I. Giới thiệu về hệ thống giám sát trẻ em qua camera
Hệ thống giám sát trẻ em qua camera là một giải pháp công nghệ hiện đại nhằm đảm bảo an toàn cho trẻ nhỏ trong gia đình. Đề tài đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật máy tính này tập trung vào việc thiết kế một hệ thống sử dụng công nghệ giám sát thông qua camera giám sát để phát hiện và cảnh báo các tình huống nguy hiểm như trẻ đi vào vùng cấm hoặc bị té ngã. Hệ thống kết hợp thị giác máy tính và các thuật toán như MobileNets SSD và Mediapipe để nhận diện và xử lý hình ảnh từ camera, đồng thời tích hợp công nghệ thông tin để gửi cảnh báo kịp thời đến người dùng thông qua ứng dụng di động.
1.1 Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng một hệ thống giám sát an toàn cho trẻ em trong gia đình. Hệ thống này sử dụng công nghệ kỹ thuật máy tính để nhận diện các tình huống nguy hiểm thông qua camera giám sát và gửi cảnh báo đến người dùng. Đề tài cũng nhằm nghiên cứu và ứng dụng thị giác máy tính trong việc nhận dạng các tình huống nguy hiểm, đồng thời cung cấp khả năng giám sát từ xa thông qua ứng dụng di động.
1.2 Giới hạn của đề tài
Đề tài chỉ tập trung vào việc nhận diện từ một camera giám sát duy nhất. Chất lượng hình ảnh từ camera và khả năng xử lý của máy tính là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống. Hệ thống cần được triển khai trên các thiết bị có khả năng xử lý hình ảnh đủ mạnh để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất.
II. Cơ sở lý thuyết và công nghệ sử dụng
Hệ thống được thiết kế dựa trên các công nghệ tiên tiến như MobileNet SSD và Mediapipe. MobileNet SSD là một kiến trúc mạng nơ-ron tích chập (CNN) được tối ưu hóa cho các tác vụ nhận diện đối tượng trong thời gian thực. Mediapipe là một thư viện mã nguồn mở hỗ trợ nhận diện tư thế và chuyển động, giúp hệ thống phát hiện các tình huống nguy hiểm như té ngã. Sự kết hợp giữa hai công nghệ này tạo nên một hệ thống an ninh hiệu quả và linh hoạt.
2.1 MobileNet SSD
MobileNet SSD là sự kết hợp giữa MobileNet và SSD (Single Shot MultiBox Detector). MobileNet sử dụng phép nhân chập tách rời theo chiều sâu để giảm thiểu số lượng phép tính, giúp mô hình nhẹ và nhanh hơn. SSD là một thuật toán phát hiện đối tượng dựa trên các khung bao cố định và xác suất đối tượng nằm trong khung bao. Sự kết hợp này giúp hệ thống đạt được sự cân bằng giữa độ chính xác và hiệu suất.
2.2 Mediapipe và BlazePose
Mediapipe là một thư viện mã nguồn mở hỗ trợ nhận diện tư thế và chuyển động. BlazePose là một mô hình trong Mediapipe được sử dụng để nhận diện các điểm landmark trên cơ thể người. Mô hình này giúp hệ thống phát hiện các tình huống nguy hiểm như té ngã thông qua việc phân tích tư thế và chuyển động của trẻ em.
III. Thiết kế hệ thống giám sát trẻ em
Hệ thống được thiết kế gồm bốn khối chính: khối nhận và xử lý hình ảnh từ camera giám sát, khối cơ sở dữ liệu sử dụng Firebase, khối xử lý trung tâm để phân tích các tình huống nguy hiểm, và khối ứng dụng di động để người dùng nhận cảnh báo và giám sát từ xa. Hệ thống sử dụng các thuật toán MobileNet SSD và Mediapipe để nhận diện và cảnh báo các tình huống nguy hiểm.
3.1 Khối nhận và xử lý hình ảnh
Khối này có nhiệm vụ nhận hình ảnh từ camera giám sát và xử lý chúng thông qua các thuật toán MobileNet SSD và Mediapipe. Hình ảnh được phân tích để phát hiện các tình huống nguy hiểm như trẻ đi vào vùng cấm hoặc bị té ngã.
3.2 Khối ứng dụng di động
Khối ứng dụng di động cho phép người dùng nhận cảnh báo từ hệ thống và giám sát từ xa thông qua điện thoại thông minh. Ứng dụng được thiết kế với giao diện thân thiện, dễ sử dụng, giúp người dùng dễ dàng theo dõi tình trạng của trẻ em.
IV. Kết quả và đánh giá hệ thống
Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả, phát hiện chính xác các tình huống nguy hiểm với độ chính xác trên 85%. Hệ thống cung cấp một giải pháp giám sát linh hoạt, đảm bảo an toàn cho trẻ em và thể hiện tiềm năng lớn trong việc ứng dụng công nghệ thông minh vào cuộc sống hàng ngày.
4.1 Độ chính xác của hệ thống
Hệ thống đạt độ chính xác cao trong việc phát hiện các tình huống nguy hiểm như trẻ đi vào vùng cấm hoặc bị té ngã. Kết quả thử nghiệm cho thấy độ chính xác trên 85%, đáp ứng được yêu cầu của một hệ thống an ninh hiệu quả.
4.2 Tính linh hoạt và dễ sử dụng
Hệ thống được thiết kế với giao diện thân thiện, dễ sử dụng, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và nhận cảnh báo từ hệ thống. Ứng dụng di động cung cấp khả năng giám sát từ xa, giúp người dùng luôn nắm bắt được tình trạng của trẻ em.
V. Kết luận và hướng phát triển
Hệ thống giám sát trẻ em qua camera là một giải pháp công nghệ hiện đại, đảm bảo an toàn cho trẻ nhỏ trong gia đình. Hệ thống kết hợp các công nghệ tiên tiến như MobileNet SSD và Mediapipe để nhận diện và cảnh báo các tình huống nguy hiểm. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả, thể hiện tiềm năng lớn trong việc ứng dụng công nghệ thông minh vào cuộc sống hàng ngày.
5.1 Hướng phát triển trong tương lai
Trong tương lai, hệ thống cần được cải thiện để nâng cao độ chính xác và mở rộng phạm vi ứng dụng. Nghiên cứu thêm về các thuật toán nhận diện và xử lý hình ảnh sẽ giúp hệ thống trở nên hiệu quả hơn. Ngoài ra, việc tích hợp thêm các tính năng như nhận diện khuôn mặt hoặc giọng nói cũng là một hướng phát triển tiềm năng.
