Luận Văn Thiết kế và thi công hệ thống bảo mật ứng dụng xử lý ảnh

B TR NG GIÁO D C & ÀO T O IH CS PH M K THU T TP H CHệ MINH KHOA I N ậ I N T B MỌN I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH - ÁN T T NGHI P NGÀNH CỌNG NGH K THU T I N T TRUY N THỌNG TÀI: THI T K VÀ THI CỌNG H TH NG B O M T NG D NG X Lụ NH GVHD: Th.S Nguy n Duy Th o SVTH: Lê Hồng Thành H ình V ng 15141342 15141334 Tp H Chí Minh ậ 7/2019 i TR NG H SPKT TP H CHệ MINH C NG HọA Xẩ H I CH NGH A VI T NAM KHOA I N- I N T B MỌN I N T CL P-T CỌNG NGHI P ậ Y SINH DO - H NH PHÚC o0o Tp HCM, ngày 31 tháng 06 n m 2019 NHI M V H tên sinh viên: Lê Hoàng Thành MSSV: 15141342 L p: 15141DT1C H MSSV: 15141334 L p: 15141DT2B ình V ng K thu t i n t - Truy n thông Mã ngành: Chuyên ngành: H đào t o: i h c quy Khóa: I TÊN ÁN T T NGHI P Mư h : 41 2015 TÀI: THI T K VÀ THI CỌNG H TH NG B O M T X NG D NG Lụ NH II NHI M V Các s li u ban đ u:  B x lý trung tâm: Raspberry Pi  Camera: Raspberry Pi Camera Module V2  c ậ Quét th : RFID RC522 Module  Bàn phím: 4x4 Matrix keypad Module  B x lý tín hi u ng ra: Arduino Uno R3  Module u n đ ng c : L298 Module  ng c m c a: ng c 12V DC  Ngu n c p: B ngu n 5V 12V DC  S ng i dùng đ c h th ng nh n di n:  S th RFID đ c s d ng nh n di n:  S th RFID đ c cho phép th c hi n:  S m t kh u có th nh p vào đúng: ii N i dung th c hi n: Thu th p d li u quy trình đ thi t k m t h th ng b o m t Các gi i pháp vi t thi t k mơ hình L a ch n thi t b vi c thi t k mơ hình h th ng b o m t Thi t k h th ng u n Thi t k mô hình ánh giá k t qu th c hi n III NGÀY GIAO NHI M V : 19/03/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 31/06/2019 V H VÀ TÊN CÁN B H CÁN B H NG D N NG D N: Th.S Nguy n Duy Th o BM I N T CỌNG NGHI P ậ Y SINH iii TR NG H SPKT TP H CHệ MINH C NG HọA Xẩ H I CH NGH A VI T NAM KHOA I N- I N T B MỌN I N T CL P-T CỌNG NGHI P ậ Y SINH DO - H NH PHÚC o0o Tp HCM ngày 31 tháng 06 n m 2019 L CH TRỊNH TH C HI N ÁN T T NGHI P H tên sinh viên 1: Lê Hoàng Thành L p: 15141DT1C MSSV: 15141342 H tên sinh viên 2: H ình V ng L p: 15141DT2B MSSV: 15141334 Tên đ tài: THI T K VÀ THI CỌNG H TH NG B O M T X NG D NG Lụ NH Tu n/ngày Tu n T 19/03/2019 Xác nh n N i dung GVHD G p GVHD nh n đ tài Vi t đ c ng chi ti t đ n 26/03/2019 Tu n T 27/03/2019 Tìm hi u đ tài đư nghiên c u liên quan đ n ng d ng x lý nh vào h th ng b o m t đ n 02/04/2019 Tu n G p GVHD đ báo cáo v h ng th c hi n đ tài T 03/04/2019 đ n 09/04/2019 Tu n Tìm hi u v Raspberry, RFID, Arduino T 10/04/2019 đ n 16/04/2019 Tu n L p trình giao ti p Raspberry v i Module Camera T 17/04/2019 đ n 23/04/2019 iv Tu n T 24/04/2019 L p trình giao ti p Raspberry v i RFID ma tr n phím đ n 30/04/2019 Tu n L p trình giao ti p Arduino v i L298N đ ng c T 01/05/2019 đ n 07/05/2019 Tu n T 08/05/2019 Thi t k mô hình L p trình k t n i ch ng trình l i v i đ n 14/05/2019 Tu n T 15/05/2019 Báo cáo ti n đ cho GVHD Hồn thi n mơ hình đ n 21/05/2019 Tu n 10 T 22/05/2019 Vi t báo cáo Ki m tra ho t đ ng c a h th ng đ n 29/05/2019 Tu n 11 T 30/05/2019 Hoàn t t báo cáo Kh c ph c s c đ n 05/06/2019 Tu n 12 T 06/06/2018 Vá l i s c n u có Hồn thi n ch nh chu báo cáo, chu n b g p GVPB b o v GV H NG D N (Ký ghi rõ h tên) v L I CAM OAN tài nhóm đ án t nghiên c u th c hi n d a vào m t s tài li u tham kh o tr c khơng chép t tài li u hay cơng trình Nhóm th c hi n vi L IC M N Nhóm th c hi n đ án xin g i l i c m n đ n th y GVHD Th.S Nguy n Duy Th o đư tr c ti p h ng d n, tham gia đóng góp, g i ý ý ki n, chia s nhi u nh ng kinh nghi m t n tình giúp đ c ng nh t o u ki n t t tho i mái nh t đ chúng em có th hồn thành t t đ tài Em xin g i l i c m n đ n quý th y cô khoa i n ậ i n t đư giúp đ t o u ki n t t cho chúng em th c hi n đ tài Ngoài ra, chúng em c ng c m n b n h c l p 15141DT1C c ng nh 15141DT2B đư chia s giúp đ chúng em r t nhi u đ tài Xin chân thành c m n t t c ! Nhóm th c hi n vii M CL C Trang bìa i Nhi m v đ án t t nghi p ii L ch trình th c hi n đ án t t nghi p iv L i cam đoan vi L i c m n vii M c l c viii Li t kê hình v xi Li t kê b ng xiv CH NG 1: T NG QUAN 1.1 t v n đ 1.2 M c tiêu 1.3 N i dung nghiên c u 1.4 Gi i h n 1.5 B c c CH NG 2: C 2.1 T ng quan v x lý nh S Lụ THUY T 2.1.1 Gi i thi u v x lý nh 2.1.2 Các b 2.1.3 Ph c c b n x lý nh ng pháp nh n di n khuôn m t 2.1.4 Ngôn ng Python th vi n OpenCV 2.2 Quy trình ho t đ ng c a khóa c a thơng minh 12 2.2.1 Mơ t quy trình nh n di n khuôn m t 12 2.2.2 Quá trình ho t đ ng c a khóa thơng minh b ng công ngh RFID k t h p v i 4x4 Matrix Keypad Module .12 2.3 Gi i thi u ph n c ng 13 2.3.1 Gi i thi u chu n giao ti p 13 2.3.2 Raspberry Pi Model B 17 2.3.3 Camera Raspberry 22 2.3.4 Module RFID MFRC522 25 2.3.5 Gi i thi u v ma tr n phím 4x4 27 viii 2.3.6 Lcd 20x4 29 2.3.7 Arduino Uno R3 31 2.3.8 Module u n đ ng c L298 33 CH NG 3: TệNH TOÁN VÀ THI T K 36 3.1 Gi i thi u 36 3.2 Tính tốn thi t k h th ng 36 3.2.1 Thi t k s đ kh i h th ng 36 3.2.2 Tính tốn thi t k m ch 38 3.2.3 S đ k t n i toàn m ch 46 3.2.4 S đ nguyên lý c a toàn m ch 47 CH NG 4: THI CỌNG H TH NG 48 4.1 Gi i thi u 48 4.2 L p trình cho h th ng 49 4.2.1 L u đ gi i thu t 49 4.4.2 Ph n m m l p trình cho vi u n 55 4.3 Vi t tài li u h ng d n s d ng, thao tác 59 CH NG 5: K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ 63 5.1 K t qu đ t đ 5.2 K t qu th c nghi m 64 c 63 5.2.1 Mơ hình s n ph m 64 5.2.2 Kh i đ ng h th ng 64 5.2.3 K t qu th c nghi m t vi c nh n di n khuôn m t 65 5.2.4 Ch n ch đ ho t đ ng cho h th ng 66 5.2.5 Ki m tra thông tin ng i dùng 68 5.2.6 Xóa t o th thành viên m i 68 5.2.7 Ki m tra m t kh u t o m t kh u m i 73 5.2.8 Ki m tra ho t đ ng c a đ ng c 76 5.3 Nh n xét ậ đánh giá 77 5.3.1 Nh n xét 77 5.3.2 ánh giá 78 ix CH NG 6: K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N 81 6.1 K t lu n 81 6.2 H ng phát tri n 82 TÀI LI U THAM KH O xv x CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ Thêm th thành viên Hình 5.11 M t th RFID m i Hình 5.12 Sau nh n nút Insert B t đ u cho vi c thêm m t th thành viên ta nh n nút Insert nh hình: Hình 5-14 hi n th thông tin Nhap ten, yêu c u ng B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH i dùng nh p tên t bàn phím 70 CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ Hình 5.13 Nh p tu i B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH Hình 5.14 Nh p gi i tính 71 CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ Hình 5.15 K t qu c a vi c thêm th Ngoài vi c thêm th , n u ta mu n thay đ i thông tin ng l t làm b i dùng cho th ta l n c sau: B c 1: Xóa th B c 2: Thêm th đ ch nh s a l i thông tin K t qu : C nút nh n Mode, Delete, Insert đ u ho t đ ng t t Vi c xóa th thêm th ho t đ ng t t B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH 72 CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ 5.2.7 Ki m tra m t kh u t o m t kh u m i Ki m tra m t kh u Sau tín hi u cho phép lên m c ‘1’ ma tr n phím đ c ho t đ ng đ i ng i dùng nh p mã Pin N u mư Pin đ ký t mã Pin s so sánh v i Password xem có kh p hay khơng N u kh p m t kh u Hình 5.16 Quét th cho phép nh p m t kh u B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH 73 CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ Hình 5.17 B t đ u nh p m t kh u B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH 74 CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ Hình 5.18 M t kh u Hình 5.19 M t kh u sai Sau nh p m t kh u tù bàn phím ma tr n s có k t qu : M t kh u ho c sai B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH 75 CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ T o m t kh u m i Sau tín hi u cho phép lên m c ‘1’ ma tr n phím đ c ho t đ ng t om t kh u m i ta nh n phím ‘A’ t bàn phím ma tr n Nh hình: Hình 5.20 Nh n phím ‘A’ đ thay đ i m t kh u Hình 5.21 Nh p đ ký t Sau nh n ‘A’ giao di n nh hình Sau nh p đ ký t Password s t đ ng l u l i cho phép nh p m t kh u 5.2.8 Ki m tra ho t đ ng c a đ ng c Arduino vi u n s u n module u n đ ng c L298 ho t đ ng n đ nh ng c c ba tr ng thái: ch y thu n, ch y ngh ch, đ ng yên ánh giá đ ng c n đ nh B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH 76 CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ 5.3 NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ 5.3.1 Nh n xét Sau 12 tu n nghiên c u th c hi n đ tài, h th ng đư đáp ng đ c nh ng m c tiêu yêu c u thi t k u m  H th ng d s d ng, d thao tác  L p đ t thu n ti n cho vi c s d ng  T c đ ph n ng c a thi t b nhanh đáp ng k p th i  Có th ho t đ ng Nh  c hai ch đ t đ ng b ng tay c m u đ c ch cho phép đ c m t kho ng gi i h n, không th đ c xa h n  Còn ph thu c vào u ki n môi tr ng: đ sáng, không gian…  Ph n nh n di n khuôn m t s d ng nhi u dung l ng Ram c a Raspberry nên hay d n đ n tình tr ng thi u n đ nh cho m ch So sánh v i đ tƠi tr Công ngh RFID c đơy Vi t Nam ch a đ c ng d ng r ng rãi, ch m i d ng l i mơ hình bãi gi xe, m danh, bán hàng Trong đ tài ng d ng RFID x lý nh không nhi u không r ng rãi nên mơ hình c a nhóm s so sánh v i mơ hình c a t đ ng c a n c u m  Giá thành h n, giá tr đ u t h n nh ng v n đáp ng đ tiêu chí cho ng i tiêu dùng  D s d ng ti n h n h gia đình Nh c m  Mơ hình khơng th đ c đa th m t l n, ch cho phép m i l n m t th  Kho ng cách đ c ng n h n  Khi ch đ ki m tra th c n tác đ ng c a ng i  Khó th ho t đ ng t i m t công ty l n B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH 77 CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ 5.3.2 ánh giá Sau v n hành h th ng đ ti n hành ki m tra giám sát Quá trình đánh giá đ c th c hi n m t ng ch đ b o m t nh n di n khuôn m t, ng i dùng th c hi n đánh giá i, kho ng th i gian th c hi n gi a l n đánh giá 30s nh D b ng giám sát trình đánh giá h th ng b o m t ph ng th c nh n di n khuôn m t: B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH i 78 CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ B ng 5.1 B ng giám sát đánh giá h th ng b o m t Nh n L n di n thành công Nh n di n th t b i Th i ánh gian giá nh n th i di n gian ph ánh giá x 12.6 t t x 13.2 t t x 13.3 t t x 13.5 t t x 11.2 t t x 13.4 t t x 12.5 t t x 14.3 x 11.8 t t 10 x 13.2 t t 11 x 18.6 12 x 10.7 t t 13 x 8.5 t t 14 x ~ Ch a đ t Ch a đ t ~ T m T m i dùng c Ng i dùng xoay v trí đ u xa t t 16 x 11.9 t t 17 x 13.6 t t 18 x 13.4 t t 19 x 12.0 t t 20 x 13.7 t t i nhi u đ t 10.4 CÔNG NGHI P ậ Y SINH Ng Ng x MỌN I N T Ghi Không 15 B ng th c nh n di n khuôn m t: i dùng ng i kho ng cách 79 CH NG K T QU ậ NH N XÉT ậ ÁNH GIÁ Qua b ng giám sát, h th ng ho t đ ng t t t 19/20 l n kh o sát, chím t l nh n d ng thành công lên đ n 95%, lý nh n d ng th t b i ch p nh n đ c Th i gian trung bình đ h th ng th c hi n m t nh n d ng 12.7s i v i ph ng th c b o m t b ng th RFID k t h p nh p mư PIN, nhóm đư th c hi n 100 l n quét th s l n thành công 95, nguyên nhân c a vi c quét th không thành công đ n t đ t kho ng cách c a th xa so v i đ u đ c (Reader) T ng k t l i, nhóm th c hi n đánh giá h th ng đ t yêu c u so v i ch tiêu đ Mơ hình đ n gi n, an tồn, có đ b o m t đ t yêu c u, d dàng s d ng có đ n đ nh cao Tuy nhiên, đ mơ hình có th áp d ng vào th c t , c n có m t s c i ti n c n thi t v kích th c b x lý c ng nh s ch c ch n c a b u n tr c hành đ ng đ t nh p, c tình gây h h ng ý mu n B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH 80 CH NG K T LU N VÀ H Ch NG PHÁT TRI N ng K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N 6.1 K T LU N Sau h n tháng th c hi n đ tài, tìm hi u đ c tài li u chuyên ngành có liên quan trang m ng, di n đàn, c ng đ ng n t ng h p ki n th c đư đ c qu c t thông qua m ng Internet, c h c xuyên su t n m c ng nh đ cs h ng d n t n hình c a th y GVHD Th.S Nguy n Duy Th o, nhóm th c hi n đ án chúng em cu i c ng đư hoàn thành đ D NG X c đ tài “THI T K VÀ THI CÔNG H TH NG B O M T NG LÝ NH” Qua q trình th c hi n, nhóm c m th y đư đúc k t, nâng cao h c đ c thêm m t s k n ng nh :  Tìm hi u, nghiên c u sâu bi t đ k t h p Python mơi tr c cách vi t ch ng trình c a Python, c ng nh ng OpenCV đ đ ng b hóa c u trúc ch ng trình  Tìm hi u nghiên c u cách giao ti p gi a Raspberry v i Camera Arduino, Arduino v i L298N đ ng c , giao ti p v i RFID, Ma tr n phím, LCD, nút nh n  Hi u r ng h n v Raspberry môi tr  Nâng cao đ ng làm vi c đa d ng c a c k n ng b trí, s p x p, g n hồn thi n m t mơ hình hoàn thi n  C i thi n đ c v n đ v làm vi c nhóm, c ng nh k n ng có liên quan (Visio, Altium, Word, Power Point…)  K t qu cu i nhóm th c hi n đ TH NG B O M T  Phát hi n đ  So sánh đ thích đ B NG D NG X c khuôn m t ng c đ tài “THI T K VÀ THI CÔNG H LÝ NH” nh sau: i c v i nh m u c s d li u đ đ a quy t đ nh v i đ t c đ t tr MỌN I N T ng c CÔNG NGHI P ậ Y SINH 81 CH NG K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N  Module RFID có th ho t đ ng tr ho t đ ng sau l pd c l p cho phép Module Ma tr n phím i Module Ma tr n phím có th đ i m t kh u, xóa th ghi th m i  LCD hi n th đ c thông báo c a h th ng, thông tin ng óng m c a v i hành đ ng mong mu n c a ng  Nhìn chung, h th ng ho t đ ng th t s đ mb ođ i dùng n đ nh, có th làm vi c liên t c đ t 100% yêu c u đư đ t ban đ u Bên c nh h th ng đ giúp c i thi n tr i nghi m ng i dùng,… i dùng, nâng cao đ c nâng cao thêm m t s tính n ng c tính b o m t dài lâu c a h th ng, c an toàn gi v ng đ tin c y H thông s d ng ngu n 12V-5V tr xu ng nên r t an toàn cho ng i s d ng n u có x y tình tr ng ch m v , rò n,… ho c tai n n v n c a h th ng Tuy nhiên, gi i h n v th i gian s h n ch v m t ki n th c, c ng nh môi tr ng, ngu n tài li u tham kh o môi tr ng n c không th c s nhi u, vá l i ch y u t tài li u qu c t , nên h th ng không tránh kh i m t s h n ch nh t đ nh: H n ch đ u tiên ch a có ngu n d tr cho đ trì ho t đ ng cho h th ng tr ng h p m t n Ch a x lý đ c v n đ n đ nh cân b ng sáng nên h th ng v n ph thu c vào bu ng sáng đ trì m c sáng n đ nh vi c n cho t n hao n n ng toàn h th ng cao h n Các u ki n v kinh phí c ng nh th i gian th c hi n mà tính th m m c a h th ng khơng cao (mơ hình to c ng k nh, đ B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH ng dán keo thô không đ u) 82 CH NG K T LU N VÀ H 6.2 H NG PHÁT TRI N NG PHÁT TRI N H th ng có th phát tri n thêm theo h ph ng b o m t nhi u l p, k t h p thêm nhi u ng th c b o m t th c t h n n a đ t o m t h th ng có tính b o m t cao h n h n n a Ngồi c ng có th nâng cao kh n ng nh n d ng khuôn m t b ng ph ng pháp nh n d ng b ng camera kép, m t camera nh n d ng m t camera đo chi u sâu đ nâng cao kh n ng nh n d ng nhi u góc đ c ng nh t ng đ tin c y c a h th ng lên cao Có th k t h p v i h th ng c nh báo nh m g i thông báo hay báo cáo đ n ng i dùng m i l n có ng i l c tình đ t nh p vào nhà, đ ng th i c ng nh m khai thác tri t đ module camera c a h th ng B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH 83 TÀI LI U THAM KH O TÀI LI U THAM KH O Sách tham kh o [1] NXP Semiconductor, “MFRC522 Standard performance MIFARE and NTAG frontend”, NXP Semiconductor Datasheet, 2016 [2] Nguy n ình Phú, “Giáo trình vi u n PIC”, NXB H Qu c gia Tp.HCM, 8/2016 [3] Nguy n V n Hi p, “Giáo trình cơng ngh nh n d ng b ng song vô n”, NXB i h c Qu c gia Tp.HCM, 2014 [4] STMicroelectronics, “L298 Dual Full-Bridge Driver”, STMicroelectronics Datasheet, 2000 [5] Nguy n Thanh H i, “Giáo Trình X lý nh”, Nhà xu t b n i H c Qu c Gia, Thành ph H Chí Minh, 2014 [6] Nguy n Quang Hoan, “X lý nh”, H c Vi n B u Chính Viên Thông, 2006 Trang web tham kh o [7] C ng đ ng Arduino Vi t Nam, “Arduino UNO R3 gì?”, Arduino.vn, 5/2014 [8] C ng đ ng Raspberry Vi t Nam, http://pivietnam.com.vn, 2019 [9] Raspberry Pi Vi t Nam, https://raspberrypi.vn, 2019 B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH XV ... tr m so v i ban đ u đ t B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH CH NG C Ch S LÝ THUY T ng C S 2.1 T NG QUAN V X LÝ THUY T LÝ NH 2.1.1 Gi i thi u v x lý nh [6] X lý nh m t l nh v c mang tính khoa h c... u mà đ u vào m t hình nh đ u c ng m t hình nh, s n ph m đ u đ th c hi n m t trình x lý, q trình x lý nh Nó có th đ thành x lý hình nh t b ng t x lý hình nh k thu t s c c n thi t x lý nh d t... ng gi m V i m c tiêu mu n ti p c n v i công ngh phát tri n đ c quan tâm chúng em quy t đ nh làm đ tài THI T K VÀ THI CÔNG H TH NG B O M T B MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH CH NG T NG QUAN NG