MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐÈ TÀI Hiện nay, nhu cầu về một hệ thống camera thông minh là rất lớn. Việc lắp camera giám sát trong các hộ gia đình hiện nay khá phổ biến. Tuy nhiên, phần lớn các hệ thống camera giám sát tại gia hiện nay chủ yếu hỗ trợ chức năng lưu trữ lại trong thiệt bị lưu trữ; chủ nhà có nhu cầu xem lại phải thực hiện các thao tác duyệt và bỏ qua các đoạn trồng khá mắt thời gian.
Nếu hệ thống camera hiện tại có chức năng chỉ lưu lại hình ảnh lúc có người hoặc vật chuyền động trong khung ảnh thì sẽ làm giảm đáng kể dung lượng lưu trữ. Tai các cơ quan, cửa hàng, xí nghiệp, việc lắp camera giám sát là việc làm bắt buộc. Tuy nhiên, hiện nay các hệ thống camera giám sát tại cơ quan xí nghiệp chủ yếu có chức năng truyền hình ảnh về một màn hình tại trung tâm và cần người dé giám sát. Nếu hệ thống có chức năng cảnh báo khi có người đi vào một khu vực của một camera cụ thể sẽ hỗ trợ rất nhiều cho việc giám sát, bảo vệ, giảm áp lực cho nhân viên trực ca.
Hiện nay, việc gắn camera ở các khu vực công cộng khá phô biến; đặc biệt là ở các nước phát triển. Các camera này cần phải thông minh dé hỗ trợ các công việc của cảnh sát như tìm người that lac, hỗ trợ tìm người đang bị truy nã. Bên cạnh đó, một hệ thống camera không dây thông minh khi kết hợp với các thiết bị cơ khí sẽ tạo tiền đề để phát triển các hệ thống robot tiên tiến hỗ trợ cho các công việc khó khăn, nguy hiểm cho con người như cứu hỏa, kiểm tra đường ống. Từ những nhu cầu thực tế của xã hội và mong muốn đi tắt, đón đầu trong xu hướng phát triển công nghệ của thế giới, từ đó góp một phần công sức vào công cuộc phát triển đất nước, đưa công nghệ vào cuộc sống thực tiễn, tác giả quyết định chọn đề tài: “Hiện thực mút camera không dây công suất thấp, hiệu năng cao”.
MỤC DICH NGHIÊN CỨU Hiện thực một nút camera có khả năng giao tiếp không dây, thực hiện các giải thuật thị giác máy tính, đồng thời quan tâm đến công suất tiêu thụ và hiệu năng tính toán của hệ thống. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU e Nghiên cứu cơ sở lý thuyết: Tìm hiểu các giải thuật thị giác máy tính dé ứng dụng vào hệ thống camera. e Nghiên cứu cơ sở thực tế: Tìm hiểu, phân tích và đánh giá các hướng nghiên cứu và các hệ thống camera không dây đã có của các tác giả, các công ty trong và ngoài nước. e Nghiên cứu giao tiếp với camera và nghiên cứu các giải thuật thị giác máy tính để tạo nên một nút camera thông minh.
e Nghiên cứu giao tiếp không dây và cách thức giao tiếp giữa các thiết bị trong mạng máy tính. © Nghiên cứu tối ưu các thuật toán thị giác máy tính trên hệ thống nhúng. © Nghiên cứu các giải pháp tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ cho hệ thống nhúng. ¢ Nghiên cứu việc truyền hình ảnh và video trong mạng máy tính.
e Hiện thực một hệ thống nhúng có khả năng tính toán mạnh công suất thấp hỗ trợ giao tiếp camera và giao tiếp không dây. ¢ Thi nghiệm và đánh giá kết quả đạt được. e Kết luận và kiến nghị. ĐÓI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU e Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống nhúng có kết nối với camera, kết nối không dây, giải thuật thị giác máy tính và kỹ thuật truyền video trong mạng máy tính.
e Phạm vi nghiên cứu: Trong giới hạn của luận văn thạc sĩ này, tác giả tập trung nghiên cứu hệ thống nhúng tích hợp thêm camera và kết nối không dây, hiện thực các giải thuật thị giác máy tính và truyền video trong mạng máy tính theo thời gian thực với mục tiêu ưu tiên hiệu năng. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Nhóm các phương pháp nghiên cứu lý thuyết © Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết Phương pháp phân tích lý thuyết là phương pháp tiễn hành phân tích lý thuyết thành những mặt, những bộ phận, những mối quan hệ theo lịch sử thời gian để nhận thức, phát hiện và khai thác các khía cạnh khác nhau của lý thuyết từ đó chọn lọc những thông tin cần thiết phục vụ cho đề tài nghiên cứu. -2- Phân tích lý thuyết bao gồm các nội dung sau: - Phân tích nguồn tài liệu (tạp chí và báo cáo khoa học, tác phẩm khoa học, tài liệu lưu trữ thông tin đại chúng).
Mỗi nguồn có giá trị riêng biệt. - Phân tích tác gia (tác giả trong hay ngoài ngành, tác giả trong cuộc hay ngoài cuộc, tác gia trong nước hay ngoài nước, tác giả đương thời hay quá cố). Mỗi tác giả có một cái nhìn riêng biệt trước đối tượng. - Phân tích nội dung (theo cấu trúc logic của nội dung).
Phương pháp tổng hợp lý thuyết: là phương pháp liên quan đến tổng kết những mặt,những bộ phận, những mối quan hệ thông tin từ các lý thuyết đã thu thập được thành một chỉnh thé dé tao ra một cái nhìn mới day đủ và sâu sắc về chủ đề nghiên cứu. e_ Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lý thuyết Phương pháp phân loại lý thuyết: là phương pháp sắp xếp các tài liệu khoa học thành hệ thống luận lý chặt chẽ theo từng mặt, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cùng dấu hiệu bản chất, có cùng hướng phát triển để dé nhận biết, dé sử dụng theo mục đích nghiên cứu, giúp phát hiện các quy luật phát triển của đối tượng, sự phát triển của kiến thức khoa học dé từ đó dự đoán được các xu hướng phát triên mới của khoa học và thực tiễn. Phương pháp hệ thông hóa lý thuyết: là phương pháp sắp xép những thông tin đa dạng thu thập được từ các nguồn, các tài liệu khác nhau thành một hệ thống với một kết cấu chặt chẽ (theo quan điềm hệ thống - cấu trúc của việc xây dựng một mô hình lý thuyết trong nghiên cứu khoa học) dé từ đó mà xây dựng một cái nhìn mới hoàn chỉnh giúp hiểu biết đối tượng được day đủ và sâu sắc hơn. Trong quá trình thực hiện đề tài, các phương pháp nghiên cứu lý thuyết đã giúp định hướng đề tài bằng cách đánh giá tỉ trọng những thành phần đóng góp vào đề tài, từ đó xác định hướng nghiên cứu đúng đắn, giảm thời gian nghiên cứu và có kết quả chính xác hơn.
Nhóm các phương pháp nghiên cứu thực tiễn ¢ Phuong pháp thực nghiệm khoa học Phương pháp thực nghiệm khoa học là một trong các phương pháp được dùng trong nghiên cứu khoa học. Trong luận văn này, phương pháp thực nghiệm khoa -3- học được dùng để kiểm định các giả thuyết và cách thiết kế hệ thống. Từ đó có cơ sở dé đánh giá kết quả thực hiện so với mục tiêu dé ra. Việc thực nghiệm được tiến hành với việc thực nghiệm độ chính xác của thuật toán, thực nghiệm thời gian thực thi của thuật toán và thực nghiệm năng lượng tiêu thụ của hệ thống: - Thực nghiệm độ chính xác của thuật toán: tiến hành chạy thử thuật toán được hiện thực nhiều lần từ đó lấy được dữ liệu và dùng phương pháp thống kê xác suất để xác định độ chính xác của thuật toán.
- Thực nghiệm thời gian thực thi thuật toán: tiến hành thử nghiệm thuật toán và tính thời gian thực thi các thuật toán. Việc này được thực hiện nhiều lần để có đủ dữ liệu làm đầu vào cho phương pháp thống kê. Từ những dữ liệu này sẽ tiến hành đánh giá hiệu năng của hệ thống. - Thực nghiệm năng lượng tiêu thụ: hệ thống được chạy thử nghiệm với các thiết bị đo lường năng lượng.
Sau khi thực nghiệm, dữ liệu về năng lượng tiêu thụ của hệ thống sẽ được sử dụng để đánh giá khả năng tiết kiệm điện của hệ thống. Phương pháp thực nghiệm khoa học giúp cho quá trình nghiên cứu chính xác, các kết quả nghiên cứu khách quan và đảm bảo độ trung thực. Nhóm các phương pháp toán học Sử dụng toán thống kê như một công cụ xử lý các tài liệu ( xử lý các dữ liệu định lượng được trình bày dưới dang: con số rời rac, bang số liệu, biéu đô, đồ thi.) đã thu thập được từ phương pháp nghiên cứu thực nghiệm làm cho các kết quả nghiên cứu trở nên chính xác, đảm bảo độ tin cậy. Phương pháp toán học đảm bảo cho quá trình nghiên cứu khoa học đi đúng hướng, nhất quán, cũng như trong trình bày kết quả nghiên cứu thành một hệ thống logic.
Trong chương này, tác gia đã trình bày các lý do co bản dẫn đến quyết định chọn thực hiện đề tài này. Đồng thời, tác giả cũng nêu rõ mục đích, mục tiêu của việc nghiên cứu. Từ những mục tiêu đề ra tác giả xác định rõ đối tượng nghiên cứu và giới hạn phạm vi nghiên cứu nhằm giải quyết triệt để và thành công các mục tiêu mà đề tài đặt ra. Bên cạnh đó tác giả cũng nêu rõ các phương pháp được sử dụng -4- trong quá trình nghiên cứu.
Việc nghiên cứu khoa học một cách có phương pháp giúp cho quá trình nghiên cứu rõ ràng, theo sát các mục tiêu đề ra và đảm bảo các kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu là chính xác, khách quan, tin cậy và đảm bảo phù hợp với các tiêu chí của khoa học. Chương 2: TONG QUAN 2. NUT CAMERA KHONG DAY THONG MINH CÔNG SUAT THÁP, HIEU NANG CAO 2. Khái niệm Một nút camera không dây là một nút trong mạng camera không dây có khả năng thực hiện việc xử lý, thu thập dữ liệu từ camera, thực hiện các giải thuật xử lý ảnh và giao tiếp với các node khác hoặc server trong mạng mà nó kết nối.
Nút camera thông minh là một nút camera có khả năng thực hiện các giải thuật xử lý ảnh, thị giác máy tính và thực hiện các ứng dụng khác nhau phục vụ cho nhiều lĩnh vực trong cuộc sống. Tùy theo từng đặc thù người dùng và yêu cầu công việc khác nhau mà nút camera thông minh sẽ có các ứng dụng khác nhau để thỏa mãn yêu cầu đặt ra. Nút camera công suất thấp, hiệu năng cao là nút camera có khả năng tính toán lớn dé thực hiện các giải thuật xử lý ảnh và trí tuệ nhân tạo đồng thời vấn dé năng lượng cũng là một vấn dé cần phải quan tâm giải quyết. Nút camera công suất thấp giúp cho nút camera có thể hoạt động bằng nguồn năng lượng từ pin; từ đó nút camera phù hợp cho việc lắp đặt tại các vị trí di động, các vị trí không lấy được nguồn năng lượng từ lưới điện.