Đồ án xây DỰNG hệ THỐNG GIÁM sát và điều KHIỂN NHÀ THÔNG MINH NHẬN DIỆN và đi

EmcũngxinbàytởlòngbiếtơnsâusắctớicácthầycôgiáotrongkhoaCông nghệthôngtin–Trường ĐạihọcCôngnghệ- ĐạihọcQuốcgiaHàNội.Cácthầycôđãluônnhiệttìnhdạydỗvàtạođiềukiệnchochúngemhọctậpvànghiêncứutr

ĐẠIHỌCQUỐCGIAHÀNỘITRƯỜ NGĐẠIHỌCCÔNGNGHỆ

HÀNỘI-2009

ĐẠIHỌCQUỐCGIAHÀNỘITRƯỜ NGĐẠIHỌCCÔNGNGHỆ

Supervisor:NguyễnViệtHà,Dr.EngC o

-s u p e r v i -s o r : VũQuangDũng,Ma-ster

HANOI-2009

LỜICẢMƠN

Lờiđ ầ u t i ê n emxinđ ư ợ c g ử i lờicảmơ n tớithầygiáoT S NguyễnViệtHàvàThSVũQuangDũng,haithầyđãtậntìnhgiúpđỡvàchỉbảochoemt r o n g suốtthờigianlàmkhóaluậnvừaqua

EmcũngxinbàytởlòngbiếtơnsâusắctớicácthầycôgiáotrongkhoaCông nghệthôngtin–Trường ĐạihọcCôngnghệ-

ĐạihọcQuốcgiaHàNội.Cácthầycôđãluônnhiệttìnhdạydỗvàtạođiềukiệnchochúngemhọctậpvànghiêncứutrongs u ốtnhữngnămhọcđạihọc

TôicũngxingửilờicảmơnđếncácbạnsinhviêntrongtậpthểlớpK 5 0 C A vàlớpCN P

M , cácbạ n t r o n g phòngthínghiệmToshibađặcbiệtlàcácb ạntrongnhómn g h i ê n cứuvềxâydựngmôh ìnhnhàt h ô n g minhlàb ạnNguyễnVănHiểnvàb ạnTrầnDuyHưng,đãchotôinhữngýkiếnđónggópgiátrịkhithựchiệnđềtàinày

Cuốicùngtôixingửilờicảmơntớigiađình,nhữngngườiluônởbênđộngviênvàtạođiềukiệnchotôithựchiệntốtkhóaluậnnày

HàNội,ngày20/05/2009

NguyễnĐìnhAnhCương

Nhậndiện vàđiềukhiểntrạngtháivậtthểquaIPcamera

TÓMTẮT

Nhàthôngminhđanglàmộtxuhướngđangpháttriểntrongviệcxâydựngcácc ô n g trìnhnhàở,cáccănhộ,haycáctrungtâmthươngmại.Từlâu,nóđãlàmộtđềtàithuh ú t đượcnhiềus

ự quantâmvànghiêncứuc ủ a cácnhàkhoahọccũngnhưcộngđ ồ n g Vớitiêu chíđó,khóaluậnnàysẽt r ì n h bàyvềcáchxâydựngmôhìnhmộthệt h ốnggiámsátvàđiềukhiểnnhàthôngminhsửdụngPPC(PocketPersonalC o m p u t e r ) Trongđó,đưaramộtcáchnhậndiệnvàxácđịnhvịtrícủacácđồvậtthiếtbịtrongnhàt h ô n g q u a ảnhsốthuđượctừcamera.Đ i ề u nàysẽgiúptăngk h ả nă ng t ư ơ n g t á c vớichúngthôngquacáccôngcụđiềuk h i ể n Ngoàir a , khóaluậncũngs ẽ c u n g cấpmộtcáchtiếpcậnđơngiảntrongviệckếtnốivàđiềukhiểncácthiếtbịtrong

n h à thôngquamộtmáytínhduynhất

Từkhóa:nhàthôngminh,nhậndiệnđốitượngtrongảnhsố.

ABSTRACT

Smarthouseorh o m e automationiso n e oftheupa n d comingtrendind e v e l o p i n gbuildingssuchasresidentialhouses,apartments,andcommercialb u s i n e s s e s Foralongt i m e , itisa t o p i c a t t r a c t i n g muchattentionandresearchofs c i e n c e andthecommunity.Thus,thisbachelorthesiswillshowhowtobuildamodelsystemtomonitorandcontrolthesmarthousewithPPC(PocketPersonalComputer).I n particular,itp r o p o s e s amethodtoidentifyanddeterminethep o s i t i o n s oftheo b j e c t s t h r o u g h a n u m b e r o

fi m a g e s fromt h e c a m e r a Thiswillhelpincreaset h e a b i l i t y toi n t e r a c t withthemthrought h e c o n t r o l devices.I n a d d i t i o n , thet h e s i s alsow i l l provide a simpleapproachtoconnectandcontroldevicesint h e homethrough a s i n g l e computer

Keywords: smarth o u s e , h o m e automation,i d e n t i f y objectsinimages,detecto b

j e c t indigitalimages

LỜICẢMƠN i

TÓMTẮT ii

ABSTRACT iii

MỤCLỤC iv

BẢNGCÁCKÝHIỆUVIẾTTẮT vi

DANHMỤCHÌNHVẼ vii

DANHMỤCBẢNGBIỂU viii

Chương1.Đặtvấnđề 2

1.1 Lýdochọnđềtài 2

1.2 Phạmvinghiêncứuvàhướngtiếpcận 4

1.2.1 Nhậndiệnđốitượngtrongảnhsốthuđượctừcamera 5

1.2.2 Điềukhiểncácthiếtbịtronggiađìnhtừmáytính 5

1.3 Nội dungvàcấutrúckhóaluận 6

Chương2.Cáccơsởlýthuyết 7

2.1 Tínhtoánkhắpnơivàcácứngdụng 7

2.1.1 “Tínhtoánkhắpnơi”làgì? 7

2.1.2 Vịtrícủa“Tínhtoánkhắpnơi” 7

2.2 Tổngquanvềnhàthôngminh 8

2.2.1 Địnhnghĩa nhàthôngminh 8

2.2.2 Cácưuđiểmcủanhàthôngminh 8

2.3 Mộtsốkháiniệmtrongxửlýảnhvàbàitoánnhậndiệnđốitượngtrongảnh92.3.1 KhônggianmàuHSV 9

2.3.2 Cáccáchtiếpcậnbàitoánnhậndiệnđốitượngtrong ảnh 15

2.4 Cácgiaothứcvàmôhìnhkếtnối 16

2.4.1 GiaothứcBluetooth 16

2.4.2 GiaothứcwirelesschuẩnB/G 17

Chương3.Môhìnhhệthốnggiámsátvàđiềukhiểnnhàthôngminh 21

3.1 Bàitoánvàmôhìnhchungcủahệthống 21

3.1.1 Hệthốnggiámsátvàđiềukhiểnnhàthôngminh 21

3.1.2 Môhìnhđềxuất 21

3.2 Cácthànhphầncủahệthốngvàcácgiảipháp 22

3.2.1 Bàitoánnhậndiệnđốitượngtrongảnhsố 22

3.2.2 KếtnốivàtươngtácvớiPPC 28

3.2.3 Điềukhiểncácthiếtbịđiệnđiệntửtừmáytính 31

Chương4.Thựcnghiệmvàchươngtrìnhdemo 32

4.1 Cấutrúccủachươngtrìnhdemo 32

4.2 Cácthànhphầnchínhvàthựcnghiệmtrongchươngtrìnhdemo 33

4.2.1 Môđunnhậnvàxửlýảnhtừcamera 33

4.2.2 MôđunkếtnốivàtươngtácvớiPPC 38

4.2.3 Môđunđiềukhiểncácthiếtbịđiện,điệntửtừmáytính 38

4.3 Mộtsốhìnhảnhvàmôtảvềchươngtrìnhdemo 39

4.4 Kếtquảvàđánhgiá 44

Chương5.Kếtluậnvàhướngpháttriển 45

5.1 Kếtluận 45

5.2 Hướngpháttriểncủađềtài 45

TÀILIỆUTHAMKHẢO 47

Kýhiệu Viếtđầyđủ Giảithích

Tênmộtkhônggianmàucơsởsửdụngtrongmáytính

DANHMỤCHÌNHVẼ

Hình1.1Môhìnhnhàthôngminh 4

Hình2.1:Dảimầuxám 10

Hình2.3:Mặtphẳngmàuứngvớimộtđộsáng 11

Hình2.4:Sựthayđổiđộsángtheotiaphângiác 11

Hình2.5:Mặtphẳngphânbốmàu 12

Hình2.6:Phânbốđộxám 13

Hình2.7:Môtảđộxám 14

Hình2.8:HệmàuHSV 15

Hình2.9:GiaothứcObex 17

Hình2.10:Môhìnhmạngcơsở 19

Hình2.11:MôhìnhmạngAd-hoc 20

Hình3.1:Môhìnhhệthốnggiámsátvàđiềukhiểnnhàthôngminh 21

Hình3.2:Môhinhthuậttoánnhậndiệnđốitượngtrongảnhsố 24

Hình3.3:Mộtmẫukíhiệuđánhdấu 26

Hình3.4:Mộmẫukíhiệuđánhdấukhác 27

Hình4.1:Cáckíhiệusửdụng 33

Hình4.2:Biểuđồphânbốcácmàuđỏ,vàng,xanhrêu,xanhlamtronghệmàuHSV34Hình4.3:M ộtsốvídụvềkếtquảnhậndiện 36

Hình4.4:Mộtsốvídụvềkếtquảnhậndiện 37

Hình4.5:ConsolerServerkhikhởiđộng 40

Hình4.6:Mànhìnhđăngnhập 41

Hình4.7:HìnhảnhđãnhậndiệnđượctáihiệntrênPPC 42

Hình4.8:Bảngđiềukhiểnthiếtbị 43

Hình4.9:ConsolerServerkhinhậnlệnhđiềukhiểntừPPC 43

Hình4.10:Thiếtbịđiềukhiểntrunggian 44

Bảng3.1:BảngsosánhWirelessB/GvàBluetooth 28Bảng4.1:Bảngphânbốmàutậptrung 35Bảng4.2:Kếtquả nhậndiện 37

Khôngchỉmáytính,sựpháttriểnc h ó n g mặtcủacácthiếtbịdiđ ộ n g cầmtayc ũngt á c độngk h ô n g n h ỏ đ ế n đờis

ố n g c ủ a c o n n g ư ờ i N h ữngc h i ế c PDAnh ỏgọn,t h ô

n g minhkhôngchỉgiúpmọingườiliênlạcvớinhaudễdànghơn,mànócòncungcấprấtnhiềunhữngtínhnănghữuíchkhácnhưcácứngdụngvănphòng,giảitrí,khản ă n g kếtnốimạngđểtìmhiểuthôngtin Vớinhữngtínhnăngmạnhmẽấycộngvớigiáthànhvừaphảiđãkhiếpcácthiếtbịnàytrởnênrấtphổbiếnvànhưvậtbấtlythâncủarấtnhiềungười

Sựr a đờicủacácmạngmáytínhmàđiểnh ìnhlài n t e r n

e t làbướccáchmạngt r o n g truyềnthông.Cáccôngn g h ệ m

ạ n g ngàycàngđadạngphongp h ú vớinhữngbướctiếnnhảyvọtnhưmạngtoàncầu,mạngkhôngdây chúnggiúpconngười haycụthểhơnlàgiúpkếtnốicáchệthốngmáytínhriênglẻlạivớinhautạorarasựliênk ếtbềnchặttrongviệctraođổithôngtin

Kinhtếpháttriển,đờisốngđượcnângcao,nhucầucủacongngườivềmộtcuộcs ốngthoảimái,antoàn,tiệnnghilàđiềutấtyếu.Chínhvìvậy,ýtưởng vềnhàthôngminh(SmartHomes,SmartHouses,hayHomeAutomation )đãrađờinhưlàýtưởngvềm ộ t ngôinhàthânthiệnvớicácthiếtbịvậnhànhmộtcáchtựđộngtheoý muốnhaytrangtháicủachủnhân

Ýt ưởngt r ênlàmộtý tưởngthựcsựk h ả t h i vàđemlạin

h i ề u lợiíchc h o conn g ư ờ i vànóđãđượcrấtnhiềucácnhàkhoahọc,cáctổchứctrongvàngoàinướcquantâmpháttriển.Nhàthôngminhlàmộtýtưởngtươngđốirộng,nócóthểbảogồmtừnhữngthiếtbịđiềukhiểnđơngiảnnhưđiềukhiểntivi

vàgiámsát,điềukhiểnhệthốngâmthanhgiảitrítronggiađínhhaycáchệthốngtựđộngchămsócvườncây Vàcácthànhphầnđểtriểnkhainhữngkĩthuậtnàycómộts ốloạinhưsau:cácthiếtbịđiềukhiểnbằngphầncứng(hardwarecontroller),cácphầnmềmđiềukhiển(softwarecontroller),cácthiếtbịcảmứng(sensors).Việckếtnốicácthànhphầnnàycũngsửdụngrấtnhiềuloạimôitrươngtruyềndânđadạngnhư:códây(cápquang,cápmạng,đườngdâyđiện )haykhôngdây(cácloạisóngradiobaogồmwi-fi,GPRS,bluetooth, ;tínhiệuhồngngoại )

Vớicáccôngn g h ệ vàcáchthứcápdụngdựatrênn h ữngc ô n g nghệtrênđãcómộtsốc ô n

g ty,tổc h ứ c đưara hệthốngnhàthôngminhhaycáct hi ếtbịthànhphầnt r o n g nhàthôngminh.T r o n g đócónhữngcông tytriểnk h a i những sảnphẩmthôngminhmangtínhthươngmạichotừngcôngviệctronggiađình,côngsở.Ngoàiracũngcómộtsốdựánnghiêncứuc ủ a cộngđồngmànguồnmởvềđềtàinàynhưdựánHCS-

HomeControlSystem[5],đư ợc p h á t triểntừnăm2004đ ế n n ă m 2007,dựánnàyxâydựngmộthệthốngđiềukhiểncảnnhàdựatrênm ộtmạngcáct h i ế t bịvớinhữngnốtthôngminhvàmộtthiếtbịđiềukhiểnchủ.NNócóthểđiềukhiểncácthiếtbịsốcũngnhưcácthiếtbịtươngtự.Mộtcáchđơngiản,kiếntrúccủanógồmmộtbộxửlýtrungtâmk ế t nốivớicácmôđunc hứ c năng(sẽlàcácthiếtbịcầnđiềuk h i ể n ) t h ô n g quamộtmạng.Việcđiềukhiểncácmôđunđượcthựchiệnbởibộxửlýtrung t â m Đặcđiểmchínhcủahệthốngnàylàđaphầnđượcthựchiệnbởiphầncứng(cácm ạnh,bộvixửlý ).Mộtdựánkháccũngđangđượcpháttriểnhiệntạil àO p e n R e m o t e[6],thànhp h ầnchínhcủagiảiphápnàylàmộtg ó i cácsảnphầmp h ầ n mềmvàphầncứngbaogồm:mộtphầnmềmgiaodiệnđượcpháttriểntrêncácthiếtbịcómànhìnhcảmứ n g (hiệntạiđangtậptrungvàomànhìnhcảmứngcủadòngđiệnt h o ạiiPhone)cóchứcnăngnhậnlệnhđiềukhiểntừngườidùng;mộtphầnmềmđiềukhiểnchứcnănglànhậnlênhtừthiếtbịđiềukhiểnvàkếtnốitớicácthiếtbịv ậ t lý(hiệnnaynócóhỗtrợchuẩnX10–

mộtchuẩncôngnghệsửdụngtrongtruyềnthônggiữacácthiếtbịđiệntửthườngdùngtrongcáchệthốngnhàtựđộng);mộtthànhphầnn ữađólàthànhphầntíchhợpvàotrongcácthiếtbịđiệntửđểchophépchúngcóthểk ếtnối đượcvớihệthống

Nhữngdựántrênchothấy,cáchệthốngnhàthôngminhđãpháttriểnmộtcáchk h á rộngrãivàđạtđượcnhiềut h ànhtựul ớ n trênt h ếg iớ i Tu y nhiênt r o n g phạmvinướcta,theotìmhiểucủachúngtôi,thìcáccácứngdụnghaycácsảnphẩmthuộcvềý tưởngnhàthôngminhmớichỉpháttriểnởmứchạnchế,đaphầnlàcungcấpvàtriển

dùngcóquansáttrạngtháivàchọnthiếtbịsauđóralệnhđiềukhiển,lậptứccáctínhiệuđiềukhiểnnàysẽđượctruyềntrảvềserver,serversẽphântíchvàđiềukhiểnth iế t bịthựctếđãđượckếtnốivớiserverquamộtgiaothứcmạng.M ộtứ n g dụngvừachop h é p kiểmsoátanninh,t a i n ạ n cót h ể xảyr a bấtt h ư ờ n g trongnhà,vừachophépđiềukhiểncácthiếtbịđểcómộtcuộcsốngtiệnnghi,tựđộng.

1.2 Phạmvinghiêncứuvàhướngtiếpcận

Đềtàiđưaramột

môhìnhtổngquátcủahệthốnggiámsátvàđiềukhiểnmộtcănn h à thôngminh.Tuynhiêntrongphạmvikhóaluậnnày,chúngtôixinđượctậptrungv à o haithànhphầnchínhcủahệthốngđólàmôđunxửlýhìnhnhậnvềtừcameravà

môđunđ i ề u khiểncácthiếtbịđiệnt r o n g giađìnhđượckếtnốivớimáytính.ThànhphầncònlạilàkếtnốivàđiềukhiểntừPPCsẽđượcthựchiệnbởimộtbạnkháctrongn h ó m

1.2.1 Nhậndiệnđốitượngtrongảnhsốthuđượctừcamera

Nhưđãbiết,nhậndiệncácđốitượngtrongảnhlàmộtphầnrấtcănbảnvàquant r ọngtrongcôngnghệphântíchvàxửlýảnh.Việcnhậndiệncácđốitượngtrongảnhs ốmộtcáchtựđộnggiúpmáytínhlấyđượcnhiềuthôngtinngữnghĩahơntừnhữngb ứcảnh.Điềunàycóýnghĩađặtbiệtquantrọngtrongnhữngbàitoánphânlớpmộtkhốilượngả n h lớntheocáct h u ộ c tínhđượcquantâmnhưchủđề,sựphânbốmàus ắc

Đểgiảiquyếtbàitoánnhậndiệnnàythôngthườngcóhaicáchtiếpcậnđólàsửdụngcácp h

ư ơ n g ph áp họcmáyvàs ửdụngcácbộluậtdon g ư ờ i p h á t triểntựđ ị n h n g h ĩa.Cáchthứnhấtcóưuthếvềđộchínhxác,nhưnglạitươngđốiphứctạpcầnkhốil ư ợ n g tínhtoánlớn,thờigianthựchiệncũngkhácao.Còncáchthứhaicóưuthếvềtínhđơngiản,thờigianthựchiện,nhưngđộchínhxáckhôngổnđịnh.Vớiyêucầucủabàitoánlànhậndiệncácđốitượngđãchỉđịnhsẵnnênchúngtôiquyếtđịnhsửdụngcáchtiếpcậnthứthứhaiđểtậndụngưuthếvềthờigiancũngnhưdễdàngtrongcàiđặtvàthực hiện

Phươngphápnàysẽdựatrênýtưởngkếthợpviệcđánhdấucácđốitượngcùngvớiđưaramộtbộluậtđểnhậndiệncácđốitượngnàytrongảnhthuđượctừcamera.Cáchnàyphùhợpvớihoàncảnhthựchiện,nócóthểđượcpháttriểntrongthờigiank h ô n g quádài.Hơnnữavớibàitoánxửlýảnhtronggiámsátthuậttoáncòncầnkhản ă n g đápứngvềmặtthờigiannênưuthếvềtốcđộcủaphươngphápnàyđángđểlựac h ọn

1.2.2 Điềukhiểncácthiếtbịtronggiađìnhtừmáytính

Ngàyn a y , cáct h i ếtbịđiệntrongg i a đìnhn g à y càngphongp h ú đadạng,từnhữngthiếtbịđơngiảnnhưđèn,quạtđiệnhayđếnnhữngthiếtbịhiệnđạinhưtivi,tủl ạnh,điềuhòanhiệtđộ,b ìnhnónglạnh Dễthấycáct h i ế t bịnàyđãcór ấtn h i ề u nhữngphươngthứcđiềukhiểnđơngiảnvàhiệuquảnhưsửdụngđiềukhiểntừxa,cácc h ứcnănghẹngiờtắtgiờbật Nhưngđasốchúngchỉđượcđiềukhiểnmộtcáchđơnlẻ,riêngbiệt,chưacóphươngthứcchophépkếtnốichunglạimộtkhốivàcóthểđiềukhiểnmộtcáchtậptrung.Ởkhíacạnhcôngnghệ,điềunàyhoàntoàncóthểthựchiệnđượcnếucácnhàsảnx u ấ t cung cấpthêmcácphươngthứckếtnốivàđ i ề u khiểnđể

chophépc h ú n g cót h ểk ế t nốitớimáyvitính,mộtthiếtbịđặcbiệtvớinhữngchứcn ă n g mạnhmẽtrongviệctínhtoánxửlývàphốihợpcáchànhđ ộ n g Tuy nhiên,donhiềulýdothựctếmàhiệntạiđiềunàychưađượctriểnkhaitrêncácthiếtbịhiệnnay.Vàđểgiảiquyếtvấnđềnày,trongphạmvikhóaluậnnày,chúngtôicósửdụngmộtt h i ếtbịtrunggiancókhảnăngkếtnốivớimáytínhvàcácthiếtbịđiệntronggiađình,đồngthờichophépnhậnlệnhtừmáytínhđểđiềukhiểnmộtsốtínhnăngđơngiản,cơb ảnnhấtcủathiếtbịnhưtắt,bật.

1.3 Nộidungvàcấutrúckhóaluận

Chương1:Đặtvấnđề

Giớithiệuchungvềkháiniệmnhàt h ô n g m i n h , tìnhh ì n h , thựctrạngc ủ a cácc ô n gnghệsửdụngtrongviệcxâydựngvàpháttriểncáchệthốngvềnhàthôngminht r o n g vàngoàinướchiệnnay.Đưaramôhìnhđềxuấtvềviệcxâydựngmộthệthốngứ n g dụngtínhtoánkhắpđểthựchiệngiámsátvàđiềukhiểnnhàthôngminhsửdụngc a m e r a vàPPC.Đồngthờicũngđưaraphạmvinghiêncứucũngnhưhướngtiếpcậncủacácbàitoánnhỏ.Từđóc h ư ơ n g nàygiớithiệuvềnộidungmàchúng tôinghiêncứuvàthựchiệnthôngquaviệctrìnhbàyvềnội

Chương2.C á c cơsởlýthuyết

2.1 Tínhtoánkhắpnơivàcácứngdụng

2.1.1 “Tínhtoánkhắpnơi”làgì?

Tínhtoánkhắpnơi(Ubiquitouscomputing)làmộtkháiniệmkỹthuậtđểchỉmộtxuhướngtrongviệcpháttriểncácphươngpháptínhtoán.Thayvìchúngtatínhtoánxửlýtrongm ộ t chiếcmáytínhđểb ànhaymáytínhx á c h taycủamình,thìkỹthuậtnàysẽchophépchúngtađưaviệctínhtoánvàochínhmôitrườngsốngcủamình,hayn ó i mộtcáchđơngiảnlàviệctínhtoánxửlýsẽđượcthựchiệnmọilúcmọinơi

MarkWeiser,n g ư ờ i đầutiênđưar a k h á i n i ệ m vềtínhtoánkhắpnơiđãn ó i : ” Tínhtoánkhắpnơiđểchỉlànsóngthứbatrongcôngnghệtínhtoán,nóđangbắtđầu.Lànsóngđầutiênlàcácmáytínhlớn,mỗimáyđượcchiasẻbởinhiềungườisửdụng.Cònbâygiờlàkỉnguyêncủamáytínhcánhân,nơimàconngườivàmáymóckhôngdễgìhiểunhauquagiaodiệnlàmviệc.Tiếptheosẽlàtínhtoánkhắpnơi,haythờiđạicủa"côngnghệlặnglẽ",khimàkĩthuậtlùixuốnglàmnềnchocuộcsốngcủachúngt a ” [ 7 ]

MarkWeiserc ũngmôtảrằng:” h ã y tưởngt ư ợ n g rằngmỗiconn g ư ờ i cóh àngtrămcácthiếtbịkhôngdâyxungquanhvớiđủcáckíchcỡkhácnhau(mànhìnhtừcỡ1 inchchođếnlớnbằngcảbứctường),khiđóđòih ỏiphảicónhữnghệđiềuhànhm ới,nhữnggiaodiệnngườidùngmới,nhữngcôngnghệmạng,cáccáchhiểnthịmới,vàrấtnhiềunhữngviệccầnlàmkhác.Đóchínhlà

“tínhtoánkhắpnơi”.”

Trongt h ếgiớicủatínhtoánkhắpnơi,sẽcómộtcôngnghệđồngnhấtđượcápd ụng,nóđượctriểnk h a i trênt ấtcảcáct h i ếtbịmàtas ửdụngkểcảkhôngg ian.Ý t ư ở n g củacôngnghệnàykhẳngđịnhtínhtoánsẽtrởnênmộtcôngcụhếtsứctựnhiên,mạnhmẽvàcóíchvớitấtcảnhữngaisửdụngnó

2.1.2 Vịtrícủa“Tínhtoánkhắp nơi”

Vớiýnghĩavàtiềmnăngtolớncủanó,tínhtoánkhắpnơi

đangđượcnghiêncứuvàpháttriểncùngvớirấtnhiềunhữnglĩnhvựccủacôngnghệthôngtinnhưtínhtoánphânt á n (distributedcomputing),tínhtoándiđộng(mobilec o m p u t i n g ) , t ư

ơ n g t á c n g ư ờ i

máy(human-computerinteraction),trítuệnhântạo(artifacialintelligence)

2.2 Tổngquanvềnhàthôngminh

2.2.1 Địnhnghĩanhàthôngminh

Nhàthôngminh(tiếngAnh:smart-homehoặcintelli-home,homeautomation)làkiểunhàđượclắpđặtcácthiếtbịđiện,điệntửcótácdụngtựđộnghoáhoàntoànhoặcb á n tựđộng,nóthaythếconngườitrongviệcthựchiệnmộtsốthaotácquảnlý,điềuk h i ển…

Trongcănnhàthôngminh,đồdùngtrongnhànhưcácthiếtbịphòngngủ,phòngk h á c h đếntoilet đềugắncácbộđiềukhiểnđiệntửcóthểkếtnốivớiinternetvàđiệnt h o ạidiđộng,chophépchủnhânđiềukhiểntừxahoặclậptrìnhchochúnghoạtđộngtheolịch.Thêmvàođ ó , cácđồgiadụngcóthểhiểuđượcngônn g ữ củanhauvàcók h ảnăngtươngtácvớinhau…

mộtchiếcđiềukhiểntừxa,chúngtacóthểđiềukhiểntấtcả,dùđ a n g ở bấtkỳnơinào.C h ú n g tacóthểtưởngtượngr a hiệuquảmànhàt h ô n g minhmanglạithôngquanhữnghoạtđộngrấtgầngũi,chẳnghạnnhưnằmtrêng i ư ờ n g đểmởcổng;sẽk hô ng cònchuyệnbịngãdok h ô n g nhìnthấyđườngbởiđèncầuthangs ẽ tựs á n g lênkhicón g ư ờ i ; hệt h ố n g đ ènt r o n g p h ò n g, bếp,b ìnhnướcn ó n g sẽho ạt độngđúnggiờđãđ ị n h ; toànbộhệthốngđèns ẽtựtắtsaukhikhông

tiệníchkhác

Khôngchỉđiềukhiểnđượctrongphạmvi

ngôinhà,côngnghệnàycònchophépt í c h hợpđiềukhiểnquađiệnthoại(cốđịnhhoặcdiđộng),internethayPDA.Vìvậy,mọisinhhoạtcót h ể đượckiểmso á t dùc h ú n g tađ a n g ởcôngsởhayngoàiđường Khôngchỉriêngcácngôinhànhỏ,chúng tahoàntoàncóthểthôngminhhóabấtkỳmộtkhônggiansốngn ào,kểcảtrụsởv ă n p h òng,siêuthị,t r u n g tâmt h ư ơ n g mại,k h á c

h sạn,nhàhàng,nhàxưởngsảnxuất,ngânhàng,bệnhviệnhaycáckhuphứchợpk h á c nếulựachọncôngnghệphùhợp

2.3 Mộtsốkháiniệmtrongxửlýảnhvàbàitoánnhậndiệnđốitượng

trongảnh

2.3.1 KhônggianmàuHSV

Màusắclàmộtphầnrấtquantrọngcáccôngnghệxửlýảnh.Đểbiểudiễnmàusắct r ênmáytínhcũngcór ấ t n h i ề u d ạ n g k h á c nhautùythuộctheoyêuc ầucầns ử d ụng.PhầnnàysẽgiớithiệusơbộvềkhônggianmàucơbảnRGBvàkhônggianmàuH S V [9]

2.3.1.1 KhônggianmàuRGB

Docấutạocủacácthiếtbịphầnc ứ n g nêncácđiểmảnhthườngđượcđặctrưngbởibathànhphầnmàucơbảnđólàRed,GreenvàBlue.Mộtthànhphầnthườngđượcđ ị n h nghĩabới1byte(tứclàcó256giátrịtừ0đến255).Sựkếthợpcủa3thànhphầnnàysẽchotamàusắccủa1điểmảnhbấtkì

Độsáng:Độsángcủamộtđiểmảnhđượctínhtheotổnggiátrịcủa3thànhphầnmàuRGB,theođómộtđiểmảnhcóchỉsốR+G+Blớnhơnthìsẽsánghơn.Đểýthấyp h ư ơ n g trìnhx+y+z=Vchínhlàphươngtrìnhcủamộtmặtphẳng(xemhình2.3)

Nếudichuyểncácmặtphẳngdọctừ( 0 , 0 , 0 ) đ ế n (255,255,255)c h ỉ cóđộsángcủađiểmảnhthayđổicòncácthànhphầnmàukhôngđổi:đỏvẫnđỏ,xanhvẫnxanh ( x e m hình2.4)

Hình2.4:Sựthayđổiđộsángtheotiaphângiác

Chínhvìvậy,tas ẽ địnhn g h ĩ a tiap h â n giácc h í n h l à độđođộsángV (Value)

tronghệmàuHSVcủađiểmảnh.Giátrịtứ0đến1

Xétmộtmặtphẳngtasẽthấy,cácđiểmcóđộsángnhưnhau.Điểmmàuxámsẽlàđiểmchínhgiữanơimặtphẳngnàycắttiaphângiác.(hình2.5)

Nếuvẽmộtvànhmàuvớitâmlàđiểmmàuxámnằmtrêntiaphângiáctasẽthấys ựkhácnhaugiữacácm àusắcsẽđượcđánhgiátheophầnmànón ằmtrênkhuyênt r ò n NếuquyướclàRedứngvới0độ,Green120độ,vàBluelà240độ.Vớiquyướcnàytasẽcómàuđỏứngvới0độ,vàngứngvớigóc60độ,màucamsẽởkhoảnggóc30độ.GiátrịnàysẽứngvớiđộđomàusắcH(Hue)tronghệmàuHSV

Thànhphầncònl ạicủahệmàuH S V làS( S a t u r a t i o n ) , độđođộx á m củađiểmảnh

Từh ìnhvẽ( h ình2.6)tathấykhoảngcáchtừđiểmxám( t â m ) tớiđiểmđỏnhất

(purered)sẽquyếtđịnhđộxámcủađiểmảnh

Vídụ:Nếumuốnmôtảm ộ t điểmcómàusắcnằmgiữamàuđỏvàmàuxám( H = 0 ) , vàcócũngđộsánglàVtronghệtọađộđềcácứngvớihệmàuRGBởtrênthìtasẽcó:

 Điểmđỏnhất(purered)là(V,0,0)

 Điểmmàuxámvớicùngđộsángsẽlà(V/3,V/3,V/3)

 Điểmnửađỏnửaxámsẽlà(V*2/3,V/6,V/6)

Hình2.8:HệmàuHSV 2.3.2Cáccáchtiếpcậnbàitoánnhậndiệnđốitượngtrongảnh

Đãcórấtnhiềunhữngnhàn gh iê n cứu,tổc h ứ c quantâmn g h i êncứuvàđưar a cáccáchtiếpcậnkhácnhauđểgiảiquyếtbàitoánnày.Trongđócómộtvàicáchtiếpcậnphổbiếnnhư:thuthậpmộtlượngdữliệuvềhìnhảnhlớnchứđốitượngvàthựchiệnviệchuấnluyệnthôngquahọcmáy.Vídụnghiêncứucủa:H.Schneidermanvà

T.Kanade.A StatisticalMethodfor3Dobjectdetectionappliedtofacesan d c a r s InP r o c e e

d i n g s oft h e I E E E ConferenceonComputerVisionandPatternRecognition,n ă m 2000[4];hayH.Rowley,S.Baluja,T.Kanade.RotationInvariantNeuralN e t w o r k -

B a s e d FaceDetection.InProceedingsoftheIEEEConference onComputerVisionandPatternRecognition,1998[3] )Tuynhiêncáchnàyđòihỏiviệcphảithuthậpmộtlượnglớndữl iệuthựctếcủam ột đốitượng, điềunàylàthựcsựk hó khănn ếutatiếnh ànhtrênm ộtnhómcácl o ạ i đốit ư ợ n g khácn h a u Hơnn ữ a việcđư a r a nhữngphươngpháphọcmáycũngđòihỏikhôngítthờigianvàcôngsức.Dođócómộtcáchtiếpcậnk h á c đólàđưaramộtbộluậtchonhữngđặcđiểmcủađốitượng,cáchnàysửdụngtrithứcc ủ a n g ư ờ i pháttriểnnhiềuhơns o vớisứcmạnhc ủ a máyt í nh T u y nhiên,đểđưar a đượcn hữ ng bộluậtn h ư vậycầnr ấ t n h i ề u h i ể

u biếtcũngn h ư nhữngnghiêncứuchínhxácđặcđiểmcủaloạiđốitượngcầnnhậndiện.Mộtkếtq u ảnhậndiệntốtphụthuộcrấtnhiềuvàobộluậtchotừngloạiđốitượng.Vídụnhưn g h i ê

n cứucủaCrandallDavidJvàLuoJiebođưaramộtcáchtiếpcậnđểnhậndiệncácđốitượngcósựkếthợpcủacácmàusắcmộtcáchcốđịnhnhưcácloạicờ,nhânv ậthoạthình,đồngphụchaylogo.[2]

Cáchtiếpcậnthứhainhưđãnóiphụthuộcrấtnhiềuvàobộluậtđưarachomỗiloạiđồvật.Vàđểgiảiquyếtv ấ n đềnàytrongcácbàitoánmàl o ạiđồv ậ t cầnnhậndiệnđãđượcchỉđịnhtrước,ngườitađãđưaramộtphươngpháptươngđốihiệuquảđóđá nh d ấ u v ậ t cầnt ìm,theođóảnhchụpvậtcầntìmsẽchứnhữngđiểmđặcbiệt,

giúpchoviệcnhậndiệnbằngmáytínhlàdễdànghơn.VídụvềmộtphươngphápsửdụngcáchnàylànhiêncứucủanhómtácgiảJ.Coughlan,R.Manduchi*,M.M u t s u z a k i * vàH Shen.Rapida n d R o b u s t A l g o r i t h m s forD e t e c t i n g C o l o u r T a r g e t s t r o n g AICColour05-

10thCongressoftheInternationalColourAssociation[11].Nóđ ư a ramộtphươngthứcđượctriểnkhaitrêncácthiếtbịdiđộngcócamerachophéptìmkiếmđiểmmàuđãđượcđánhdấut

r o n g khoảng cáchg ầ n Phươngphápnàyđạtđượcđộchínhx á c tươngđốicao95%vớimộtvàiloạithiếtbịđãđượcthựcnghiệmvớithờigiantínhtoántừ0,12đến0,9giâychomộtbứcảnh

Bluetoothcóthểđạtđượctốcđộtruyềndữliệu1Mb/

s.Bluetoothhỗtrợtốcđộtruyềntảidữliệulêntới720Kbpstrongphạmvi10m–

100m.Khácvớikếtnốihồngn g o ại(IrDA),kếtnốiBluetoothlàvôhướngvàsửdụnggiảitần2,4GHz

ĐặctảBluetoothđượcpháttriểnđầutiênbởiEricsson(hiệnnaylàSonyE r i c s s o n vàEricssonM o b ilePlatforms),vàsauđóđượcc h u ẩ n hoábởiBluetoothS p e c i a l InterestGroup(SIG)

2.4.1.2 GiaothứcnềnOBEX

OBEX(OBjectEXchange)làgiaothứct r a o đổidữliệugiữacácthiếtbịdùngc ổnghồngngoạiđư ợc hiệphộiIrDA(InfraredD a t a Association) đưar a lầnđầut i ê n năm1997

Banđầu,giaothứcnàychỉgiớihạnchocácthiếtbịsửdụngmôitrườngánhsánghồngngoại,nhưngrấtnhanhsauđónóđượctổchứcBluetoothSIG(BluetoothSpecialI n t e r e s t Group)đưavàohầuhếtcácthiếtbịBluetoothcủamình.