intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

LUẬN VĂN:XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH: NHẬN DIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN TRẠNG THÁI VẬT THỂ QUA IP CAMERA

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST
Báo xấu
673
lượt xem 232
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhà thông minh đang là một xu hướng đang phát triển trong việc xây dựng các công trình nhà ở, các căn hộ, hay các trung tâm thương mại. Từ lâu, nó đã là một đề tài thu hút được nhiều sự quan tâm và nghiên cứu của các nhà khoa học cũng như cộng đồng. Với tiêu chí đó, khóa luận này sẽ trình bày về cách xây dựng mô hình một hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh sử dụng PPC ( Pocket Personal Computer). Trong đó, đưa ra một cách nhận diện và xác...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN:XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH: NHẬN DIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN TRẠNG THÁI VẬT THỂ QUA IP CAMERA

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Đình Anh C ương XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH: NHẬN DIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN TRẠNG THÁI VẬT THỂ QUA IP CAMERA KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin HÀ NỘI - 2009
  2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Đình Anh C ương XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH: NHẬN DIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN TRẠNG THÁI VẬT THỂ QUA IP CAMERA KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin Cán bộ hướng dẫn: TS Nguyễn Việt Hà Cán bộ đồng hướng dẫn: Th.S V ũ Quang Dũng HÀ NỘI - 2009
  3. VIET NAM NATIONAL UNIVERSITY, HA NOI COLLEGE OF TECHNOLOGY Nguyen Dinh Anh Cuong BUILDING A MONITOR AND CONTROL SMART HOUSE SYSTEM: DETECT AND CONTROL DEVICES THROUGH IP CAMERA GREDUATION THESIS Major field: Information Technology Supervisor: Nguyễn Việt Hà, Dr. Eng Co-supervisor: Vũ Quang Dũng, Master HA NOI - 2009
  4. Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin được gửi lời cảm ơn tới thầy giáo TS Nguyễn Việt Hà và ThS Vũ Quang Dũng, hai thầy đã tận tình giúp đỡ và chỉ bảo cho em trong suốt thời gian làm khóa luận vừa qua. Em cũng xin b ày tở lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Công nghệ -Đại học Quốc gia Hà Nội. Các thầy cô đã luôn nhiệt tình d ạy dỗ và tạo điều kiện cho chúng em học tập và nghiên cứu trong suốt những năm học đại học. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên trong tập thể lớp K50CA và lớp CNPM, các bạn trong phòng thí nghiệm Toshiba đặc biệt là các bạn trong nhóm nghiên cứu về xây dựng mô hình nhà thông minh là bạn Nguyễn Văn Hiển và bạn Trần Duy Hưng, đ ã cho tôi những ý kiến đóng góp giá trị khi thực hiện đề tài này. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đ ình, nh ững người luôn ở bên động viên và tạo điều kiện cho tôi thực hiện tốt khóa luận này. Hà Nội, ngày 20/05/2009 Nguyễn Đình Anh Cương i
  5. Nhận diện và điều khiển trạng thái vật thể qua IP camera TÓM TẮT Nhà thông minh đang là m ột xu hướng đang phát triển trong việc xây dựng các công trình nhà ở, các căn hộ, hay các trung tâm thương m ại. Từ lâu, nó đã là một đề tài thu hút được nhiều sự quan tâm và nghiên cứu của các nh à khoa học cũng như cộng đồng. Với tiêu chí đó, khóa luận này sẽ trình bày về cách xây dựng mô hình một hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh sử dụng PPC ( Pocket Personal Computer). Trong đó, đưa ra một cách nhận diện và xác định vị trí của các đồ vật thiết bị trong nh à thông qua ảnh số thu đ ược từ camera. Điều này sẽ giúp tăng khả năng tương tác với chúng thông qua các công cụ điều khiển. Ngoài ra, khóa lu ận cũng sẽ cung cấp một cách tiếp cận đ ơn giản trong việc kết nối và điều khiển các thiết bị trong nhà thông qua một máy tính duy nhất. Từ khóa: nhà thông minh, nh ận diện đối tượng trong ảnh số. ii
  6. Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh ABSTRACT Smart house o r home automation is one of the up and coming trend in developing buildings such as residential houses, apartments, and commercial businesses. For a long time, it is a topic attracting much attention and research of science and the community. Thus, this b achelor thesis will show how to build a model system to monitor and control the smart house with PPC (Pocket Personal Computer). In particular, it p roposes a method to identify and determine the positions of the objects through a number of images from the camera. This will help increase the ability to interact with them through the control devices. In addition, the thesis also will provide a simple approach to connect and control devices in the home through a single computer. Keywords : smart house, home automation, identify objects in images, detect object in digital images. iii
  7. Nhận diện và điều khiển trạng thái vật thể qua IP camera MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i TÓM TẮT ................................................................................................................... ii ABSTRACT ................................ ................................ ............................................... iii MỤC LỤC .................................................................................................................. iv BẢNG CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ............................................................................ vi DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................. vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... viii Chương 1. Đặt vấn đề................................ ................................................................... 2 Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 2 1 .1 Phạm vi nghiên cứu và hướng tiếp cận .......................................................... 4 1 .2 Nh ận diện đối tượng trong ảnh số thu đ ược từ camera ............................ 5 1.2.1 Điều khiển các thiết bị trong gia đình từ máy tính .................................. 5 1.2.2 Nội dung và cấu trúc khóa luận ................................................................ ..... 6 1 .3 Chương 2. Các cơ sở lý thuyết................................ ...................................................... 7 Tính toán khắp nơi và các ứng dụng ................................ .............................. 7 2 .1 “Tính toán kh ắp nơi” là gì? ................................ ................................ .... 7 2.1.1 Vị trí của “Tính toán kh ắp nơi” ................................ .............................. 7 2.1.2 Tổng quan về nh à thông minh ....................................................................... 8 2 .2 Định nghĩa nhà thông minh ................................ ................................ .... 8 2.2.1 Các ưu điểm của nh à thông minh............................................................ 8 2.2.2 Một số khái niệm trong xử lý ảnh và bài toán nhận diện đối tượng trong ảnh 9 2 .3 2.3.1 Không gian màu HSV ............................................................................ 9 Các cách tiếp cận bài toán nh ận diện đối tượng trong ảnh..................... 15 2.3.2 Các giao thức và mô hình kết nối................................................................. 16 2 .4 Giao thức Bluetooth ............................................................................. 16 2.4.1 iv
  8. Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh Giao thức wireless chuẩn B/G .............................................................. 17 2.4.2 Chương 3. Mô hình hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh ......................... 21 Bài toán và mô hình chung của hệ thống ................................ ..................... 21 3 .1 Hệ thống giám sát và điều khiển nh à thông minh................................ .. 21 3.1.1 Mô hình đề xuất ................................................................................... 21 3.1.2 Các thành ph ần của hệ thống và các giải pháp ............................................. 22 3 .2 Bài toán nh ận diện đối tượng trong ảnh số ............................................ 22 3.2.1 Kết nối và tương tác với PPC ............................................................... 28 3.2.2 Điều khiển các thiết bị điện điện tử từ máy tính .................................... 31 3.2.3 Chương 4. Thực nghiệm và chương trình demo .......................................................... 32 Cấu trúc của chương trình demo ................................ ................................ .. 32 4 .1 Các thành ph ần chính và thực nghiệm trong chương trình demo .................. 33 4 .2 Mô đun nhận và xử lý ảnh từ camera .................................................... 33 4.2.1 Mô đun kết nối và tương tác với PPC ................................................... 38 4.2.2 Mô đun điều khiển các thiết bị điện, điện tử từ máy tính ...................... 38 4.2.3 Một số hình ảnh và mô tả về chương trình demo ................................ ......... 39 4 .3 Kết quả và đánh giá ................................ ................................ ..................... 44 4 .4 Chương 5. Kết luận và hướng phát triển ..................................................................... 45 Kết luận ................................ ....................................................................... 45 5 .1 Hư ớng phát triển của đề tài.......................................................................... 45 5 .2 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 47 v
  9. Nhận diện và điều khiển trạng thái vật thể qua IP camera B ẢNG CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Ký hiệu Viết đầy đủ Giải thích Tên một khôn g gian m àu cơ sở sử dụng Red Green Blue RGB trong máy tính Tên một không gian Hue Saturation Value HSV màu Pocket Personal Computer PPC Giao thức truyền đối Object Exchange OBEX tượng qua Bluetooth Personal computer PC Identifier ID Giao thức mạng Internet Protocol IP internet vi
  10. Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mô h ình nhà thông minh ............................................................................... 4 Hình 2.1: Dải mầu xám .............................................................................................. 10 Hình 2.3: Mặt phẳng màu ứng với một độ sáng.......................................................... 11 Hình 2.4: Sự thay đổi độ sáng theo tia phân giác........................................................ 11 Hình 2.5: Mặt phẳng phân bố màu ............................................................................. 12 Hình 2.6: Phân bố độ xám .......................................................................................... 13 Hình 2.7: Mô tả độ xám ............................................................................................. 14 Hình 2.8: Hệ màu HSV .............................................................................................. 15 Hình 2.9: Giao thức Obex .......................................................................................... 17 Hình 2.10: Mô hình m ạng cơ sở................................................................................. 19 Hình 2.11: Mô hình m ạng Ad-hoc ............................................................................ 20 Hình 3.1: Mô hình hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh .......................... 21 Hình 3.2: Mô hinh thu ật toán nhận diện đối tượng trong ảnh số ................................. 24 Hình 3.3: Một mẫu kí hiệu đánh dấu .......................................................................... 26 Hình 3.4: Mộ mẫu kí hiệu đánh dấu khác ................................................................ ... 27 Hình 4.1: Các kí hiệu sử dụng ................................ .................................................... 33 Hình 4.2: Biểu đồ phân bố các m àu đỏ, vàng, xanh rêu, xanh lam trong hệ màu HSV 34 Hình 4.3: Một số ví dụ về kết quả nhận diện ............................................................. 36 Hình 4.4: Một số ví dụ về kết quả nhận diện .............................................................. 37 Hình 4.5: ConsolerServer khi khởi động .................................................................... 40 Hình 4.6: Màn hình đ ăng nhập ................................................................................... 41 Hình 4.7: Hình ảnh đã nh ận diện được tái hiện trên PPC............................................ 42 Hình 4.8: Bảng điều khiển thiết bị ............................................................................. 43 Hình 4.9: ConsolerServer khi nhận lệnh điều khiển từ PPC ....................................... 43 Hình 4.10 : Thiết b ị điều khiển trung gian................................................................ ... 44 vii
  11. Nhận diện và điều khiển trạng thái vật thể qua IP camera DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Bảng so sánh Wireless B/G và Bluetooth .............................. 28 Bảng 4.1: Bảng phân bố màu tập trung .................................................. 35 Bảng 4.2: Kết quả nhận diện................................ .................................. 37 viii
  12. Nhận diện và điều khiển trạng thái vật thể qua IP camera Chương 1. Đặt vấn đề 1.1 Lý do chọn đề tài Ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ nói chung m à công nghệ thông tin nói riêng góp một phần không nhỏ trong sự thay đổi và phát triển của cuộc sống con người. Chiếc máy vi tính ngày càng có nhiều những chức năng mạnh mẽ giúp ích con người thực thi các công việc trong rất nhiều lĩnh vực nh ư khoa học, sản xuất công nghiệp hay các lĩnh vực xã hội khác như kinh tế, chính trị, văn hóa ... Không ch ỉ máy tính, sự phát triển chóng mặt của các thiết bị di động cầm tay cũng tác động không nhỏ đến đời sống của con người. Những chiếc PDA nhỏ gọn, thông minh không ch ỉ giúp mọi người liên lạc với nhau dễ d àng hơn, mà nó còn cung cấp rất nhiều những tính năng hữu ích khác như các ứng dụng văn phòng, giải trí, khả năng kết nối mạng để tìm hiểu thông tin.. Với những tính năng mạnh mẽ ấy cộng với giá thành vừa phải đã khiếp các thiết bị n ày trở nên rất phổ biến và như vật bất ly thân của rất nhiều người. Sự ra đời của các mạng máy tính mà điển hình là internet là bước cách mạng trong truyền thông. Các công nghệ mạng ngày càng đa d ạng phong phú với những bước tiến nhảy vọt như mạng toàn cầu, mạng không dây... chúng giúp con người hay cụ thể hơn là giúp kết nối các hệ thống máy tính riêng lẻ lại với nhau tạo ra ra sự liên kết bền chặt trong việc trao đổi thông tin. Kinh tế phát triển, đời sống được nâng cao, nhu cầu của cong người về một cuộc sống thoải mái, an toàn, tiện nghi là điều tất yếu. Chính vì vậy, ý tưởng về nhà thông minh (SmartHomes, SmartHouses, hay Home Automation...) đ ã ra đời như là ý tưởng về một ngôi nhà thân thiện với các thiết bị vận h ành một cách tự động theo ý muốn hay trang thái của chủ nhân. Ý tưởng trên là một ý tư ởng thực sự khả thi và đem lại nhiều lợi ích cho con người và nó đ ã được rất nhiều các nhà khoa học, các tổ chức trong và ngoài nư ớc quan tâm phát triển. Nhà thông minh là một ý tưởng tương đối rộng, nó có thể bảo gồm từ những thiết bị điều khiển đơn giản như điều khiển ti vi bằng điều khiển từ xa cho đến những điều khiển tự động bằng cảm ứng như thay đổi ánh sáng, nhiệt độ phòng tùy theo sở thích của chủ nhân hay thay đổi đề phù hợp với các điều kiện thời tiết thay đổi để tạo sự dễ chịu nhất cho chủ nhân... Cũng vì sự đa dạng ấy nên cũng đã có rất nhiều những kĩ thuật khác nhau đã từng được áp dụng trong các giải pháp về nh à thông minh như điều khiển ánh sáng và khí hậu, điều khiển đóng mở cửa, những hệ thống an ninh 2
  13. Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh và giám sát, điều khiển hệ thống âm thanh giải trí trong gia đính hay các hệ thống tự động chăm sóc vườn cây... Và các thành phần để triển khai những kĩ thuật này có một số loại như sau: các thiết bị điều khiển bằng phần cứng (hardware controller), các phần mềm điều khiển (software controller), các thiết bị cảm ứng (sensors). Việc kết nối các thành phần này cũng sử dụng rất nhiều loại môi trương truyền dân đa dạng như: có dây (cáp quang, cáp m ạng, đường dây điện...) hay không dây (các lo ại sóng radio bao gồm wi-fi, GPRS, bluetooth, ...; tín hiệu hồng ngoại...) Với các công nghệ và cách thức áp dụng dựa trên những công nghệ trên đã có một số công ty, tổ chức đưa ra h ệ thống nhà thông minh hay các thiết bị thành phần trong nhà thông m inh. Trong đó có những công ty triển khai những sản phẩm thông minh mang tính thương m ại cho từng công việc trong gia đ ình, công sở. Ngoài ra cũng có một số dự án nghiên cứu của cộng đồng m à nguồn mở về đề tài này như dự án HCS- Home Control System [5 ], được phát triển từ năm 2004 đến năm 2007, dự án này xây dựng một hệ thống điều khiển cản nh à dựa trên một mạng các thiết bị với những nốt thông minh và một thiết bị điều khiển chủ. N Nó có thể điều khiển các thiết bị số cũng như các thiết bị tương tự. Một cách đơn giản, kiến trúc của nó gồm một bộ xử lý trung tâm kết nối với các mô đun chức năng (sẽ là các thiết bị cần điều khiển) thông qua một mạng. Việc điều khiển các mô đun được thực hiện bởi bộ xử lý trung tâm. Đặc điểm chính của hệ thống này là đa ph ần được thực hiện bởi phần cứng (các mạnh, bộ vi xử lý ...). Một dự án khác cũng đang được phát triển hiện tại là OpenRemote [6 ], thành phần chính của giải pháp này là một gói các sản phầm phần mềm và phần cứng bao gồm: một phần mềm giao diện được phát triển trên các thiết bị có màn hình cảm ứng (hiện tại đang tập trung vào màn hình cảm ứng của dòng điện tho ại iPhone) có chức năng nhận lệnh điều khiển từ người dùng; một phần mềm điều khiển chức năng là nh ận lênh từ thiết bị điều khiển và kết nối tới các thiết bị vật lý (hiện nay nó có hỗ trợ chuẩn X10 – một chuẩn công nghệ sử dụng trong truyền thông giữa các thiết bị điện tử thường dùng trong các h ệ thống nhà tự động); một thành phần nữa đó là thành phần tích hợp vào trong các thiết bị điện tử để cho phép chúng có th ể kết nối đư ợc với hệ thống. Nh ững dự án trên cho thấy, các hệ thống nhà thông minh đã phát triển một cách khá rộng rãi và đ ạt được nhiều th ành tựu lớn trên thế giới. Tuy nhiên trong phạm vi nước ta, theo tìm hiểu của chúng tôi, thì các các ứng dụng hay các sản phẩm thuộc về ý tư ởng nh à thông minh mới chỉ phát triển ở mức hạn chế, đa phần là cung cấp và triển 3
  14. Nhận diện và điều khiển trạng thái vật thể qua IP camera khai các sản phẩm của nước ngoài một cách riêng lẻ rời rạc, ch ưa đưa ra được những giải pháp mang tính hệ thống, những giải pháp hoàn chỉnh. Hình 1.1 Mô hình nhà thông minh Từ thực trạng trên chúng tôi muốn đưa ra mô hình của một hệ thống tính toán khắp nơi th ực hiện công việc giám sát và điều khiển một căn nhà thông minh sử dụng camera và PPC (hình 1.1). Hình ảnh thu đư ợc từ camera sẽ đư ợc server (có thể chỉ là một máy tính trong mạng LAN của một gia đình) xử lý và nhận diện các thiết bị có trong hình sau đó hình ảnh này cùng với tọa độ của các thiết bị sẽ được truyền tới PPC thông qua một giao thức mạng không dây, hình ảnh sẽ được tái hiện lên màn hình cảm ứng của PPC. Tại đây người dùng có quan sát trạng thái và chọn thiết bị sau đó ra lệnh điều khiển, lập tức các tín hiệu điều khiển này sẽ đ ược truyền trả về server, server sẽ phân tích và điều khiển thiết bị thực tế đã được kết nối với server qua một giao thức mạng. Một ứng dụng vừa cho phép kiểm soát an ninh, tai nạn... có thể xảy ra bất thường trong nh à, vừa cho phép điều khiển các thiết bị để có một cuộc sống tiện nghi, tự động. 1.2 Phạm vi nghiên cứu và hướng tiếp cận Đề tài đưa ra một mô hình tổng quát của hệ thống giám sát và điều khiển một căn nhà thông minh. Tuy nhiên trong phạm vi khóa luận n ày, chúng tôi xin được tập trung vào hai thành ph ần chính của hệ thống đó là mô đun xử lý h ình nhận về từ camera và 4
  15. Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh mô đun điều khiển các thiết bị điện trong gia đ ình được kết nối với máy tính. Thành phần còn lại là kết nối và điều khiển từ PPC sẽ được thực hiện bởi một bạn khác trong nhóm. 1.2.1 Nhận diện đối tượng trong ảnh số thu được từ camera Như đã biết, nhận diện các đối tượng trong ảnh là một phần rất căn bản và quan trọng trong công nghệ phân tích và xử lý ảnh. Việc nhận diện các đối tượng trong ảnh số một cách tự động giúp máy tính lấy đ ược nhiều thông tin ngữ nghĩa h ơn từ những bức ảnh. Điều này có ý ngh ĩa đặt biệt quan trọng trong những bài toán phân lớp một khối lượng ảnh lớn theo các thuộc tính đư ợc quan tâm như chủ đề, sự phân bố màu sắc... Để giải quyết bài toán n hận diện n ày thông thường có hai cách tiếp cận đó là sử dụng các phương pháp học máy và sử dụng các bộ luật do người phát triển tự định nghĩa. Cách thứ nhất có ưu thế về độ chính xác, nhưng lại tương đối phức tạp cần khối lượng tính toán lớn, thời gian thực hiện cũng khá cao. Còn cách thứ hai có ưu thế về tính đơn giản, thời gian thực hiện, nhưng độ chính xác không ổn định. Với yêu cầu của bài toán là nh ận diện các đối tượng đã chỉ định sẵn nên chúng tôi quyết định sử dụng cách tiếp cận thứ thứ hai để tận dụng ưu thế về thời gian cũng như dễ dàng trong cài đặt và th ực hiện. Phương pháp này sẽ dựa trên ý tưởng kết hợp việc đánh dấu các đối tư ợng cùng với đưa ra một bộ luật để nh ận diện các đối tượng này trong ảnh thu được từ camera. Cách này phù hợp với hoàn cảnh thực hiện, nó có thể đ ược phát triển trong th ời gian không quá dài. Hơn nữa với b ài toán xử lý ảnh trong giám sát thuật toán còn cần khả năng đáp ứng về mặt thời gian nên ưu thế về tốc độ của phương pháp này đáng đ ể lựa chọn. 1.2.2 Điều khiển các thiết bị trong gia đình từ máy tính Ngày nay, các thiết bị điện trong gia đình ngày càng phong phú đa dạng, từ những thiết bị đơn giản như đèn, qu ạt điện hay đến những thiết bị hiện đại như ti vi, tủ lạnh, điều hòa nhiệt độ, bình nóng lạnh... Dễ thấy các thiết bị này đ ã có rất nhiều những phương thức điều khiển đơn giản và hiệu quả như sử dụng điều khiển từ xa, các chức năng hẹn giờ tắt giờ bật.... Nhưng đa số chúng chỉ được điều khiển một cách đ ơn lẻ, riêng biệt, chưa có phương thức cho phép kết nối chung lại một khối và có thể điều khiển một cách tập trung. Ở khía cạnh công nghệ, điều này hoàn toàn có thể thực hiện được nếu các nh à sản xuất cung cấp thêm các phương thức kết nối và điều khiển để 5
  16. Nhận diện và điều khiển trạng thái vật thể qua IP camera cho phép chúng có th ể kết nối tới máy vi tính, một thiết bị đặc biệt với những chức năng m ạnh mẽ trong việc tính toán xử lý và phối hợp các hành động. Tuy nhiên, do nhiều lý do thực tế m à hiện tại điều này chưa đư ợc triển khai trên các thiết bị hiện nay. Và để giải quyết vấn đề này, trong phạm vi khóa luận này, chúng tôi có sử dụng một thiết bị trung gian có khả năng kết nối với máy tính và các thiết bị điện trong gia đình, đồng thời cho phép nhận lệnh từ máy tính để điều khiển một số tính năng đơn giản, cơ bản nhất của thiết bị như tắt, bật. 1.3 Nội dung và cấu trúc khóa luận Chương 1: Đặt vấn đề Giới thiệu chung về khái niệm nhà thông minh, tình hình, thực trạng của các công ngh ệ sử dụng trong việc xây dựng và phát triển các hệ thống về nhà thông minh trong và ngoài nước hiện nay. Đưa ra mô h ình đề xuất về việc xây dựng một hệ thống ứng dụng tính toán khắp để thực hiện giám sát và điều khiển nhà thông minh sử dụng camera và PPC. Đồng thời cũng đưa ra phạm vi nghiên cứu cũng như hướng tiếp cận của các bài toán nhỏ. Từ đó chương này giới thiệu về nội dung mà chúng tôi n ghiên cứu và thực hiện thông qua việc trình bày về nội dung và cấu trúc khóa luận. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 2 trình bày về các cơ sở lý thuyết được áp dụng để xây dựng n ên mô hình đã đề xuất, cũng như các lý thuyết để áp dụng trong việc giải quyết các bài toán nhở. Chương 3: Mô hình giám sát và điều khiển nhà thông minh sử dụng camera và PPC Trình bày mô hình, các thành phần chính cũng như các giải pháp kĩ thuật được sử dụng được chúng tôi đề xuất để giải quyết b ài toán đặt ra. Chương 4: Thực nghiệm và Demo Giới thiệu về chương trình demo th ực hiện mô h ình đã đặt ra. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển Kết luận và hướng phát triển của đề tài trong tương lai. 6
  17. Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh Chương 2. Các cơ sở lý thuyết 2.1 Tính toán khắp nơi và các ứng dụng 2.1.1 “Tính toán khắp nơi” là gì? Tính toán khắp nơi (Ubiquitous computing) là một khái niệm kỹ thuật đ ể chỉ một xu hướng trong việc phát triển các phương pháp tính toán. Thay vì chúng ta tính toán xử lý trong một chiếc máy tính để bàn hay máy tính xách tay của m ình, thì k ỹ thuật này sẽ cho phép chúng ta đưa việc tính toán vào chính môi trường sống của mình, hay nói một cách đ ơn giản là việc tính toán xử lý sẽ được thực hiện mọi lúc mọi n ơi. Mark Weiser, người đầu tiên đưa ra khái niệm về tính toán khắp nơi đ ã nói:” Tính toán khắp nơi để chỉ làn sóng thứ ba trong công nghệ tính toán, nó đang bắt đầu. Làn sóng đầu tiên là các máy tính lớn, mỗi máy được chia sẻ bởi nhiều người sử dụng. Còn bây giờ là kỉ nguyên của máy tính cá nhân, nơi mà con người và máy móc không dễ gì hiểu nhau qua giao diện làm việc. Tiếp theo sẽ là tính toán kh ắp nơi, hay thời đại của "công nghệ lặng lẽ", khi mà kĩ thuật lùi xuống làm nền cho cuộc sống của chúng ta.”[7] Mark Weiser cũng mô tả rằng: ”hãy tưởng tượng rằng mỗi con người có hàng trăm các thiết bị không dây xung quanh với đủ các kích cỡ khác nhau (màn hình từ cỡ 1 inch cho đ ến lớn bằng cả b ức tường), khi đó đòi hỏi phải có những hệ điều hành mới, những giao diện người dùng mới, những công nghệ mạng, các cách hiển thị mới, và rất nhiều những việc cần làm khác. Đó chính là “tính toán kh ắp nơi”.”. Trong thế giới của tính toán khắp nơi, sẽ có một công nghệ đồng nhất được áp dụng, nó đư ợc triển khai trên tất cả các thiết bị m à ta sử dụng kể cả không gian. Ý tưởng của công nghệ này khẳng đ ịnh tính toán sẽ trở n ên mộ t công cụ hết sức tự nhiên, mạnh mẽ và có ích với tất cả những ai sử dụng nó. 2.1.2 Vị trí của “Tính toán khắp nơi” Với ý nghĩa và tiềm năng to lớn của nó, tính toán khắp nơi đang được nghiên cứu và phát triển cùng với rất nhiều những lĩnh vực của công nghệ thông tin nh ư tính toán phân tán (distributed computing), tính toán di động (mobile computing), tương tác người máy (human-computer interaction), trí tuệ nhân tạo (artifacial intelligence). 7
  18. Nhận diện và điều khiển trạng thái vật thể qua IP camera 2.2 Tổng quan về nhà thông minh 2.2.1 Định nghĩa nhà thông minh Nhà thông minh (tiếng Anh: smart-home hoặc intelli-home, home automation) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hoá ho àn toàn hoặc bán tự động, nó thay thế con người trong việc thực hiện một số thao tác quản lý, điều khiển… Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà như các thiết bị phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với internet và điện tho ại di động, cho phép chủ nhân điều khiển từ xa hoặc lập trình cho chúng hoạt động theo lịch. Th êm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu đư ợc ngôn ngữ của nhau và có khả năng tương tác với nhau… (Wikipedia [8]). Một ngôi nh à thông minh đầy đủ, th ường bao gồm các tính năng:  Phân phối đa phương tiện, là một rạp hát gia đình.  Điều khiển việc chiếu sáng, m ành, rèm.  Giám sát, điều khiển môi trưởng (nhiệt độ, độ ẩm…).  Có khả năng liên lạc giữa các phòng.  Giám sát, điều khiển camera an ninh.  Giám sát và điều khiển từ xa. 2.2.2 Các ưu điểm của nhà thông minh Nhà thông minh sử dụng các thiết bị và công ngh ệ tự động hóa, thông minh hóa, giúp cho con người nh àn hạ hơn trong sinh hoạt hằng ngày. Nói cách khác, đây là h ệ thống giúp chủ nhân tận hư ởng sự tiện nghi của cuộc sống và dễ dàng quản lý tổng quát đối với cả tòa nhà. Chỉ với một chiếc điều khiển từ xa, chúng ta có thể điều khiển tất cả, dù đang ở b ất kỳ nơi nào. Chúng ta có thể tưởng tượng ra hiệu quả m à nhà thông minh mang lại thông qua những hoạt động rất gần gũi, chẳng hạn như nằm trên giường để mở cổng; sẽ không còn chuyện bị ngã do không nhìn thấy đường bởi đèn cầu thang sẽ tự sáng lên khi có người; hệ thống đèn trong phòng, bếp, bình nước nóng... sẽ hoạt động đúng giờ đã định; toàn bộ hệ thống đèn sẽ tự tắt sau khi không 8
  19. Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh cần thiết; khống chế nhiệt độ chênh lệch giữa bên ngoài và trong nhà và còn rất nhiều tiện ích khác. Không chỉ điều khiển được trong phạm vi ngôi nhà, công ngh ệ n ày còn cho phép tích hợp điều khiển qua điện thoại (cố định hoặc di động), internet hay PDA. Vì vậy, mọi sinh hoạt có thể đ ược kiểm soát dù chúng ta đang ở công sở hay ngo ài đường... Không ch ỉ riêng các ngôi nhà nhỏ, chúng ta ho àn toàn có thể thông minh hóa bất kỳ một không gian sống nào, kể cả trụ sở văn phòng, siêu thị, trung tâm thương m ại, khách sạn, nh à hàng, nhà xưởng sản xuất, ngân hàng, bệnh viện hay các khu phức hợp khác... n ếu lựa chọn công nghệ phù hợp. 2.3 Một số khái niệm trong xử lý ảnh và bài toán nhận diện đối tượng trong ảnh 2.3.1 Không gian màu HSV Màu sắc là một phần rất quan trọng các công nghệ xử lý ảnh. Để biểu diễn màu sắc trên máy tính cũng có rất nhiều dạng khác nhau tùy thuộc theo yêu cầu cần sử dụng. Phần n ày sẽ giới thiệu sơ bộ về không gian màu cơ b ản RGB và không gian màu HSV [9 ]. 2.3.1.1 Không gian màu RGB Do cấu tạo của các thiết bị phần cứng nên các điểm ảnh thường được đặc trưng bởi ba thành phần màu cơ bản đó là Red, Green và Blue. Một th ành phần thường được định nghĩa bới 1 byte(tức là có 256 giá trị từ 0 đến 255). Sự kết hợp của 3 thành phần này sẽ cho ta màu sắc của 1 điểm ảnh bất kì. Ví dụ: R=G=255, B=0 ta có màu vàng. R=G=B=0 ta có màu đen. R=G=B=255 ta có mày trắng. 2.3.1.2 Không gian màu HSV  Hue (H): độ đo m àu được tổng hợp từ 3 thành phần m àu Đỏ(Red), Xanh lam (blue), xanh lá cây (Green) của một điểm ảnh.  Saturation (S): ch ỉ độ xám của điểm ảnh. VD: Cùng là một màu nhưng có màu xám và có màu trong.  Value (V): Chỉ độ sáng của điểm ảnh. 9
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.26: Bộ 320 Luận Văn Thạc Sĩ Y Học
320 tài liệu
1246 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2