Nhận dạng đối tượng sử dụng mạng ảm biến

2.5 Các giao thức truy cập môi trƣờng2.5.1 T ổng Quan tính giao không dây nó cung làmôi chia các giao MAC dành cho các lý có cách giao sóng vô iao thông.. MAC dây không thêm có tiêu lý s

Trang 1

-

LÊ XUÂN TRUNG

NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG MẠNG

CẢM BIẾN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Hà Nội – 2017

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113840471000000

Trang 2

-

LÊ XUÂN TRUNG

NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG MẠNG

CẢM BIẾN

Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN HỮU PHÁT

Hà Nội – 2017

Trang 3

Lê Xuân Trung i KTVT2014B

M C L C Ụ Ụ

M C L C i

DANH M C HÌNH V iv

DANH M C B NG BI U vi

DANH M C T VI T T T vii

L I C ix

L x

I THI U 1

1.1 Lý do ch 1tài 1.2 M c tiêu và nhi m v 1

1.2.1 M c tiêu 1

1.2.2 Nhi m v 2

1.3 u

1.4 ng và ph m vi nghiên c u 3

1.4.1 ng nghiên c u 3

1.4.2 Ph m vi nghiên c u 3

1.5 c và th c ti n c a lu

1.5.1 c

1.5.2 c ti n

1.6 C u trúc lu 4

1.7 a lu

NG QUAN V M NG C M BI N KHÔNG DÂY 6

2.1 Gi i thi u chung 6

2.2 C u trúc nút c m bi n không dây 7

2.3 C u trúc m ng c m bi n không dây 10

2.3.1 C u trúc ph ng 12

2.3.2 C u trúc phân c p 13

2.4 Ki n trúc giao th c c a m ng c m bi n không dây 14

2.4.1 Các v c

2.4.2 Các giao th nh tuy n 18

Trang 4

Lê Xuân Trung ii KTVT2014B

2.5 Các giao th c truy c ng 2

2.5.1 T ng Quan 20

2.5.2 Các giao th c MAC truy n th ng 21

2.5.3 Hi u qu ng trong các giao th c MAC 24

2.5.4 K thu t ng không ng b 25

2.5.5 K thu t l p l ch ng 29

2.5.6 Các giao th c t do anh ch p 34tr 2.5.7 trung 38

2.6 ng d ng c a m ng c m bi n không dây 40

2.6.1 Các ng d ng trong giám sát và b o v ng 4

2.6.2 Các ng d ng trong y t 41

2.6.3 Các ng d ng tro

2.6.4 Các ng d ng trong giao thông thông minh 42

2.6.5 Các ng d ng trong quân s 43

2.6.6 Các ng d ng trong công nghi p 45

N D NG TRONG M NG C M BI N KHÔN DÂY 46

3.1 Gi i thi u chung 46

3.1.1 T ng quan v bài toán nh n d ng 46

3.1.2 Nh n d ng trong m ng c m bi n không dây 50

3.2 Phát hi ng 5

3.2.1 n n

3.2.2 ênh l ch t m th i

3.2.3

3.2.4 K t lu n 58

3.3 Trích ch ng

3.3.1

3.3.2

3.3.3 So sánh SIFT và SURF 74

3.4 Ki ng

3.4.1 ng gi a 3.4.2 ng

Trang 5

Lê Xuân Trung iii KTVT2014B

3.5 X lý trên m ng c m bi n không dây 78

3.5.1 Gi thi t 78

3.5.2 Ki n trúc h th ng 79

3.6 Phát hi goài

3.7 K t lu n 82

T QU

4.1 Xây d ng

4.1.1 Ph n m m mô ph ng 84

4.1.2 Ph n c ng ch y mô ph ng: 86

4.2

4.3 Cách th c hi n bài toán nh n d ng 87

4.3.1 Nh p d li u mô ph ng 87

4.3.2 Phát hi ng chuy ng

4.3.3 Nh n d ng

4.4 Thi t l u ki ng

4.4.1 Xây d ng

4.4.2 Các hàm s d ng mô ph ng c m bi n 92

4.5 K t qu nh n d ng

4.5.1 Phát hi ng 94

4.5.2 Ki ng

4.5.3 Phát hi

4.6 K t qu v hi ng c m bi n

4.6.1 ng tiêu th 98

4.6.2 Cân b ng toàn m ng

4.6.3 Th i gian s ng 99

4.7 K t lu n 100

K T LU N CHUNG 101

Trang 6

Lê Xuân Trung iv KTVT2014B

DANH M C HÌNH V Ụ Ẽ

n c a m t nút c m bi n

a nguyên lý ho ng c a MFC

u t o Ultra-Capacitor 10

u trúc m ng c m bi n không dây 10

u trúc ph ng 12

u trúc m ng phân c p 13

u trúc m ng phân c p ch p

n trúc giao th c c a m ng c m bi n không dây

Các v n v i CSMA b n trong môi ng không dây: (a) nút nút hi n 22

C u trúc siêu khung IEEE 802.15.4 MAC 24

K thu t l ng nghe công su t th p c a m u mào u

không ng b s d Ng ng TICER

Hình 2.12 (b) Ng không ng b s d ng RICER 28

Chu trình ho t ng ng th c trong S-MAC 29

L p l ch ng sole trong D-MAC 32

A(7, 3, 1) thi t k cho các khe th c không ng b

Các c p phát khe th i gian cho m t c y thu th p d li u

H Th t c TRAMA 38

Thu t toán l p l ch t p trung 3

ng d ng c a c m bi n không dây trong giám sát và b o v ng d ng c m bi n không dây trong y t 4

ng d ng c m bi nh

ng d ng c m bi n không dây trong h th ng giao thông thông minh 4

ng d ng c m bi n không dây trong quân s 4

ng d ng c m bi n không dây trong công nghi p 4

Các cách ti p c n bài toán nh n d ng 47

kh i x lý nh n d ng

phát hi ng b Ví d motion vector 58

Trang 7

Lê Xuân Trung v KTVT2014B

Tính toán DoG 62

m X s c so sánh v i 26 láng gi ng c a nó

Bi u di

S bi i c a hàm Gaussian theo t n

Phát hi m Keypoint c a thu t toán SURF

Phép l (bên ph ng s -1 và vùng tr ng có tr ng s +1

H

t c a nh Grafﬁti th hi c c a c a s các t l khác nhau 72

Mô t

Mô t a nh v

ki ng

t tên node

Ho ng c a node

t n a

thu t toán d Mô hình tri n khai trên m ng c m bi n 90

Phát hi n chuy ng c ng

Trích ch i nh t 2 node camera khác n c n i v i nhau b 2 node camera khác nhau

Hình c t D

ng tiêu th c a m ng bi n không dây

Phân b ng trong m ng c m bi n không dây

nh 4.9 Th i gian s ng c a m ng c m bi n 100

Trang 8

Lê Xuân Trung vi KTVT2014B

DANH M C B NG BI U Ụ Ả Ể

Các thành ph n c a B-MAC và các thi t b b nh c a chúng 2

S m phát hi n và th i gian tính toán cho các máy dò

Th i gian tính toán cho vi c tri n khai máy dò 75

ng phân chia ch

Thông s mô ph ng 91

ng tiêu th trên toàn m ng c m bi n

Trang 9

Lê Xuân Trung vii KTVT2014B

DANH M C T Ụ Ừ VIẾ T T T Ắ

Routing

nh tuy

hierarchy

Giao th c phân c p theo c m thích

ng th p

Sensor Information Systems

Indicator

c

via negotiation

Trang 10

Lê Xuân Trung viii KTVT2014B

gian

Efﬁcient sensor Network protocol

Giao th c hi u qu v

C m bi n m ng tích h p không dâ

Trang 11

Lê Xuân Trung ix KTVT2014B

L Ờ I ẢM ƠN C

Trang 12

Lê Xuân Trung x KTVT2014B

L ỜI CAM ĐOAN

n i dung liên quan t

Trang 13

Lê Xuân Trung 1 KTVT2014B

CHƯƠNG 1: GIỚ I THI U Ệ

th bao g m hàng nghìn, th m chí hàng tri u thi t b c m bi n (sensors) thông minh,

gian s ng th p, m t cân b ng toàn m ng

 V h c thu t: ề ọ ậ tài này t p trung vào vi c gi i quy t bài toán nh n d

ra các l a ch n nh m gi i quy t khi tri n khai trên m ng c m bi n không dây:

Trang 14

 V phát tri n và tri n khai ng d ng: ề ể ể ứ ụ Các k t qu c tài s c phát

t , nâng cao tính ng d ng c a bài toán nh n d

1.3 Phương pháp nghiên cứu

nút c m bi n không dây, c u trúc m ng c m bi n không dây, ki n trúc giao

b ng trên toàn m ng giúp nâng cao th i gian s ng c a m ng c m bi n không dây

n khai trên m ng c m bi n không dây

Trang 15

Khu v c tri n khai m ng c m bi n không dây: Là khu v c biên gi i, có m

khai ng d ng nh n d ng

Vi c tri n khai ng d ng th c ti n trên các s n ph m ph n c ng c n có thêm

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

nút c m bi n không dây, c u trúc m ng c m bi n không dây, ki n trúc giao

Trang 16

c bi t là các bài toán x lý nh

ra các l a ch n nh m gi i quy t khi tri n khai trên m ng c m bi n không dây và Nghiên c u t ng quan v m ng c m bi n không dây.Nghiên c u các k thu t nh n

Trang 17

ng trong clip chuy

a vào ng d ng trong th c ti n

Trang 18

CHƯƠNG 2: TỔ NG QUAN V M NG C M BI N KHÔNG Ề Ạ Ả Ế

DÂY 2.1 Giới thiệu chung

c phát tri n và tri n khai cho nhi u các ng d

a v i s ti n b c a khoa h c công ngh th i gian g

M t m ng c m bi n không dây là m t m ng bao g m nhi u nút c m bi n nh

Nh ng nút c m bi n nh bé này bao g m các thành ph n: Các b vi x lý r t

b i, tùy thu c vào t ng ng d ng

Trang 19

Trang 20

Instrument, 16 bit,

-

thu phát

Trang 21

(Ultra-Lê Xuân Trung 9 KTVT2014B

ng cho các nút c m bi n Bên c nh MFC,

n dung lên t i hàng ngàn Fara (Hình 2.3)

Trang 22

2.3 C u t o Ultra-Capacitor (ngu n internet)

2.4 C u trúc m ng c m bi n không dây (ngu n sensor netword)

Trang 23

Trang 24

ng gi i h n Trong m t s ng d ng, vi c b sung ngu

ng là không th th c hi n Vì v y th i gian s ng c a m ng ph

Có th phân chia c u trúc c a m ng c m bi n thành hai lo i: c u trúc ph ng và

2.5 C u trúc ph ng

Trang 25

Trang 26

vào th i gian yêu c u th c hi n tính toán Tuy nhiên, v i các nhi m v

trong hình 2.8 Ki n trúc này bao g m các l p và các m t ph ng qu n lý Các m t

ph ng qu n lý này làm cho các nút có th làm vi c cùng nhau theo cách có hi u qu

nút c m bi n

Trang 27

c p thông qua m ng Internet ho c các m ng bên ngoài khác

 L p ng d ng: tùy theo nhi m v c m bi n, các lo i ph n m m ng

c m bi n Ví d : Nút c m bi n có th t t b thu sau khi nó nh

c a nút c m bi n th p, nó s phát qu ng bá sang các nút c m bi n bên

Trang 28

 M t ph ng qu n lý nhi m v : có nhi m v cân b ng và và s p x p nhi m

v c m bi n gi a các nút trong m t vùng quan tâm Tuy nhiên không

Trang 29

c a các nút c m bi n

 S phân b các nút c m bi n:ự ố ả ế Các nút c m bi n tri n khai trong m ngc m bi n không dây tùy thu c vào ng d ng, có th là th công hay ng unhiên, nh

Trang 30

nh tuy n

n trong m ng c m bi n không dây có m t s khác bi t so v

Đị nh tuy n ph ng: ế ẳ nh tuy n ph ng m i nút c m bi n th c hi n g

nh tuy n ph ng, khi các nút ngu n g i d li u c a nó v trung tâm, nh ng nút trung

Protocol for Information via Negotiation), EAR (EnergyAware Routing), Direct

c x p vào lo i giao th c này V i c

Trang 31

dàng th c hi n do gi i h n v tài nguyên trong m ng c m bi n.GEAR (Geographic an

Đị nh tuy n phân c p: ế ấ i m ng k

Đị nh tuy n theo QoS: bên c nh yêu c u t i thi ế ng tiêu ha

Trang 32

(Sequential Assignment Routing), SPEED, Energy Aware QoS Routing Protocol là

iao

dây

Trang 33

Trang 34

Trang 35

Trang 36

Trang 37

khi nó

có

Trang 38

gói

Trang 39

phát nó tín tin

TICER/RICER

Trang 40

khi

kênh

Trang 41

2.5.5 K thu t l p l ỹ ậ ậ ịch ngủ

2.5.5.1 Sensor MAC (S-MAC)

Trang 42

g và

biên

thành

Trang 43

này

Trang 44

chu trình

ai

khe

1:

Trang 45

Trang 46

các

TDMA

Trang 47

Trang 48

lý

Trang 49

Trang 50

Trang 51

theo

2.18 Thu t toán l p l ch t p trung

Trang 52

2.6 Ứng dụng ủc a mạng cảm bi n không dây ế

M ng c m bi n không dây WSN bao g m các nút c m bi n nh g n, thích ng

hi n sinh-hóa, nông nghi

Trang 53

Trong s các ng d ng trên, thì vi c s d ng m ng c m bi n không dây trong

M t s ng d ng trong y t c a m ng c m bi n không dây là giám sát b nh

u tr b nh cho các b nh nhân trong b nh vi n M i b

m t nút c m bi n nh và nh , m i m t nút c m bi n này có nhi m v riêng, ví d có

Trang 54

dàng

Trang 55

(ngu n t p trí khoa h c)

Trang 56

2.23 ng d ng c m bi n không dây trong quân s

ng

là s phát hi

cung c

nghiêm tr ng

Trang 57

nh 2.24 ng d ng c m bi n không dây trong công nghi p

Trang 58

CHƯƠN G 3: NH N D Ậ ẠNG ĐỐI TƯỢ NG TRONG M NG Ạ

C M BI N KHÔNG DÂY Ả Ế3.1 Giới thiệu chung

t, s xu t hi n hình nh c a m

t

Trang 59

gi i quy t bài toán nh n d ng có nhi u cách ti p c n khác nhau, t ng quát

Tiếp cận bài toán nhận dạng

gi ng nói, tính toán sinh h c, nh n d ng hình nh HMM là mô hình máy h u h n

ti p, ví d cho các ng d ng nh n d ng m u

Trang 60

i quan sát, và vì v y các xác su t chuy n ti p tr ng thái là các tham s duy nh t

Trang 61

 Là h c và thích nghi: M c luy n t các s li u trong quá kh

Trang 62

m c a m ng c m bi n không dây là kh

Trang 63

i vô cùng nhanh c a công ngh bán d n thì công ngh pin hi n nay còn

Trang 64

i h

c l i, các node ch g i hình nh v trung tâm, các tính toán nh

c x lý toàn b t i trung tâm thì các node s ph i g i liên t c s

Trang 65

Ảnh

đầu

vào

Trích chọn đặc trưng của đối tượng

So sánh Và định danh đối tượng

Đối tượng

đã được định danh

3.2 Phát hiện đối tƣợng

u vào là chu i các frame nh trong video B n ch t c a phát hi

vùng nh khác nhau gi a các nh liên ti

Trang 66

Trang 67

Trang 68

khung hình n ền tương đối ổn định và camera được đặ ố đị t c nh V i nh u ki n

Trang 69

L(x,y, ) G(x,y, )* Im x,y ,   (3.3)

V i G(x, y, )  là bi n t l Gaussian (variable scale Gaussian), Im x,y  u vào,

Trang 70

Khtính toán

nh chíxác

Nh n xét

tr ng Chênh l ch

Trang 71

c g ng phân vùng nh theo các màu s c khác nhau và tìm m i quan h gi a các vùng này

 Kim t tháp "có th c" (the steerable pyramid)

Trang 72

 Bi i sóng Gabor (The Gabor Wavelet transform)

 H th ng b l ng ph c t p (The complex directional ﬁllter ban

ng biên bao bên ngoài

Trang 73

Trang 74

Trang 75

Trang 76

(a)

(b) 3.7

Trang 77

Trang 78

Trang 79

2 2

c n i suy trong t l và không gian nh

Trang 80

(1.2) (9)

0.912 0.9(1.2) (9)

m b o m t h ng s Frobenius liên t c cho b t k

Trang 81

quan tâm phát hi n b ng cách s d ng b dò 'Fast-Hessian'

Trang 82

3.11 Phép lọc Haar wavelet để tính

toán đặc trưng ở x (bên trái) và y hướ ng (bên ph ải) Vùng đen có trọ ng s -1 và ố vùng tr ng có tr ng s ắ ọ ố +1

Trang 83

3.12

Haar-trong hình 3.12 và Haar-trong m t vùng láng gi ng hình tròn bán kính 6s xung quanh các

m quan tâm v i s là t l mà t

ng m nh v i

3.3.2.3

Trang 84

nh n d ng khi nh b xoay Mô t

Trang 85

3.14 Mô t

Trang 86

dùng DoG (Difference of Gaussian), trong kh

-image)

c so sánh v i hàm DoG phát hi n b i Lowe và Harris, Hess

:

xx xy SIFT

approx

yx yy

xx xy SURF

Trang 87

3.3 Th i gian tính toán cho vi c tri n khai máy dò

ng xu t hi

Trang 88

Ảnh đầu vào

Trích chọn điểm đặc trưng

Cơ sở dữ liệu Đặc trưng của

đối tượng

Là đối tượng mới

No

Giữ nguyên định danh

Trang 89

Trang 90

ng di chuy n t node này sang node khác, tên c

Ví d

3.5.1 Giả thi t ế

ng di chuy n ng u nhiên, các camera có c

trong vùng quan sát M i node có thi t b thu phát radio có th nh n bi t và b t t t ch

G

Node

H Node

I

Trang 91

thông tin Decentralized [10], là ki n trúc không t n t i node cluster head

ng th i s d ng mô hình Sleep sensor v i t t c

quy mô toàn m ng s d ng thêm các node trung gian (relay node) Các node trung

Tiêu đề	Nhận Dạng Đối Tượng Sử Dụng Mạng Cảm Biến
Tác giả	Lê Xuân Trung
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Hữu Phát
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Viễn Thông
Thể loại	Luận Văn Thạc Sĩ
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	115
Dung lượng	12,52 MB