Hệ thống camera nhận dạng khuôn mặt(hệ trục 2 servo)

   ! "! #" $"% &"'(  )) " *+ *, & &    TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện -Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Viễn Thông    !"#$% Phiếu Đánh Giá Đồ Án Môn Học 2 (KMT) (Hướng Điện tử, tin học: Phần cứng có giao tiếp máy tính) Họ và tên sinh viên:…………………………….… MSSV:……… ……………………. Họ và tên sinh viên:…………………………….… MSSV:……… ……………………. Nhóm:……………… ……………………….……………………….………………… Tên đề tài:…………………………………………………… ………………………… GVHD:……………………………………………………… ……………………………  &  '%()*## +  ,  *- % ."/ *,0  -% *# # )1, #2 34 )5 % 6 7)8 6. 9 ##)1,7:; < .=%+>0 ? + * 10. 11.  -%7:;)5%."@2",0*AB)C + 13. 14. 6 D)ED %F%GH%"@2%I J.=K)L0  .=%+6>0 9 +6 * 18. 19. • IM%'3D%F%.=K)L0*GH% 2'"*N3O34-K"/""M&:*'"+6* • =K'%3*F"P%IJ3&:"Q)R %IJ"/""M3S*AB)"/*,+6* • KT "@2%E)*N"Q)R"AUE3VO/ PAB&:"W2*F"3PX3Q)4)EK YO#"'2"Z)5%)L"-CD*##  P4"/*,6*.A[&:6*0 ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 2 • WA\BG#)Z)5%]K ="*^."_ *F "0 20. 21. 22. 23. 24. 6 N`K3="a#2)#2  .=%6>0 9 6 * 28. ? _ %E)*N"WMa )1,O34"@2%SK )LOb + c)Dd)L)#)%()O,K • UO[Pe"K =")D"=" • &U*G/CY)"="G=OU*%' .D)E0 • &U*G/CY)d"Kf"%IJ G="]Kd%IJfgh".D%F%0 • i="PKf 31. + j#2)#23"WdP\)CK J ++ .=%>0 +  * 35. + &34"WdP\)#))CKJ)1,Z)5% c."kl)CK0 37. +< -%)K/)_.Z*-%),)20!!!! +?  7#234)5%ad2 3R 41. ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 3 42. 43. 44. 6  9 < -&.- /0 ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 4 MỤC LỤC 50. 6 52. 6+ 12 6 66 13 45 ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 5 678 1.1 T9ng quan Lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI – Artificial Intelligence) mang nghĩa rất rộng lớn trong xã hội thời đại công nghệ ngày nay. Trí tuệ nhân tạo là một lĩnh vực của khoa hoc công nghệ làm cho các hệ thống điện tử, thông tin, các hệ máy nhúng xử lý thông tin và đáp ứng có khả năng giống như con người : Biết suy nghĩ và lập luận để từ đó đưa ra quyết định một vấn đề , giao tiếp ngôn ngữ hình thức riêng do con người thiết kế , biết học và thích nghi môi trường,… :;;<=> (1978) đã đưa ra khái niệm : Trí tuệ nhân tạo là tự động hóa các hoạt động phù hợp với suy nghĩ con người, giống như cách giải quyết của con người chẳng hạn các hoạt động quyết định , giải toán,… ?@>ABC> (1992) đã bổ sung : Trí tuệ nhân tạo là lĩnh vực nghiên cứu các tính toán để máy có thể nhận thức, lập luận và tác động , xử lý các thông tin môi trường xung quanh. Nắm bắt được vấn đề công nghệ ngày nay ,tìm hiểu về các công nghệ phát triển của các nước tiên tiến trên thế giới, Nhóm thực hiện đồ án đã chọn lựa đề tài nằm trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo liên quan đến thị giác máy tính (CV – Computer Vision) . Đề tài sẽ thiết kế một hệ thống camera được gắn trên hệ trục truyền động có khả năng giám sát và bám theo một đối tượng nhất định , vận hành độc lập và không thông qua sự điều khiển của con người dựa trên giải thuật xử lý các đặc trưng Haar-Like . ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 6 1.2 DEFGEHEI=FJBK@ Hình 1.1 Hệ camera Pan-Til An ninh Đề tài phát triển xây dựng hệ thống camera có khả năng nhận dạng đối tượng dựa trên phương pháp xử lý ảnh Haar-like , và điều chỉnh góc quay hệ thống bám theo đối tượng đã biết trước.Trong đề tài này thì nhóm thực hiện chọn đối tượng được nhận dạng là mặt người. Hệ thống gồm các phần chính là bộ phận thu nhận thông tin và bộ phận xử lý thông tin thông qua quá trình truyền nhận dữ liệu giao tiếp máy tính giữa MCU và PC. 1.3 @L@HM>EI=FJBK@ • Chưa nhận dạng được đối tượng là mặt nghiêng quá 30’. ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 7 Hình 1.2 Nhận dạng khuôn mặt • Độ đáp ứng camera so với tốc độ của đối tượng được tracking chưa đáp ứng nhanh. ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 8 6%NO1P') 2.1 Hệ thống pantilt camera Pantil camera là hệ thống camera có thể xoay thay thế cho loại camera cố định góc quay truyền thống.Với hệ thống pantil camera thì góc quay của camera sẽ rộng hơn ,có thể tự do điều khiển bẳng tay hoặc auto zoom focuc vào mục tiêu đối tượng cụ thể nào đó. Tìm hiểu về hệ thống truyền động Pan-Tilt Z của camera an ninh , được lắp thêm động cơ có thể xoay chuyển camera theo nhiều góc độ và hướng khác nhau. Nhóm thực hiện đề tài chọn lựa giải pháp thiết kế hệ trục truyền động gồm 2 Servo (1Servo MG946R và 1 Micro Servo SG90). 2 servo này sẽ là giải pháp chọn lựa đáp ứng được yêu cần bài toán đặt ra về tốc độ, độ ổn định , tính tháo lắp thuận lợi cũng như về mặt giá thành trong phạm vi đề tài đặt ra 2.2 Servo Servo điều khiển và động cơ đều được cấp nguồn DC (thường từ 4.8 – 7.2 V). Để quay động cơ, tín hiệu số được gới tới mạch điều khiển. Tín hiệu này khởi động động cơ, thông qua chuỗi bánh răng, nối với vôn kế. Vị trí của trục vôn kế cho biết vị trí trục ra của servo. Khi vôn kế đạt được vị trí mong muốn, mạch điều khiển sẽ tắt động cơ. Như ta dự đoán, động cơ servo được thiết kế để quay có giới hạn chứ không phải quay liên tục như động cơ DC hay động cơ bước. Mặc dù ta có thể chỉnh động cơ servo R/C quay liên tục (sẽ trình bày sau) nhưng công dụng chính của động cơ servo là đạt được góc quay chính xác(tùy vào loại servo mà giới hạn góc quya sẽ khác nhau). Việc điều khiển này có thể ứng dụng để lái robot, di chuyển các tay máy lên xuống, quay một cảm biến để quét khắp phòng… ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 9 2.3 Kit Arduino UNO R3 %Q7 9>RST=> Hình 2.1 ARDUINO UNO R3 Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển 8bit họ AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD, Sử dụng chip AVR ATmega328 của ATmel. Mạch arduino được lắp ráp từ các linh kiện dễ tìm và hướng đến đối tượng người dùng đa dạng. Đừng lo nếu bạn là dân nghiệp dư vì arduino có một hệ thống thư viện phong phú, cộng đồng người dùng arduino đông đảo sẵn sàng chia sẻ kiến thức và mã nguốn sẽ giúp bạn tạo nên những dự án thiết thực. ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 10 [...]... Việc nhận dạng khuôn mặt ở môi trường ánh sáng đa dạng 2 Nhược điểm a Hệ thống servo camera không track theo kịp đối với đối tượng di chuyển với tốc độ nhanh b Tỉ lệ nhận dạng thấp khi mặt nghiêng >30 c Khoảng cách nhận dạng chưa xa (>1m) d Hệ thống hoạt động chưa thực sự tốt ở điều kiện môi trường thiếu sáng hoặc có cường độ ánh sáng lớn 4 .2 Huớng phát triển • • • • • • Có thể phát triển hệ thống nhận. .. áp(0-40V) CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 22 Module Phần mềm nhận dạng đối tượng START Hình 3.1 Sơ đồ khối 3 .2 Chức năng các khối Module truyền động thu nhận thông tin : Truyền động gồm 2 Servo điều hướng góc Thu nhận thông tin gồm Camera (thu nhận hình ảnh) qua USB • Module điều khiển và giao...Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 11 Bảng 1.Thông số kỹ thuật của Arduino UNO R3 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 12 2.3 .2 Sơ đồ chân Hình 2. 2 Sơ đồ chân Arduino UNO R3 • • • • • • • • GND (Ground): cực... môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 24 ẬT CỜ FLAGCENTER X&Y ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐÃ VỀ VỊ TRÍ TÂM TRUYỀN LỆNH UP và LEFT XUỐNG KIT ARDUINO Hình 3 .2 Lưu đồ giải thuật của thuật toán tracking khuôn mặt trên C# 3.4 Sản phẩm CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 25 ... nhận dạng các đồi tượng khác nhau (trái cây, con vật, cơ thể người ,cảm xúc con người ,…) Tăng khoảng cách nhận dạng đối với hệ thống Kết hợp với trí tuệ nhân tạo nhằm tạo ra các ứng dụng sử dụng thị giác máy tính Kết hợp với hệ thống di chuyển để xử lý ảnh xử lý sự cố nhận dạng vật cản ứng dụng trong hệ thống bảo mật có thể truyền tải dữ liệu hình ảnh thu được đến nơi mong muốn Kết hợp với công nghệ... muốn phù hợp với mục tiêu đề ra CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 27 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 28 CHƯƠNG 5 PHỤ LỤC A Mã nguồn chương trình chính using System; using System.Collections.Generic;... và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 18 mẫu background (không phải mặt người) và có độ chính xác là d = 100% Classifier ở stage thứ 2 sử dụng 10 đặc trưng loại được 80% mẫu background với độ chính xác vẫn là 100% Hệ thống này được so sánh với hệ thống của Rowley-Baluja-Kanade (sử dụng mạng neural), Schneiderman-Kanade (sử dụng phương pháp thống kê), và cho thấy tỉ lệ nhận dạng là ngang... CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 26 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 4.1 Kết quả đạt được • • • • • • • Đã thiết kế và thi công thành công đề tài như đề tài đã đề ra ban đầu Hệ thống servo 2 trục đã hoạt động như mong muốn Nhóm thực hiện đã biết cách sử dụng các bộ thư viện của OpenCV cụ thể là sử dụng phương pháp Haar-like để nhận biết... bộ nhận dạng được huấn luyện bằng AdaBoost với đặc trưng Haar-like mô tả tốt thông tin đối tượng, cùng với cách Integral Image tính nhanh các đặc trưng, không làm giảm tốc độ nhận dạng của hệ thống Như vậy, mô hình Cascade of Boosted Classifiers thật sự là một cách tiếp cận tốt cả về tốc độ lẫn khả năng nhận dạng, rất phù hợp với bài nhận dạng mặt người CHƯƠNG 2 NGHIÊN... đen(pixel) - Tổngvùng trắng(pixel) CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 16 Hình 2. 8 Ví dụ về sử dụng đặc trưng Haar-like Hình 11 cho ta thấy cách áp dụng các đặc trưng Haar-like để nhận dạng mắt trên khuôn mặt một người 2. 4 .2 Phương pháp Cascade of Boosted Classifiers Ta thấy quá trình huấn luyện, . P4"/*,6*.A[&:6*0 ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 2 • WABG#)Z)5%]K ="*^."_ *F "0 20 . 21 . 22 . 23 . 24 nhanh. ______________________________________________________________________ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 8 6%NO1P') 2. 1 Hệ thống pantilt camera Pantil camera là hệ thống. 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Đồ án môn học 2- Thiết kế và thi công hệ thống camera giám sát đối tượng Trang 6 1 .2 DEFGEHEI=FJBK@ Hình 1.1 Hệ camera Pan-Til An ninh Đề tài phát triển xây dựng hệ