Thiết kế thi công hệ thống cửa bảo mật và camera giám sát cho hộ gia đình (Phan Viết Tùng)
14 thg 3, 2024 | 16:07

Thiết kế thi công hệ thống cửa bảo mật và camera giám sát cho hộ gia đình (Phan Viết Tùng)



Thiết kế thi công hệ thống cửa bảo mật và camera giám sát cho hộ gia đình (Phan Viết Tùng).



NỘI DUNG:




Chương 1. TỔNG QUAN................................................................................................................... 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................................. 1
1.2 MỤC TIÊU...................................................................................................................................... 2
1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN.......................................................................................................... 2
1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI....................................................................................................................... 3
1.5 BỐ CỤC.......................................................................................................................................... 3
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................................................... 5
2.1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH.............................................................................................. 5
2.1.1 Giới thiệu về thuật toán xử lý ảnh [1].................................................................... 5
2.1.2 Các bước cơ bản trong xử lý ảnh........................................................................... 6
2.1.3 Hệ Không Gian Màu RGB............................................................................................. 7
2.1.4 Mức xám (Gray level)...................................................................................................... 9
2.1.5 Nhị phân hóa ảnh.............................................................................................................. 9
2.1.6 Chuyển ảnh màu RGB thành ảnh mức xám Gray level [4]......................10
2.1.7 Bộ lọc ảnh........................................................................................................................... 11
2.2 PHƯƠNG PHÁP NHẬN DIỆN KHUÔN MẶT ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN





PHÁT HIỆN ĐỐI TƯỢNG HAAR CASCADE...................................................................... 14
2.2.1 Các đặc trưng Haar – like........................................................................................... 15
2.2.2 Thuật tốn Adaboost.................................................................................................... 17
2.2.3 Mơ hình phân tầng Cascade..................................................................................... 18
viii


2.3 PHƯƠNG PHÁP NHẬN DIỆN VÂN TAY....................................................................... 19
2.4 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH...................................................................................................... 20
2.4.1 Ngơn ngữ Python........................................................................................................... 20
2.4.2 Thư viện OpenCV........................................................................................................... 21
2.5 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG................................................................................................... 22
2.5.1 Raspberry Pi 3 Model B............................................................................................... 22
a. Giới thiệu tổng quan..................................................................................................... 22
b. Cấu tạo phần cứng của kit Raspberry Pi 3....................................................... 23
c. Hệ điều hành của kit Raspberry Pi 3.................................................................... 25
2.5.2 Module RFID MFRC522................................................................................................ 27
2.5.3 USB Camera Logitech C270...................................................................................... 30
2.5.4 Module Cảm biến nhận dạng vân tay R305 Fingerprint Sensor ............31
a. Các đặc tính....................................................................................................................... 32
b. Sơ đồ chân......................................................................................................................... 32
c. Thông số kỹ thuật........................................................................................................... 33
2.5.5 Module GSM GPRS Sim800L.................................................................................... 34
2.5.6 Màn hình hiển thị............................................................................................................ 35
a. LCD20X4.............................................................................................................................. 35
b. Module LCD I2C............................................................................................................... 38
c. Kết nối LCD20X4 với Module LCD I2C................................................................ 38
2.5.7 Mạch Chuyển USB UART CP2102......................................................................... 39
2.5.8 Các linh kiện khác.......................................................................................................... 40
2.6 TỔNG QUAN VỀ CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU................................................. 40





2.6.1 Chuẩn giao tiếp I2C....................................................................................................... 40
2.6.2 Chuẩn giao tiếp UART.................................................................................................. 41
Chương 3. TÍNH TỐN THIẾT KẾ.............................................................................................. 49
3.1 GIỚI THIỆU................................................................................................................................. 49
3.2 SƠ ĐỒ KHỐI.............................................................................................................................. 49
3.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH............................................................................................ 50
3.3.1 Khối điều khiển trung tâm......................................................................................... 50
3.3.2 Khối thu tín hiệu hình ảnh......................................................................................... 52
3.3.3 Khối RFID, Cảm biến vân tay.................................................................................... 53
ix


a. Sơ đồ kết nối Module RFID MFRC522 với Raspberry Pi 3....................... 53
b. Sơ đồ kết nối Module Cảm biến nhận dạng vân tay R305 Fingerprint Sensor với

Raspberry Pi 3....................................................................................................................... 55
3.3.4 Khối Module Sim............................................................................................................. 55
3.3.5 Khối điều khiển đóng mở cửa................................................................................. 56
3.3.6 Khối hiển thị...................................................................................................................... 61
3.3.7 Khối nút nhấn................................................................................................................... 62
3.3.8 Khối cảnh báo................................................................................................................... 63
3.3.9

Khối Wed Localhost.................................................................................................. 65

a. JavaScript [14].................................................................................................................. 65
b. HTML [15]............................................................................................................................ 66
c. CSS [16]................................................................................................................................ 67
3.4.10 Khối nguồn...................................................................................................................... 68
a. Nguồn cho khối điều khiển trung tâm Raspberry Pi 3................................ 69

b. Nguồn cho khối Module Sim.................................................................................... 72
3.4.11 Sơ đồ nguyên lý tồn mạch.................................................................................... 73
Chương 4. THI CƠNG HỆ THỐNG............................................................................................. 74
4.1 GIỚI THIỆU................................................................................................................................. 74
4.2 THI CƠNG HỆ THỐNG.......................................................................................................... 74
4.2.1. Thi cơng board mạch.................................................................................................. 74
a. Thiết kế sơ đồ mạch in................................................................................................ 76
b. Thi cơng và lắp ráp........................................................................................................ 76
4.2.2. Đóng gói và thi cơng mơ hình................................................................................ 77
a. Đóng gói Board vào hệ thống.................................................................................. 77
b. Bố trí các ngoại vị trên hệ thống và mơ hình cửa......................................... 78
c. Thiết kế buồng sáng...................................................................................................... 79
4.3 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG........................................................................................................ 80
4.3.1 Lưu đồ giải thuật............................................................................................................. 82
a. Lưu đồ chương trình chính....................................................................................... 82
b. Lưu đồ chương trình qt thẻ RFID và vân tay............................................. 84
c. Lưu đồ chương trình con nhận diện khn mặt........................................... 85
d. Lưu đồ chương trình con thêm vân tay và thẻ mới..................................... 86
x


e. Lưu đồ chương trình con xóa thơng tin thẻ và vân tay............................. 87
f. Lưu đồ giải thuật phát hiện chuyển động trong nhà .................................... 88
g. Lưu đồ giải thuật nhận diện khn mặt............................................................. 89
4.3.2 Phần mềm lập trình cho hệ thống......................................................................... 90
4.3.3 Chụp ảnh và tranning để nhận diện khuôn mặt............................................. 92
4.3.4 Tập dữ liệu dung để huấn luyện nhận dạng khn mặt ...........................98
4.4 LẬP TRÌNH WEB LOCALHOST........................................................................................ 99
4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG – THAO TÁC...................................... 101
Chương 5. KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ............................................................. 122





5.1 KẾT QUẢ TỔNG QUAN..................................................................................................... 122
5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC......................................................................................................... 122
5.2.1 Kết quả mơ hình hệ thống thực tế...................................................................... 123
5.2.2 Kết quả thiết kế Web Localhost............................................................................ 123
5.2.3 Kết quả nhận dạng khuôn mặt.............................................................................. 124
a. Kết quả nhận diện trên máy tính.......................................................................... 124
b. Kết quả nhận diện thực tế....................................................................................... 125
5.2.4 Kết quả thực tế với chế độ RFID + Vân tay.................................................... 127
5.2.5 Kết quả phát hiện chuyển động của Camera giám sát trong ngôi nhà
............................................................................................................................................................ 127

5.3 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ.................................................................................................... 129
5.3.1 Nhận xét............................................................................................................................ 129
5.3.2 Đánh giá kết quả........................................................................................................... 129
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN........................................................... 130
6.1 KẾT LUẬN................................................................................................................................ 130
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN......................................................................................................... 131
TÀI LIỆU THAM KHẢO



LƯU Ý:

Tài liệu được chia sẻ bởi CTV EBOOKBKMT "Mân Trần Lê" chỉ được dùng phục vụ mục đích học tập và nghiên cứu.







Thiết kế thi công hệ thống cửa bảo mật và camera giám sát cho hộ gia đình (Phan Viết Tùng).



NỘI DUNG:




Chương 1. TỔNG QUAN................................................................................................................... 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................................. 1
1.2 MỤC TIÊU...................................................................................................................................... 2
1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN.......................................................................................................... 2
1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI....................................................................................................................... 3
1.5 BỐ CỤC.......................................................................................................................................... 3
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................................................... 5
2.1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH.............................................................................................. 5
2.1.1 Giới thiệu về thuật toán xử lý ảnh [1].................................................................... 5
2.1.2 Các bước cơ bản trong xử lý ảnh........................................................................... 6
2.1.3 Hệ Không Gian Màu RGB............................................................................................. 7
2.1.4 Mức xám (Gray level)...................................................................................................... 9
2.1.5 Nhị phân hóa ảnh.............................................................................................................. 9
2.1.6 Chuyển ảnh màu RGB thành ảnh mức xám Gray level [4]......................10
2.1.7 Bộ lọc ảnh........................................................................................................................... 11
2.2 PHƯƠNG PHÁP NHẬN DIỆN KHUÔN MẶT ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN





PHÁT HIỆN ĐỐI TƯỢNG HAAR CASCADE...................................................................... 14
2.2.1 Các đặc trưng Haar – like........................................................................................... 15
2.2.2 Thuật tốn Adaboost.................................................................................................... 17
2.2.3 Mơ hình phân tầng Cascade..................................................................................... 18
viii


2.3 PHƯƠNG PHÁP NHẬN DIỆN VÂN TAY....................................................................... 19
2.4 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH...................................................................................................... 20
2.4.1 Ngơn ngữ Python........................................................................................................... 20
2.4.2 Thư viện OpenCV........................................................................................................... 21
2.5 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG................................................................................................... 22
2.5.1 Raspberry Pi 3 Model B............................................................................................... 22
a. Giới thiệu tổng quan..................................................................................................... 22
b. Cấu tạo phần cứng của kit Raspberry Pi 3....................................................... 23
c. Hệ điều hành của kit Raspberry Pi 3.................................................................... 25
2.5.2 Module RFID MFRC522................................................................................................ 27
2.5.3 USB Camera Logitech C270...................................................................................... 30
2.5.4 Module Cảm biến nhận dạng vân tay R305 Fingerprint Sensor ............31
a. Các đặc tính....................................................................................................................... 32
b. Sơ đồ chân......................................................................................................................... 32
c. Thông số kỹ thuật........................................................................................................... 33
2.5.5 Module GSM GPRS Sim800L.................................................................................... 34
2.5.6 Màn hình hiển thị............................................................................................................ 35
a. LCD20X4.............................................................................................................................. 35
b. Module LCD I2C............................................................................................................... 38
c. Kết nối LCD20X4 với Module LCD I2C................................................................ 38
2.5.7 Mạch Chuyển USB UART CP2102......................................................................... 39
2.5.8 Các linh kiện khác.......................................................................................................... 40
2.6 TỔNG QUAN VỀ CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU................................................. 40





2.6.1 Chuẩn giao tiếp I2C....................................................................................................... 40
2.6.2 Chuẩn giao tiếp UART.................................................................................................. 41
Chương 3. TÍNH TỐN THIẾT KẾ.............................................................................................. 49
3.1 GIỚI THIỆU................................................................................................................................. 49
3.2 SƠ ĐỒ KHỐI.............................................................................................................................. 49
3.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH............................................................................................ 50
3.3.1 Khối điều khiển trung tâm......................................................................................... 50
3.3.2 Khối thu tín hiệu hình ảnh......................................................................................... 52
3.3.3 Khối RFID, Cảm biến vân tay.................................................................................... 53
ix


a. Sơ đồ kết nối Module RFID MFRC522 với Raspberry Pi 3....................... 53
b. Sơ đồ kết nối Module Cảm biến nhận dạng vân tay R305 Fingerprint Sensor với

Raspberry Pi 3....................................................................................................................... 55
3.3.4 Khối Module Sim............................................................................................................. 55
3.3.5 Khối điều khiển đóng mở cửa................................................................................. 56
3.3.6 Khối hiển thị...................................................................................................................... 61
3.3.7 Khối nút nhấn................................................................................................................... 62
3.3.8 Khối cảnh báo................................................................................................................... 63
3.3.9

Khối Wed Localhost.................................................................................................. 65

a. JavaScript [14].................................................................................................................. 65
b. HTML [15]............................................................................................................................ 66
c. CSS [16]................................................................................................................................ 67
3.4.10 Khối nguồn...................................................................................................................... 68
a. Nguồn cho khối điều khiển trung tâm Raspberry Pi 3................................ 69

b. Nguồn cho khối Module Sim.................................................................................... 72
3.4.11 Sơ đồ nguyên lý tồn mạch.................................................................................... 73
Chương 4. THI CƠNG HỆ THỐNG............................................................................................. 74
4.1 GIỚI THIỆU................................................................................................................................. 74
4.2 THI CƠNG HỆ THỐNG.......................................................................................................... 74
4.2.1. Thi cơng board mạch.................................................................................................. 74
a. Thiết kế sơ đồ mạch in................................................................................................ 76
b. Thi cơng và lắp ráp........................................................................................................ 76
4.2.2. Đóng gói và thi cơng mơ hình................................................................................ 77
a. Đóng gói Board vào hệ thống.................................................................................. 77
b. Bố trí các ngoại vị trên hệ thống và mơ hình cửa......................................... 78
c. Thiết kế buồng sáng...................................................................................................... 79
4.3 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG........................................................................................................ 80
4.3.1 Lưu đồ giải thuật............................................................................................................. 82
a. Lưu đồ chương trình chính....................................................................................... 82
b. Lưu đồ chương trình qt thẻ RFID và vân tay............................................. 84
c. Lưu đồ chương trình con nhận diện khn mặt........................................... 85
d. Lưu đồ chương trình con thêm vân tay và thẻ mới..................................... 86
x


e. Lưu đồ chương trình con xóa thơng tin thẻ và vân tay............................. 87
f. Lưu đồ giải thuật phát hiện chuyển động trong nhà .................................... 88
g. Lưu đồ giải thuật nhận diện khn mặt............................................................. 89
4.3.2 Phần mềm lập trình cho hệ thống......................................................................... 90
4.3.3 Chụp ảnh và tranning để nhận diện khuôn mặt............................................. 92
4.3.4 Tập dữ liệu dung để huấn luyện nhận dạng khn mặt ...........................98
4.4 LẬP TRÌNH WEB LOCALHOST........................................................................................ 99
4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG – THAO TÁC...................................... 101
Chương 5. KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ............................................................. 122





5.1 KẾT QUẢ TỔNG QUAN..................................................................................................... 122
5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC......................................................................................................... 122
5.2.1 Kết quả mơ hình hệ thống thực tế...................................................................... 123
5.2.2 Kết quả thiết kế Web Localhost............................................................................ 123
5.2.3 Kết quả nhận dạng khuôn mặt.............................................................................. 124
a. Kết quả nhận diện trên máy tính.......................................................................... 124
b. Kết quả nhận diện thực tế....................................................................................... 125
5.2.4 Kết quả thực tế với chế độ RFID + Vân tay.................................................... 127
5.2.5 Kết quả phát hiện chuyển động của Camera giám sát trong ngôi nhà
............................................................................................................................................................ 127

5.3 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ.................................................................................................... 129
5.3.1 Nhận xét............................................................................................................................ 129
5.3.2 Đánh giá kết quả........................................................................................................... 129
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN........................................................... 130
6.1 KẾT LUẬN................................................................................................................................ 130
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN......................................................................................................... 131
TÀI LIỆU THAM KHẢO



LƯU Ý:

Tài liệu được chia sẻ bởi CTV EBOOKBKMT "Mân Trần Lê" chỉ được dùng phục vụ mục đích học tập và nghiên cứu.





M_tả
M_tả

Chuyên mục:

Không có nhận xét nào: