Đang tải... (xem toàn văn)
XỬ LÝ THUẦN JAVA TRONG ỨNG DỤNG NHẬN DẠNG VIDEO Chương 1: Các Hệ thống Giám sát Video Chương 2: Xử lý thuần Java trong hệ thống giám sát Video thông minh. Chương 3: Xây dựng hệ thống giám sát Video thông minh Việc tích hợp Điện tử Viễn thông Công nghệ Thông tin hiện đang rất phát triển trên thế giới để tạo ra các hệ thống tích hợp dựa trên nền tảng của hệ thống viễn thông 3G. Việc làm chủ các công nghệ nguồn, các phương thức truyền dẫn tiên tiến trên thế giới và các chương trình ứng dụng trên các thiết bị cầm tay Handheld sẽ tạo ra các ứng dụng phong phú trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội.
AQ`11 + HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TRẦN NGỌC SƠN XỬ LÝ THUẦN JAVA TRONG ỨNG DỤNG NHẬN DẠNG VIDEO TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Đặng Hoài Bắc Phản biện 1: …………………………………………………… ……………………………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………… ……………………………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU Việc tích hợp Điện tử - Viễn thông - Công nghệ Thông tin hiện đang rất phát triển trên thế giới để tạo ra các hệ thống tích hợp dựa trên nền tảng của hệ thống viễn thông 3G. Việc làm chủ các công nghệ nguồn, các phương thức truyền dẫn tiên tiến trên thế giới và các chương trình ứng dụng trên các thiết bị cầm tay Handheld sẽ tạo ra các ứng dụng phong phú trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Luận văn này sẽ áp dụng các công cụ mới nhất của xử lý thuần Java trong xử lý Video để xây dựng một hệ thống giám sát Video thông minh, phát hiện các sự kiện và truyền dẫn dữ liệu hình ảnh, video tức thời đến smartphone. Các kỹ thuật được áp dụng trong luận văn có tính cập nhật và làm chủ được những công nghệ mới có xu hướng phát triển của thế giới về công nghệ di động và viễn thông. Nội dung luận văn bao gồm 3 chương: Chương 1: Các Hệ thống Giám sát Video Chương này giới thiệu một số hệ thống giám sát Video trong một số lĩnh vực giám sát điển hình, từ đó làm cơ sở để xây dựng các ứng dụng thực hiện trong luận văn khi thiết kế hệ thống giám sát video thông minh dựa trên hạ tầng di dộng 3G với bộ xử lý trung tâm thuần Java. Chương 2: Xử lý thuần Java trong hệ thống giám sát Video thông minh. Trong chương này chúng ta sẽ xem xét tìm hiểu về ngôn ngữ Java và bộ xử lý thuần Java trong việc xử lý các dữ liệu video. Trên cơ sở đó chúng ta sẽ xây dựng mô hình hệ thống giám sát Video thông minh, trong đó cấu hình thiết bị giám sát Video sẽ được ứng dụng hoàn toàn bằng việc xử lý thuần Java trên bộ xử lý aJ 200 Chương 3: Xây dựng hệ thống giám sát Video thông minh Trong chương này chúng ta sẽ xây dựng các thiết kế phần cứng và cấu hình phần mềm cho hệ thống Video thông minh dựa trên bộ xử lý thuần Java trong hệ thống thử nghiệm giám sát video thông minh. 2 Chương 1- CÁC HỆ THỐNG GIÁM SÁT VIDEO 1.1. Giới thiệu chương 1.2. Giới thiệu các hệ thống giám sát video Ngày nay nhắc tới hệ thông giám sát an ninh và cảnh báo bảo vệ là chúng ta nghĩ ngay tới một hệ thống Video giám sát gồm các Camera giám sát và thiết bị an ninh hết sức thông dụng đối với mọi người, có thể được lắp đặt để giám sát hoạt động ở mọi nơi: các nhà máy, văn phòng, cơ quan xí nghiệp, khách sạn, cửa hàng … mà không cần phải đi đến tận nơi quan sát hoặc có thể ở bất cứ đâu, bất cứ lúc nào mà vẫn theo dõi được công việc hàng ngày diễn ra. Nhờ các hạ tầng viễn thông mà các tiện ích mang lại từ Video giám sát ngày càng trở nên phong phú và sinh động. Sau đây chúng ta sẽ xem xét một số các hệ thống Camera điển hình như sau 1.2.1. Giám sát trường học Sử dụng hệ thống Camera quan sát các lớp học, giảng đường và quản lý cơ sở vật chất nhà trường. Ta có thể quản lý trực tiếp thông qua hệ thống màn hình hiển thị hoặc có thể quan sát trường học thông qua mạng Internet. Thậm chí, ban giám hiệu nhà trước có thể dự giờ một lớp học mà không phải có mặt tại lớp hoặc trông coi việc kiểm tra của sinh viên mà không cần phải có mặt trực tiếp tại lớp học. Hình 1.1 Hệ thống Camera giám sát trong trường học[13] . 3 1.2.2. Giám sát nhà xưởng, xí nghiệp sản xuất 1.2.3. Giám sát cho văn phòng 1.2.4. Giám sát cho gia đình 1.2.4. Giám sát cho nhà Chung cư 1.2.4. Giám sát cho khách sạn 1.3. Giới thiệu các hệ thống an ninh cảnh báo 1.3.1. Hệ thống cảnh báo trộm dùng đầu dò hồng ngoại Ngày nay việc sử dụng hệ thống báo trộm ở các hộ dân cư đã trở nên phổ biến. Các hệ thống này tỏ ra rất hiệu quả trong việc ngăn chặn các hành vi trộm cắp, bảo vệ an toàn tài sản cho người sử dụng. Sử dụng cảm biến chuyển động ta có thể xây dựng được một hệ thống cảnh báo trộm, nhằm giúp người sử dụng lựa chọn được những thiết bị phù hợp cho từng ứng dụng riêng biệt. Hình 1.7 Hệ thống cảnh báo trộm Đầu dò hồng ngoại (hay còn gọi là đầu dò di động hoặc mắt thần) là những tên gọi phổ biến do người sử dụng dùng để gọi tên các loại thiết bị cảm biến chuyển động (Motion Detector) nói chung. Đầu dò hồng ngoại được chia thành hai loại: đầu dò hồng ngoại tích cực (còn gọi là đầu dò tia – Beam Detector) và đầu dò hồng ngoại thụ động (còn gọi chung là đầu dò hồng ngoại – PIRs). Đầu dò hồng ngoại tích cực: có nguyên lý hoạt động rất đơn giản. Đầu dò bao gồm 2 bộ phận: bộ phát và bộ thu. Bộ phát có sẽ phát ra một chùm tia sáng hồng ngoại đến bộ thu đặt ở xa. Bộ thu sẽ liên tục nhận chùm tia năng lượng hồng ngoại từ bộ phát. Năng lượng này được chuyển đổi thành dòng điện nhờ các tế bào quang điện. Dòng điện trên được dùng để điều khiển một thiết bị báo động và ra lệnh cho nó ở trạng thái chờ. Nếu bộ thu không nhận được năng 4 lượng hồng ngoại từ bộ phát do chùm tia hồng ngoại bị che chắn, thiết bị báo động sẽ ngay lập tức chuyển sang chế độ cảnh báo. Đầu dò hồng ngoại tích cực được chia làm 2 loại: loại đơn tia và loại đa tia (gồm từ 2 tia trở lên). Loại đơn tia thường được sử dụng để bảo vệ chống đột nhập qua tường rào. Loại đa tia được sử dụng chống đột nhập cho các cửa sổ, cửa ra vào. Khi lựa chọn đầu dò tia để bảo vệ hàng rào hoặc các cửa sổ, cửa ra vào, cần chọn loại có khoảng cách giữa bộ phát và bộ thu phù hợp. Cũng nên chọn loại đầu dò được thiết kế với chùm tia có góc mở nhỏ. Đầu dò hồng ngoại thụ động: hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ năng lượng hồng ngoại của môi trường trong vùng giám sát, phân tích và tạo ra tín hiệu cảnh báo. Tất cả các vật thể, cơ thể động vật và con người đều luôn phát ra môi trường xung quanh một lượng năng lượng hồng ngoại có bước sóng trong vùng năng lượng mà mắt thường không nhìn thấy được và lượng năng lượng hồng ngoại này có độ lớn không giống nhau. Trong một căn phòng kín và không có vật thể chuyển động, lượng năng lượng hồng ngoại ở mọi vị trí luôn có độ lớn xác định. Khi có một vật thể di chuyển vào môi trường nói trên, năng lượng hồng ngoại do chính vật thể đó phát ra sẽ làm cho năng lượng hồng ngoại trong phòng tăng cao hoặc giảm mạnh ở một số vị trí. Đầu dò hồng ngoại sẽ xác định mức thay đổi năng lượng hồng ngoại tương ứng với mức năng lượng hồng ngoại do cơ thể con người phát ra khi di chuyển và phát ra tín hiệu cảnh báo. Thông thường, các đầu dò hồng ngoại này được thiết kế có góc nhìn và tầm phủ nhất định tương ứng với nhu cầu bảo vệ cho từng khu vực có kiến trúc khác nhau. Đầu dò hồng ngoại thụ động phù hợp khi sử dụng đề bảo vệ các vùng không gian rộng và không có người hoạt động trong khu vực như phòng khách, phòng trưng bày sản phẩm … vào thời điểm ban đêm. Một nhược điểm của loại đầu dò này là tình trạng báo động giả khi bị ảnh hưởng bởi một nguồn hồng ngoại lớn ví dụ như vật nuôi, các nguồn phát nhiệt lớn như lò sưởi, bếp nấu ăn … Để hạn chế tín hiệu cảnh báo giả và để đầu dò hoạt động chính xác hơn, các nhà sản xuất đã tìm cách tích hợp kỹ thuật hồng ngoại với một kỹ thuật dò chuyển động khác như kỹ thuật vi ba, siêu thanh hoặc ra-da vào cùng một đầu dò. Các loại đầu dò thế hệ mới này chỉ kích hoạt tín hiệu cảnh báo khi thiết bị 5 dò hồng ngoại và thiết bị dò chuyển động của đầu dò cùng lúc dò được vật thể chuyển động trong vùng giám sát có đặc tính của cơ thể người. Để lựa chọn đầu dò hồng ngoại phù hợp, cần xác định rõ một số điểm sau đây: Chọn đầu dò có vùng phủ phù hợp với kiến trúc của khu vực cần bảo vệ. Tránh lắp đặt đầu dò ở các vị trí có ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp vào đầu dò. Không lắp đặt đầu dò hướng trực tiếp vào nguồn phát nhiệt lớn, ví dụ như bếp nấu ăn, hoặc hướng ra các cửa sổ, cửa ra vào bằng kính. Chỉ sử dụng đầu dò hồng ngoại dùng cho môi trường ngoài trời khi cần giám sát các khu vực hành lang. Nếu sử dụng loại đầu dò có chức năng bỏ qua sự di chuyển của vật nuôi trong nhà, cần xem rõ khuyến cáo của nhà sản xuất và kiểm tra xem chức năng này của đầu dò đã đạt được các tiêu chuẩn chưa. Nếu đòi hỏi tính an ninh cao và hạn chế tín hiệu cảnh báo giả, cần lựa chọn đầu dò có tích hợp kỹ thuật dò chuyển động khác như siêu thanh hay vi ba. 1.3.2. Hệ thống cảnh báo trộm theo khu vực 1.3.3. Giải pháp sử dụng tin nhắn SMS để chống trộm Thiết bị báo động không dây cho phép chúng ta có thể đi ra ngoài mà không cần phải lo sợ khi có trộm đột nhập vào nhà. Giải pháp thông minh này có thể phát hiện kẻ trộm bằng các cảm biến mở cửa, cảm biến chuyển động khi kẻ trộm đột nhập. Sử dụng cảm biến mở cửa (cửa chính hay cửa sổ) khi được mở và chuyển động khi có người xâm nhập qua bộ cảm biến hồng ngoại. Hệ thống này kết hợp giữa phần cứng và phần mềm. Khi có người xâm nhập sẻ phát ra tín hiệu báo động bằng còi hú để hù dọa kẻ xâm nhập và gây chú ý cho người xung quanh đồng thời sẽ gởi tin nhắn đến người sử dụng để báo cho người thân hoặc công an gần nhất có thể dễ dàng phát hiện được kẻ trộm và giúp người sử dụng có thể yên tâm. 6 Hình 1.12 Mô hình thiết bị chống trộm SMS 1.4. Ứng dụng kết hợp hệ thống an ninh và giám sát a, khái niệm: - Khái niệm nhận dạng: nhận dạng là một khái niệm rộng cho phép xác định một người, một thực thể dưới nhiều khía cạnh khác nhau. Ví dụ như có thể nhận dạng được khuôn mặt của một người, nhận dạng giọng nói của một người. Ở đây ta quan tâm một khía cạnh nhỏ của nhận dạng đó là việc nhận dạng 1 hành động đột nhập trái phép thông qua việc phân tích, so sánh hình ảnh và âm thanh. - Khái niệm giám sát: là việc quan sát, theo dõi liên tục một khu vực cần bảo vệ, từ đó phát hiện, nhận dạng các hành động sâm phạm đột nhập trái phép. Từ đó làm cơ sở để thực hiện các hình bảo vệ an ninh phù hợp. - Cảnh báo an ninh: Hệ thống cảm biến tự động phát hiện sự đột nhập an ninh trái phép và các thiết bị báo động khi có sự đột nhập. b, Xây dựng ứng dụng Trong nhiều bài toán thiết kế, dung lượng của các liên kết thường là không biết trước và cần phải tính. Khi bài toán thiết kế mạng đặt ra là phải xác định các luồng nhu cầu và dung lượng liên kết cần thiết để đảm bảo truyền được khối lượng nhu cầu đã cho, thì ta thường gọi đó là bài toán định cỡ (dimensioning). 7 Với qui ước đường ngắn nhất là đường có giá nhỏ nhất, qui tắc đường đi ngắn nhất có thể được ứng dụng để tìm nghiệm tối ưu cho bài toán định cỡ. 1.5. Kết luận chương Sau khi đã tìm hiểu các sơ đồ của hệ thống giám sát camera điển hình như trên, chúng ta thấy rằng các hệ thống này đều không có sự cảnh báo tức thời về các khu vực quan sát khi xảy ra sự cố và chưa tận dụng được hết hạ tầng mạng viễn thông để truyền dẫn các hình ảnh video, điều này gây một số hạn chế trong việc giám sát. Chương 2 chúng ta sẽ xem xét đề xuất xây dựng hệ thống Video giám sát với các tính năng dựa trên hạ tầng mạng 3G, xử lý thuần Java với các dữ liệu Video để tạo hiệu quả cao trong việc giám sát, xử lý hình ảnh và thay đổi các ứng dụng tiện ích. Chương 2- XỬ LÝ THUẦN JAVA TRONG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VIDEO 2.1. Giới thiệu chương 2.2. Giới thiệu Ngôn ngữ lập trình Java 2.2.1. Giới thiệu chung Hình 2.1 Các bước phát triển một ứng dụng Java 2.2.2. Một số điểm nổi bật của Java so với các ngôn ngữ lập trình khác Cụ thể một số đặc điểm nổi bật của ngôn ngự lập trình Java so với các ngôn ngữ lập trình khác: - Đơn giản (simple) 8 - Hướng đối tượng (Object - oriented) - Độc lập với cấu trúc (architecture neutral). - Mạnh mẽ (robust) - An toàn (secure) - Di động (portable. - Đa luồng (multithreaded) - Động(dynamic) - Network-savvy - Có thể thông dịch(interpreted) 2.3. Giới thiệu Bộ xử lý thuần Java aJ-200 2.3.1. Bộ xử lý thuần Java aJ-200 2.3.1 Hình 2.2 Chip aJ-200 Chip aJ-200 (Java Multimedia NetWorking Processor) được xây dựng trên nền tảng Java SOCs, để tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển sản phẩm nhanh chóng aJile cung cấp cho aJ-200 các mô-đun hoàn chỉnh để nhúng Java vào các thiết bị nhỏ. Dựa trên nền tảng về chip Java cơ bản, dòng chip aJ-200 luôn thực hiện các tác vụ, đồng bộ hóa các đối tượng, lập trình và xử lí ngắt một cách nhanh chóng. Chip aJ-200 rất thích hợp để sản xuất các thiết bị động thông minh, các thiết bị không dây, điều khiển công nghiệp, cảm biến không dây từ xa và các thiết bị truyền thông ô tô qua Internet. [...]... vi xử lý aj-200 Từ phân tích lợi thế của ngôn ngữ bậc cao Java và đặc điểm của bộ vi xử lý aj-200, chúng ta xây dựng ứng dụng sử dụng ngôn ngữ Java chạy trên vi xử lý aj-200 Việc phát triển sản phẩm bằng lựa chọn này cho phép chúng ta có một số lợi thế sau: - Sử dụng ngôn ngữ bậc cao Java để phát triển ứng dụng trên nền ứng dụng nhúng (đa phần hiện nay thường dùng ngôn ngữ bậc thấp trong các ứng dụng. .. tiêu nghiên cứu chính đã đề ra trong đề cương và xây dựng được mô hình thử nghiệm hệ thống giám sát Video thông minh nhằm minh chứng cho việc xử lý thuần Java trong xử lý Video Các nội dung chính đã đạt được trong luận văn bao gồm: - Làm chủ được công nghệ xử lý thuần Java trong các thiết bị đầu cuối thông minh kết nối đến mạng di động thế hệ sau, đặc biệt là việc xử lý ảnh và kết nối đến các thiết... dàng Hệ thống giám sát video có thể được lắp đặt trong căn hộ, văn phòng, cửa hàng, các ngôi nhà di động, container, tàu / thuyền… - Bộ xử lý trung tâm cho thiết bị giám sát Video thông minh sẽ tận dụng các thể mạnh của Bộ xử lý thuần Java aJ 200 để làm nền tảng xử lý, đặc biệt trong xử lý dữ liệu Video và truyền dẫn dữ liệu này đến Server Google App Đối với hệ thống giám sát video yêu cầu người dùng... Kiến trúc tổng quan Bộ xử lý Java Bộ xử lý Java của aJile là thế hệ thứ ba của aJile về nguồn mức thấp, bộ xử lý thực thi trực tiếp cho platform Java, “bộ xử lý Java Nó được nâng lên với MAC dấu phẩy tĩnh 32 bit, 32 KB RAM, giao diện AHB và APB Hình 2.3 Sơ đồ khối bộ xử lý Java [11] JEMCore-II thực hiện trực tiếp các tập lệnh bytecode của Java Virtual Machine (JVM), các hệ thống Java thời gian thực cơ... loại nguồn phổ dụng như mô tả Khối xử lý trung tâm: Bao gồm bộ xử lý Java thuần Java nhằm xử lý các tác vụ về mã hóa giải mã video cũng như các kết nối truyền dẫn đến server Khối giao tiếp USB: Khối kết nối Ethernet 3.2.1 Module nguồn cung cấp a Yêu cầu thiết kế khối b Mạch nguyên lý Hình 3.2 Mạch xử lý nguồn vào 19 Nguồn ngoài được đưa tới mạch thông qua jack CON2 và được đưa qua mạch xử lý chống ngược... hình hệ thống giám sát video dựa trên bộ xử lý thuần java 2.4.1 Giới thiệu Dựa trên các mô hình giám sát Video đã trình bày ở chương 1, trong phần cuối chương này, dựa trên các tính năng của Bộ xử lý thuần Java chúng ta sẽ xây dựng các chức năng của hệ thống xử lý thuần Java cho Mô hình hệ thống giám sát video thông minh với hạt nhân là một thiết bị giám sát Video thông minh đảm bảo các yếu tố sau:... kiện cảnh báo: Ý tưởng thực hiện: Sử dụng hai luồng xử lý chạy song song, luồng thứ nhất xử lý sự kiện NoiseEvent, luồng thứ hai xử lý quá trình capture hình ảnh Luồng 1 Luồng 2 Sensor (Camera) Noise Envent Memory (Buffer) Process (Noise Event) Timer 10s Tạo khung mới phát lại video vừa thu được 23 Hình 3.10 Luồng xử lý sự kiện và xử lý hình ảnh trong hệ thống giám sát video 3.4 Các Giao diện hệ thống... biệt là giao thức Xmpp và các phương thức truy cập Google App cũng như ứng dụng được xử lý thuần Java trong các kết nối này - Xây dựng được ứng dụng giám sát Video thông minh có khả năng bắt sự kiện cảnh báo và truyền hình ảnh, video tức thời đến smartphone thông qua mạng 3G đạt kết quả khả quan Làm chủ cả khả năng thiết kế phần cứng và phần mềm Đây là một luận văn kết hợp cả viễn thông, công nghệ thông... Video thông minh aJ-PTIT có các khối chức năng như sau: - Bộ xử lý trung tâm với hạt nhân là Bộ xử lý Java: Làm nhiệm vụ xử lý các sự kiện và bắt (capture) các hình ảnh, Video về sự kiện cảnh báo và thực hiện streaming Video, đồng thời kết nối tới Media Gateway và Google App - Khối xử lý tín hiệu DSP: Xử lý thuật toán về tiếng động và hình ảnh để bắt sự kiện khi có cảnh báo - Module kết nối Ethernet:... Mạch nguyên lý Hình 3.5 Mạch nguyên lý khối Ethernet và USB 3.2.3 Module Camera 3.2.4 Module Modem – COM 3.2.5 Module bộ xử lý trung tâm 3.3 Thiết kế phần mềm thiết bị aJ-PTIT 3.3.1 Phần mềm thực thi smart phone (client) + Phần mềm aJ-PTIT thiết kế trên hệ điều hành android sẽ xử lý công việc này, với ý tưởng sử dùng các luồng xử lý các công việc, thỏa thuận port, giao thức sử dụng để truyền, nhận bản . 3G, xử lý thuần Java với các dữ liệu Video để tạo hiệu quả cao trong việc giám sát, xử lý hình ảnh và thay đổi các ứng dụng tiện ích. Chương 2- XỬ LÝ THUẦN JAVA TRONG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VIDEO. ngữ Java và bộ xử lý thuần Java trong việc xử lý các dữ liệu video. Trên cơ sở đó chúng ta sẽ xây dựng mô hình hệ thống giám sát Video thông minh, trong đó cấu hình thiết bị giám sát Video. hệ thống giám sát video thông minh dựa trên hạ tầng di dộng 3G với bộ xử lý trung tâm thuần Java. Chương 2: Xử lý thuần Java trong hệ thống giám sát Video thông minh. Trong chương này chúng