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智慧型自走車保全監控系統. 德明財經科技大學資訊科技系 100 學年度第 六 屆 學生畢業專題. 組 別: 第十組 指導教授: 林偉川 博士 組 長: 陳偉華 (D9719108) 組 員: 羅翊萱 (D9719102) 林彥澄 (D9719117) 惲曉薇 (D9719127) 蕭合君 (D9719157). 報告大綱. 實作功能 實作案例設計 實測數據 充電器實作情形 自走車倒車校正功能 前次提報問題及回答 目前工作情況 未來 結論 參加比賽. 實作功能. 架有 CCD 的自走車 固定路徑 巡邏 遠端監控功能 人臉 偵測 功能
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智慧型自走車保全監控系統 德明財經科技大學資訊科技系100學年度第六屆學生畢業專題 組別:第十組 指導教授:林偉川 博士 組 長:陳偉華(D9719108) 組 員:羅翊萱(D9719102) 林彥澄(D9719117) 惲曉薇(D9719127) 蕭合君(D9719157)
報告大綱 • 實作功能 • 實作案例設計 • 實測數據 • 充電器實作情形 • 自走車倒車校正功能 • 前次提報問題及回答 • 目前工作情況 • 未來 • 結論 • 參加比賽
實作功能 • 架有CCD的自走車固定路徑巡邏 • 遠端監控功能 • 人臉偵測功能 • 警報發佈功能—MSN、 Facebook機器人 • 自走車定位功能(利用航跡推算法及TIBBO) • 自走車充電功能
NorthSTAR圖形化整合開發環境 • 開發控制自走車的程式。 • NorthSTAR是一種圖形化整合開發工具,只要對控制項做簡單的屬性設置,就可以快捷的編寫自走車控制程式。 • NorthSTAR同時還支援C語言模式開發。 • 程式編輯完後,可以透過網路下載到自走車執行。
Dead Reckoning航跡推算法 • 在15世紀末哥倫布利用航跡推算法來探索海洋世界。 • 航跡推算法(Dead Reckoning 簡稱:DR演算法),是一種根據之前走過的路程及方向,利用時間和速度進而推算行進的路線。 • 可用於當偵測不到物件新的數據的情況下,根據先前已知的數據,來推演下一筆數據的演算法。
DR 演算法實測數據 • 經實際測試後得知,DR路徑演算法的誤差狀況如下,自走車的些微偏差,在回充電座充電時,會將誤差值歸零,DR演算法中誤差累積的問題也就隨之解決。
DR 演算法實測數據 小地圖上移動的次數 = (實際場地大小– 自走車轉彎大小) / (每秒移動距離) 小地圖上每次移動距離 = (小地圖畫布大小 /小地圖上移動次數) / 4)
OpenCV技術研討 • OpenCV(Open Source Computer Vision)是由Intel公司所開發出來的Open Source圖形演算法的函式庫(Image ProcessingLibrary)。 • 實現了C/C++語言圖像處理和計算機視覺方面很多通用的程式設計。 • 本畢專用此技術做人臉辨識。
人臉偵測Sobel運算式 • Gx=(Z7+2Z8+Z9)-(Z1+2Z2+Z3)為經水平邊緣濾波器後的水平梯度大小,Gy=(Z3+2Z6+Z9)-(Z1+2Z4+Z7)為經垂直邊緣濾波器後的垂直梯度大小
Android技術介紹 • Android開發平台是由Google發布的,是在Linux上開發的智慧型手機平台。 • Android手機程式,是以JAVA做為開發語言。 • Android手機可用於觀看自走車位置、PTZ-IPCAM畫面及操控自走車。
MSN機器人 • MSN機器人的核心程式為MSNSHARP,此核心為開放式的MSN機器人開發核心。 • MSN機器人程式,是以C#做為開發語言。 • MSN機器人所作的工作為自動回報家中所發生的事件,例如:偵測人臉、系統故障(自走車停擺、PTZ-IPCAM故障),MSN機器人會依據相對的問題自動回報。
Facebook機器人 • Facebook機器人中使用的核心程式為Facebook C# SDK,此核心程式為一開放式的Facebook機器人開發核心。此外,本系統所開發的Facebook機器人程式碼是使用Visual Studio 2010中的C#語言作為開發語言。 • 伺服器不斷偵測來自系統的要求傳送之訊息,並根據各種要求藉由Facebook機器人給予使用者不同的訊息
TIBBO EM1206控制模組 • 在監控場地上嵌入光敏電阻並連接在EM1206上,當自走車經過時,光敏電阻被遮蔽時,會立即透過EM1206中開發的程式,判斷是由哪個光敏電阻感應到的訊號,再回傳至後端伺服器讓使用者更準確知道自走車的位置。
人臉偵測實測數據 • 動態人臉偵測
人臉偵測實測數據 • PTZ-IPCAM靜態人臉偵測
人臉偵測實測數據 • PTZ-IPCAM人臉偵測 • CCD人臉偵測
充電器實作情形 電池電量80%以下快充,達到80%後以小電流充電。 Q:自走車巡邏完回充電座後,在下次巡邏前 電池能回復到原來電量嗎? 解決方法: 自走車巡邏一次的耗能:31.5525× 33.2 = 1047.543J(焦耳) 充電器產生的能量:8.4V × 0.56A × 60 × 60 = 16934.4J(焦耳) 充電的能量 =16934.4 J>巡邏的耗能 =1047.543J A:充電能量大於消耗能量,所以不會沒電。
自走車倒車校正功能 • 當車子回充電座時,利用左右兩側的紅外線感測器,判斷後方是否有遮蔽物;有遮蔽物則進行軌道校正,無遮蔽物則直線倒退至充電座。 • 校正方式: • 左邊紅外線偵測到遮蔽物 = 左轉前進 → 倒退 右邊紅外線偵測到遮蔽物 = 右轉前進 → 倒退
前次提報問題及回答 自走車行徑路線固定,也同樣有死角產生,充電時也無法進行監視。充電時不斷電,CCD還是繼續拍攝 充滿電所需時間多久。75600 J ÷ 16934.4J = 4.46 (小時) 動態下,人臉辨識之成功率? 92.05% 可否很容易的設定行走路徑。未來設計讓使用者利用記事本,就可變更自走車巡邏的路徑 自走車行走定位的誤差累計在自動充電時會歸零,是否代表必須短時間內就必須回去充電,否則誤差累積就會影響導航?完成一次巡邏就回充電器,進而將誤差歸零 人臉偵測與人臉辨識是完全不一樣的工作,建議必須弄清楚。本畢專為人臉偵測的功能 人臉動態辨識(展示時要完成)。實測數據 2部車?目前畢專只用一台車展示,未來將改進為兩台車
目前工作情形 • 近端監控程式(已完成) • PTZ-IPCAM自動全場地監控(已完成) • MSN機器人回傳訊息並將訊息存入資料庫 • (已完成) • 透過網頁觀看家中影像(已完成) • MSN機器人自動刪除較早的歷史訊息(已完成) • 遠端觀看家中影像(已完成) • 手機傳送訊息至伺服器端 (已完成)
目前工作情形 • 伺服器端自動人臉辨識(已完成) • DR推算自走車路徑並顯示在場地圖上(已完成) • 透過網頁控制PTZ-IPCAM轉動鏡頭(已完成) • 手機滑動螢幕操控功能(已完成) • 控制自走車(已完成) • 自走車CCD影像串流導入(已完成) • 充電器模組(已完成)
結論 • 本畢專做到以下功能: • 自動偵測,主動回報 • 有異常狀況立即通知使用者 • 減少人力資源的消耗 • 降低監視死角造成的風險 • 利用DR演算法推估自走車位置 • 隨時隨地查看家中環境
未來展望 • 自走車:改進自走車倒車校正功能 • 手機:可連結到自走車上的無線網路 • 人臉偵測:增加事件偵測 • Tibbo與DR:把TIBBO結合MYSQL,利用 DR 抓取MYSQL 資料配合小地圖顯示位置
參加比賽 • 目前: • 中華電信創意應用大賽 • 第一屆中華科大太谷盃 • iCube 2011 研討會論文 • 第二屆資旺盃 • 第九屆育秀盃