Thiết kế và chế tạo khóa thông minh nhận diện khuôn mặt Thiết kế và chế tạo khóa thông minh nhận diện khuôn mặt NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xi.
NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi đến Thầy …………………… lời cảm ơn chân thành sâu sắc Nhờ có hướng dẫn giúp đỡ tận tình Thầy suốt thời gian qua, em thực hồn thành Đồ Án Tốt Nghiệp Những lời nhận xét, góp ý hướng dẫn tận tình Thầy giúp em có định hướng đắn suốt q trình thực Đề tài giúp em nhìn ưu, khuyết điểm Đề tài bước hoàn thiện Đồng thời, em xin trân trọng cảm ơn Thầy Cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật nói chung khoa Điện- Điện Tử nói riêng dạy dỗ chúng em suốt quãng thời gian ngồi ghế giảng đường Đại học Những lời giảng Thầy Cô bục giảng trang bị cho chúng em kiến thức giúp chúng em tích lũy thêm kinh nghiệm Bên cạnh đó, xin cảm ơn hỗ trợ giúp đỡ bạn bè thời gian học tập trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật q trình hồn thành Đồ Án Tốt Nghiệp CAM ĐOAN Đề tài nhóm em tự thực hướng dẫn thầy ……………….dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Những thống số hay số liệu đề tài chưa bảo vệ hay báo cáo trước Những trích dẫn, ghi chú, số liệu, hình ảnh đề tài ghi tên nguồn gốc rõ ràng Chúng em cam đoan lời ở thật trung thực, có phát giác nhóm xin chịu trách nhiệm Sinh viên thực Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) TÓM TẮT ĐỒ ÁN Hiện nay, với phát triển xã hội, vấn đề an ninh bảo mật yêu cầu khắt khe quốc gia giới Các hệ thống nhận dạng người đời với độ tin cậy ngày cao Một toán nhận dạng người quan tâm nhận dạng khuôn mặt, tốn nhận dạng khn mặt phục vụ mạnh mẽ nhiều lĩnh vực đời sống đặc biệt ở lĩnh vực công nghệ cao yêu cầu bảo đảm an ninh, bảo mật… Vì đề tài: “Thiết kế chế tạo cửa thông minh nhận diện bằng khuôn mặt, vân tay mã số” đề tài nóng hổi ngày người tìm cách hồn thiện để mang lại kết tốt Trong đề tài này, việc tập trung nghiên cứu bảo mật bằng nhận diện khuôn mặt đề tài nghiên cứu bảo mật nhận dạng vân tay, mật Đây đề tài có ý nghĩa việc giúp bảo vệ tài sản cá nhân hay doanh nghiệp hay nhà nước, giúp có sống an tồn Kết hợp kiến thức lại để xây dựng, thực đề tài Sử dụng ESP32 CAM để thu nhận hình ảnh chuyền trình duyệt Web để xử lý nhận dạng khuôn mặt sử dụng ESP32 thực thi chức quét nhận dạng vân tay, mật điều khiển khóa điện Nội dung báo cáo trình bày vấn đề lý thuyết lĩnh vực phát khuôn mặt thành công mà nhà nghiên cứu đạt năm gần Báo cáo nhằm mục đích có nhìn tổng quát bảo mật nhận diện bằng khuôn mặt MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Hình Sơ đồ khối logic hệ thống sinh trắc học [26] Hình 2 Cơng nghệ phát khn mặt [17] Hình Hệ thống nhận dạng khn mặt [15] Hình Cơng nghệ nhận dạng vân tay [18] Hình Cơng nghệ RFID [24] Hình Biểu tượng Arduino IDE [6] Hình Giao diện khởi tạo phần mềm Arduino IDE Hình Ứng dụng telegram Google Play Hình Tìm kiếm botfather Hình 10 Cửa sổ lệnh botfather Hình 11 Thơng báo tạo bot thành cơng Hình 12 Tìm kiếm idbot Hình 13 Nhận ID User Hình 14 Module ESP32- CAM [9] Hình 15 Hình ảnh chân ESP32 Cam [9] Hình 16 module ESP32 [21] Hình 17 Các chân ESP32 [21] Hình 18 Cảm biến nhận dạng vân tay AS608 [13] Hình 19 Relay [23] Hình 20 Ổ khóa điện từ LY-03 [12] Hình 21 Module RFID RC522 [11] Hình 22 Module FT232RL [19] Hình 23 Bàn phím mềm 4x4 [3] Hình 24 Module tăng áp XL6009 [10] Hình 25 Module giảm áp LM2596 [6] Hình 26 Màn hình LCD [2] Hình 27 Module I2C [2] Hình Sơ đồ nguyên lý DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT: IoT: Internet of thing API: Application Programming Interface LCD: Liquid Crystal Display TTL: Transistor-transistor logic NFC: Near-Field Communications UART: Universal Asynchronous Receiver / Transmitter ID: identification MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Từ xưa người mong muốn chế tạo thiết bị "biết suy nghĩ làm việc giống người" Để chế tạo Robot có khả "suy nghĩ" "tự hoạt động độc lập" gần giống người, yêu cầu phần cứng phần mềm điều khiển yếu tố quan trọng khơng thể thiếu "thị giác máy tính (Computer Vision)" "Thị giác máy tính" tương tự "đơi mắt" người, nhờ Robot "quan sát" giới xung quanh chúng để đưa phản ứng với bên Vài chục năm qua, người tạo cảm biến, vi xử lý hình ảnh giống (và ở mức độ cịn tốt hơn) khả nhìn mắt người Những thấu kính lớn hơn, hồn hảo mặt quang học điểm ảnh phụ bán dẫn nhỏ tới mức nano mét giúp camera ngày có độ xác nhạy đáng kinh ngạc, camera chụp hàng ngàn ảnh giây nhận diện từ xa với độ xác cao Ở nước ta, hoạt động nghiên cứu thiết kế hệ thống nhận dạng có bước đầu phát triển trường đại học Các đề tài nghiên cứu khoa học đồ án trước chủ yếu tập trung vào mảng nhận dạng dấu vân tay để hỗ trợ điều khiển hệ thống an ninh… Tuy nhiên, đề tài liên quan tới giao tiếp người máy tính thơng qua nhận dạng khuôn mặt kết hợp với nhận dạng vân tay chưa phát triển đầy đủ Trong thời đại phát triển nay, vấn đề bảo mật an ninh vấn đề quan trọng cần thiết sống, ta thấy hàng loạt cơng nghệ có liên quan ảnh hưởng đến vấn đề thúc đẩy đời sống phát triển mạnh mẽ Từ vấn đề an ninh quan, trụ sở việc đảm bảo an tồn thiết bị, nhà cửa, cơng trình,…Điển thiết lập hệ thống bảo vệ nhà cửa tránh xâm nhập người lạ vấn đề trộm cướp Hệ thống ổ khóa thơng minh người dùng cài đặt mật số, kí tự, hay bằng vân tay, khuôn mặt,… Nhận thấy hướng phát triển có tiềm ứng dụng cao, đồ án “Thiết kế chế tạo cửa thông minh nhận diện bằng khuôn mặt, vân tay mã số” kết hợp với biện pháp bảo mật có nhận diện vân tay, thẻ từ mật để tạo nên hệ khóa bảo mật đảm bảo an ninh Mục tiêu đề tài - Nhận diện khn mặt người, nhận diện vân tay, mở khóa - bằng mật Tìm hiểu cách thức vận hành q trình phát nhận dạng khn - mặt Nghiên cứu vấn đề thực tiễn cần giải quyết, đề phương án giải - vấn đề khó khăn Tìm hiểu cách thức vận hành, kết nối ESP32 CAM ESP32 Tìm hiểu phần mềm Arduino IDE, cách viết code cài đặt thư viện hỗ trợ Đối tượng phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu - Thiết bị điều khiển trung tâm: ESP32 CAM, ESP32 Các thiết bị kết nối: hình LCD 1602, cảm biến vân tay, keypad Các phương pháp, thuật toán để phục vụ cho việc phát nhận diện - khuôn mặt người vân tay Nghiên cứu thư viện phục vụ cho trình xử lý b Phạm vi nghiên cứu - Tìm hiểu sử dụng cảm biến nhận dạng vân tay AS608, ESP32 CAM, - ESP32, Keypad, LCD 1602 Nghiên cứu, tìm hiểu nhận dạng khn mặt (Face Recognition) phát - khuôn mặt (Face Detection) Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp luận để tìm hiểu, thu thập, phân tích, tài liệu có - liên quan Nghiên cứu thành phần có khóa thơng minh Kết dự kiến Mạch mở khóa nhận dạng khn mặt vân tay mặt Có thơng báo cảnh báo điện thoại qua LCD Nội dung bố cục Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Phân tích thiết kế hệ thống Chương 4: Thi công hệ thống CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Nhu cầu khóa thông minh Hiện nay, với phát triển ứng dụng điện toán đám mây giao tiếp khơng dây, việc “thơng minh hóa’’ hoạt động sống hằng ngày quan tâm phát triển Bắt đầu từ thói quen sử dụng điện thoại thơng minh, trợ lí ảo thơng minh giúp xếp thời gian biểu hay thông báo lịch hẹn, hay ứng dụng tài thơng minh giúp cân đối tài cá nhân, gia đình… Cho đến cảnh báo tắc đường, đường tham gia giao thông, tất nằm gọn túi quần bạn Và tất nhiên, nhà thông minh bắt đầu trở thành xu thế, điện thoại thông minh giúp ta kiểm sốt ngơi nhà qua SMS hay Email thứ ta muốn nhiệt độ phịng, bật tắt đèn từ xa, kiểm sốt điện tiêu thụ… quan trọng vấn đề an ninh cho ngơi nhà Để đáp ứng nhu cầu đó, khóa thơng minh sinh để người dùng bảo vệ tài sản đương nhiên đáng tin cậy nhiều so với loại khóa truyền thống Các loại khóa thơng minh sử dụng chế khóa là: mở khóa bằng thẻ từ, mở khóa bằng nhận diện vân tay, mở khóa bằng phím số Ngồi loại khóa thơng minh hiên nay, mở khóa bằng “nhận diện khn mặt” đề tài tính bảo mật an ninh nghiên cứu Khơng vậy, khóa thơng minh có chức tăng cường độ tin cậy bảo mật, ứng dụng vào nhiều hệ thống khác khóa cửa, khóa phịng, khóa cửa tủ, két sắt… Với hiệu làm việc, độ tin cậy tính ứng dụng cao, khóa thơng minh dần trở thành xu tất yếu sống hằng ngày người 2.1 Tổng quan khóa cửa 2.1.1 Lịch sử hình thành phát triển khóa cửa [14] Để có khóa cửa nay, khóa cửa trải qua nhiều giai đoạn phát triển, tóm lược qua cột mốc sau: - Khóa then cài: 10 tiến hành kiểm tra mẫu đối tượng đăng kí tiến hành mở khóa ngược lại sai gửi hình ảnh cảnh báo ứng dụng 3.2.2 ESP32 Module ESP32 có chức nhận liệu đưa vào từ cảm biến vân tay, RFID, bàn phím, điều khiển thiết bị khóa điện, hiển thị LCD gửi cảnh báo ứng dụng - Sơ đồ nguyên lý ESP32 Hình 3 Sơ đồ nguyên lý ESP32 - Lưu đồ thuật tốn ESP32 36 Hình Lưu đồ thuật toán ESP32 Khi cấp nguồn cho mạch thiết bị cảm biến vân tay, RFID, bàn phím nhận liệu truyền cho ESP32 , ESP32 có chức xử lý liệu nhận vào liệu hiển thị thông tin qua LCD, điều khiển khóa điện mở gửi tin nhắn ứng dụng ngược lại sai gửi tin nhắn cảnh báo ứng dụng 37 CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG 4.1 Sơ đồ ngun lý Hình Sơ đồ nguyên lý 4.2 Quá trình hoạt động • ESP32 CAM: cấp nguồn camera thu thập nhận dạng hình ảnh đưa vào, phát khn mặt hình ảnh đưa vào tiến hành so sánh với liệu khuôn mặt đăng kí giao diện web, khn mặt đăng kí khóa điện mở ngược lại khơng khn mặt đăng kí ESP32 CAM chụp khuôn mặt đối tượng lại gửi ứng dụng Telegram 38 • ESP32: Khi cấp nguồn cảm biến vân tay, RFID, bàn phím gửi liệu mà người dùng nhập vào cho ESP32 ESP32 sau xử lý liệu nhận vào, điều khiển relay mở khóa, hiển thị thơng báo lên LCD gửi thông báo ứng dụng Telegram Ngược lại sai LCD thông báo 4.3 Sơ đồ bord 39 4.4 Hình ảnh thực tế KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Kết quả: - Thiết kế chế tạo thành cơng khóa thơng minh nhận diện bằng khn mặt Mở khóa bằng vân tay, thẻ từ mật Cảnh báo sai mật qua ứng dụng telegram Nhận xét: Qua trình nghiên cứu thi cơng nhóm em hồn thành cịn nhiều thiếu xót chưa thể giao tiếp ESP32 CAM với ESP32, liệu ESP32 CAM gửi cho telegram chậm ESP32 CAM phải xử lý nhiều công việc 40 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN • Kết đạt được: Thực mục tiêu đề ra, nhiều thiếu sót nhờ hướng dẫn tận tình thầy hướng dẫn, đề tài đồ án “Thiết kế chế tạo khóa thơng minh nhận diện khn mặt, vân tay mật khẩu” đạt kết tốt - Hạn chế: Hệ thống yếu nhận dạng ảnh động Khả bảo mật yếu cần ảnh qua mắt hệ thống Hoạt động chưa hoàn toàn hiệu với mắt kính thường nơi có ánh sáng - chiếu Do module giá thành rẻ nên xử lý liệu cịn chậm • Hướng phát triển sản phẩm: - Đề tài hướng phát triển rõ ràng, nâng cao khả nhận diện sẻ đảm - bảo được độ an tồn cao Nâng cao bảo mật bằng công nghệ mới, sử dụng camera 3D phương án tốt để hạn chế vấn đề bảo mật TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] arduino.vn/bai-viet/1107-gioi-thieu-ve-module-lm2596-giai-thuong-tuan-4 [2] arduinokit.vn/giao-tiep-i2c-lcdarduino/? fbclid=IwAR3cyWDTczYFLDHYrYnFXfHaMCWq1qEObkxlv9su_HsP4UG4T2_ aC2zqmk [3] arduino.vn/bai-viet/915-huong-dan-su-dung-module-ban-phim-4x4-voiarduino [4] bloglaptrinh.info/dieu-khien-esp32-esp8266-qua-telegram/ [5] cyberlotus.com/xac-thuc-sinh-trac-hoc-xu-huong-tat-yeu-trong-tuonglaigan.html [6] dientutuonglai.com/arduino-ide-la-gi.html 41 [7] dienmayxanh.com/kinh-nghiem-hay/nguyen-ly-hoat-dong-cua-o-khoa1287074 [8] esp32.vn/idf/i2c.html#:~:text=I2C%20l%C3%A0%20giao %20th%E1%BB%A 9c%20truy%E1%BB%81n,v%C3%A0%20SDA %20(Serial%20Data) [9] hshop.vn/products/kit-rf-thu-phat-wifi-ble-esp32-cam [10] hshop.vn/products/mach-tang-op-dc-xl6009 [11] haphan.com/News/17500/tong-quan-cong-nghe-rfid-trong-thoi-dai-40 [12] [13] hshop.vn/products/khoa-chot-dien-solenoid-lock-ly-03 hshop.vn/products/cam-bien-nhan-dang-van-tay-as608-fingerprint- sensor [14] himart.vn/tin-tuc/lich-su-phat-trien-cua-khoa-cua/227.html [15] khoingo.net/so-sanh-face-recognition-va-face-detection/ [16] lib.hpu.edu.vn/bitstream/handle/123456789/18117/51_NguyenTienM anh_CT1 001.pdf [17] medium.datadriveninvestor.com/face-recognition-from-scratch-usingopencvand-python-part-1-c61e13e553dc [18] mialock.com/cong-nghe-nhan-dien-van-tay-live-scan13804.html? fbclid=IwAR0ibehzNQD8LCZTK44bRc1mRMkI4MK492mR7SHb22Lg onAfRvHbRLlPW14 [19] [20] nshopvn.com/product/mach-chuyen-usb-uart-ttl-ft232rl/ nshopvn.com/blog/gioi-thieu-mach-thu-phat-wifi-ble-esp32-cam-ai- thinkerhuong-dan-su-dung-voi-arduino-thuc-hanh-lam-bo-mo-khoa-cuanhan-dien-khuonmat-bang-esp32-cam/ [21] nshopvn.com/product/kit-rf-thu-phat-wifi-bluetooth-esp32/ [22] ohtech.vn/all-courses/lap-trinh-esp32-cam-voi-arduinoide/lessons/streamvideo-va-nhan-dien-khuon-mat-voi-esp32-cam-vaarduino-ide/ [23] plctech.com.vn/relay-la-gi/ [24] tino.org/vi/rfid-la-gi/ [25] vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_th%E1%BB%91ng_nh %E1%BA%AD n_d%E1%BA%A1ng_khu%C3%B4n_m%E1%BA %B7t#:~:text=H%E1%BB%87%2 0th%E1%BB%91ng%20nh%E1%BA %ADn%20d%E1%BA%A1ng%20khu%C3%B4 n%20m%E1%BA%B7t %20l%C3%A0%20m%E1%BB%99t%20%E1%BB%A9ng%2 0d%E1%BB 42 %A5ng,d%E1%BB%AF%20li%E1%BB%87u%20v%E1%BB%81%20k hu %C3%B4n%20m%E1%BA%B7t [26] vi.wikipedia.org/wiki/Sinh_tr%E1%BA%AFc_h%E1%BB%8Dc 43 ... Phát khuôn mặt [15] Face detection (phát khn mặt) tính dùng để phát có diện khn mặt người mà không so sánh khác khuôn mặt Phát khuôn mặt việc làm tiên cần sâu vào toán, tác vụ xử lý khuôn mặt. .. nhận dạng khn mặt [15] Có hai phương pháp nhận dạng khn mặt nhận dạng truyền thống (2D) nhận dạng 3D: 2.3.1 Nhận dạng truyền thống Một số thuật toán nhận dạng khuôn mặt xác định đặc điểm khuôn. .. tay khn mặt khác Chưa có thơng tin trường hợp mà có người dấu vân tay khuôn mặt trùng Bằng việc sử dụng vân tay khuôn mặt, việc xác nhận người thực bằng hệ thống nhận dạng vân tay khn mặt hồn