan tâm, đặc biệt Công ty cổ phần ô tô Trường Hải. Ông Lý cũng cho biết dự án này rất tiềm năng nếu được phát triển thêm. Chẳng hạn khi lái xe trong sương mù, không quan sát ở bên ngoài nhưng hệ thống camera của nhóm sẽ nhận diện và bắt được. Nếu các bạn phát triển cho phần mềm hiển thị trên kính chắn gió sẽ dễ quan sát hơn thay vì nhìn trực tiếp. Còn phát triển trên một cái màn hình nhỏ như hiện tại, sẽ gây mất tập trung cho người lái xe.

"Nói chung, dự án này sẽ có tiềm năng phát triển rất nhiều, đặc biệt là trong ngành kỹ thuật công nghệ ô tô", ông Lý nhấn mạnh.

Huy Hoàng cho biết thêm sắp tới nhóm sẽ cố gắng hoàn thiện việc tích hợp thêm thành một khối ASIC để có thể đưa vào camera như là camera của ô tô. Từ đó, tài xế có thể theo dõi được ảnh và đảm bảo an toàn khi tham gia giao thông. Ngoài ra trong tương lai, nhóm dự định sẽ phát triển phần cứng có thể lọc hình ảnh tại các camera an ninh trong điều kiện thời tiết cực đoan. Đảm bảo hơn công tác trật tự, an toàn xã hội cho người dân.