Xây dựng hệ thống phát hiện khuôn mặt và cảnh báo bằng Email trên Android với vi xử lý ARM CORTEX A8

Sự phát triển của các nền tảng sử dụng hệ điều hành Android và vi xử lý ARM, cùng với sự ra đời của phiên bản OpenCV dành cho Android đã tạo điều kiện cho các lập trình viên phát triển các ứng dụng thị giác máy tính cho các hệ thống nhúng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng hệ thống phát hiện khuôn mặt và cảnh báo bằng Email trên Android với vi xử lý ARM CORTEX A8Đoàn Ngọc PhươngTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ116 (02): 105 - 110XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHÁT HIỆN KHUÔN MẶT VÀ CẢNH BÁO BẰNGEMAIL TRÊN ANDROID VỚI VI XỬ LÝ ARM CORTEX A8Đoàn Ngọc Phương*Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông – ĐH Thái NguyênTÓM TẮTSự phát triển của các nền tảng sử dụng hệ điều hành Android và vi xử lý ARM, cùng với sự ra đờicủa phiên bản OpenCV dành cho Android đã tạo điều kiện cho các lập trình viên phát triển cácứng dụng thị giác máy tính cho các hệ thống nhúng. Trong đó, các ứng dụng nhận diện khuôn mặttrên hệ nhúng hiện nay đang rất được quan tâm nhưng chưa được khai thác hết. Bài báo này sẽ đềxuất phương pháp xây dựng hệ thống phát hiện khuôn mặt và gửi thông báo bằng email cho ngườidùng. Hệ thống được triển khai trên bộ Kit ARM Cubie A10 được cài đặt hệ điều hành Androidvới vi điều khiển ARM Cortex A8. Qua quá trình thực nghiệm, hệ thống đã đã đạt được các kếtquả tốt thể hiện hiệu quả của việc sử dụng các hệ thống nhúng trong bài toán phát hiện xâm nhậpqua hình ảnh và cảnh báo tới người dùng.Từ khóa: ARM, Cortex A8, OpenCV, OpenCV4Android, phát hiện khuôn mặt, thị giác máy tính,thị giác nhúng, Android.GIỚI THIỆU*Phát hiện khuôn mặt là kỹ thuật cho phépphát hiện ra khuôn mặt người trong mộtkhung hình hay trong một đoạn video [1]. Kỹthuật này cho phép phân biệt khuôn mặt vớicác thành phần khác trong hình ảnh như cơthể, cây cối, xe cộ, …, sau đó xác định vị trívà kích thước của khuôn mặt để sử dụngtrong các mục đích khác nhau. Phát hiệnkhuôn mặt được phát triển từ những năm 70của thế kỷ trước [1] và đã đạt được nhiềuthành tựu đáng kể với những giải thuật điểnhình như adaboost, các đặc trưng haar-like,mô hình Cascade of Classifiers [1]. Nhữnggiải thuật đó đã giải quyết được các vấn đềđặt ra với phát hiện khuôn mặt, đó là: Pháthiện khuôn mặt người ở các tư thế khác nhau;Phát hiện khuôn mặt khi trên khuôn mặt cónhiều chi tiết không thuộc khuôn mặt người;Phát hiện các trạng thái khác nhau của khuônmặt;Phát hiện khuôn mặt khi nó bị che khuấtmột phần,…Phát hiện khuôn mặt đã được ápdụng trong rất nhiều lĩnh vực [1]: Xác minhtội phạm,bảo mật,tìm kiếm dữ liệu…Tuy có một lịch sử phát triển lâu dài như vậy,nhưng phát hiện khuôn mặt vẫn tiếp tục được*Tel: 0979 479940, Email: dnphuong@ictu.edu.vnnghiên cứu, cải tiến để phù hợp với nhữngyêu cầu mới. Gần đây, kỹ thuật phát hiệnkhuôn mặt bắt đầu được sử dụng rộng rãitrong các hệ thống nhúng với hai lý do chính,một là:Sự phát triển của vi xử lý tiên tiến, tiếtkiệm điện năng ARM, sự xuất hiện của các hệđiều hành như Android, Linux trên các hệthống nhúng [6], [9]; Hai là, sự hỗ trợ của hệđiều hành Android cho bộ thư viện thị giácmáy tính OpenCV[9].Với những xu hướng phát triển như vậy, giờđây người lập trình có thể sử dụng thư việnOpenCV để tạo ra các ứng dụng phát hiệnkhuôn mặt cho các hệ nhúng sử dụng nềntảng Android với lõi vi xử lý ARM [6], [8].Trên thực tế bài toán đã được triển khai rấthiệu quả trên các thiết bị di động, tuy nhiêncác nhà phát triển chưa thực sự quan tâm tớiviệc phát triển ứng dụng phát hiện khuôn mặttrên các hệ thống nhúng. Bên cạnh đó, các hệthống quan sát hiện nay phần lớn chỉ quantâm tới thị trường của camera, khả năng pháthiện đối tượng mà chưa thực sự quan tâm tớikhả năng tự động gửi thông báo từ xa chongười dùng.Bài báo này đề xuất về việc xây dựng một hệthống thông minh cho phép phát hiện khuônmặt và gửi email đến người giám sát trên một105Đoàn Ngọc PhươngTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆhệ nhúng. Chương trình điều khiển được triểnkhai trên bộ kit Cubie A10 với nền tảngAndroid 4.0.4 và vi xử lý ARM Cortex A8.Để thực hiện thu hình ảnh, hệ thống sử dụngmột camera để quan sát môi trường xungquanh. Khi phát hiện thấy có người đi vàovùng quan sát, chương trình sẽ chụp lại hìnhảnh và tự động gửi thông báo đến người sửdụng bằng email.ANDROID VÀ ARMAndroid được phát triển và tối ưu hóa cho bộvi xử lý lõi ARM [6]. Đặc biệt, hệ thốngAndroid hoạt động tốt trên lõi ARMCortex™-Ax, trong đó có ARM Cortex-A8,vi xử lý kết hợp các chức năng của một CPUlớp netbook cho các hệ thống nhúng. Với ưuđiểm tiêu thụ điện năng thấp, vi điều khiểnARM là vi điều khiển phù hợp với các điệnthoại cầm tay thông minh – môi trường màARM được triển khai mạnh mẽ [4]. Các thiếtbị ARMv7 như ARM Cortex-A8 được tíchhợp công nghệ SIMD tiên tiến được gọi làcông nghệ Neon, được sử dụng để tăng tốc độnhiều thao tác như mã hóa hay thao tác đồhọa trên điểm ảnh và có thể cải thiện hiệusuất trên mã ARM hoặc tập lệnh THUMB®.[6] Tất cả các thiết bị TI đều có công nghệNeon. Hiện nay có nhiều thế hệ ARM mới, vídụ như ARM9, nhưng Android không đượctối ưu hóa cho ARM9. Mặc dù Android có thểđược triển khai trên hệ thống có lõi ARM9,nhưng hiệu suất sẽ thấp hơn so với việc dùngnhân ARM Cortex-A8 [6]. Hơn nữa với lõiARM Cortex A ...