ESCUELA POLITÉCNICA NEMZETKÖZI ELEKTROMOS ÉS ELEKTRONIKUS MÉRNÖKI TANÁCS A JÁRMŰVEK PARKOLÁSÁNAK INTELLIGENS RENDSZERÉNEK TERVEZÉSE VIDEÓFELVÉTELEZÉS ÉS TESZT PROTOTÍPUS VÉGREHAJTÁSA A FIEE PROJECT PRIOR DIGITÁLIS TÖRTÉNETÉHEZ A YOOOONRENGET TÖRTÉNETES TELJESÍTMÉNYRE. ING EDWIN GUILLERMO NIETO RIOS [email protected] Quito, 2014. július

iskola

NYILATKOZAT Mi, Diego Javier Veintimilla Portilla és Yónder Fernando Siguencia Carrillo eskü alatt kijelentjük, hogy az itt leírt munka a mi szerzőségünk; amelyet korábban nem nyújtottak be diplomára vagy szakmai képesítésre; és hogy áttekintettük az ebben a dokumentumban szereplő bibliográfiai hivatkozásokat. Ezzel a nyilatkozattal a munkának megfelelő szellemi tulajdonjogokat a Nemzeti Műszaki Iskolához ruházzuk, amelyet a szellemi tulajdonról szóló törvény, annak rendeletei és a hatályos intézményi előírások állapítanak meg. Diego Veintimilla Yónder Sigüencia

II. TANÚSÍTVÁNY Igazolom, hogy ezt a munkát Javier Veintimilla Portilla és Yónder Fernando Sigüencia Carrillo fejlesztette ki, felügyeletem alatt. Ing Edwin Nieto PROJEKT IGAZGATÓ

III KÖSZÖNET Köszönöm Istennek, a világegyetem megalkotójának, aki áldásokkal töltött el, és e sok áldás között egészség, alázat, bölcsesség és erő, hogy küzdjek eszméimért és elérjem céljaimat. Köszönetet mondok édesanyámnak, aki bármilyen kedvezőtlen körülmény ellenére mindig is ott volt mellettem, támogatója volt itt a földön, bátorsággal töltött el, a vágy, hogy emberként növekedjek, és értékes tanításokat adott nekem. Köszönöm Mami Felinek és Papi Galomnak, akik mindig hittek bennem, támogattak, támogattak és továbbra is támogattak életem minden pillanatában, Consuelo nénémnek is, aki fogadott és segített tanulmányaim során. Köszönetet mondok apámnak, kedves családomnak és mindazoknak, akik karrierem során támogatni tudtak. Köszönöm Eng. Edwin Nieto-nak, hogy beleegyezett abba, hogy a dolgozat oktatója legyünk, és hogy időt, odaadást és odaadást adott nekünk ebben a projektben. Hálás vagyok az Egyetemnek, amely tanulmányaim során második otthonom lett. Diego Veintimilla

V DEDIKÁCIÓ Ezt a projektet és az egész idei utat édesanyámnak akarom szentelni, aki egész életemben velem volt, imáival jelenleg vagy távolról, álmaim, törekvéseim és elért céljaim robusztus és erős támasza. Az élet háláját és mindazt, amit magában foglal, tartozom Istennek és anyámnak, ezért neki szentelem, és hangsúlyozom, hogy minden tanítása hasznos volt számomra, és ez is így lesz. Köszönöm türelmedet a napokért és az életért Úton a tudomány felé, hogy kiutat mutattál nekem Köszönöm a végtelen szeretetedet, hogy a legjobbat akarod tőlem Köszönöm, hogy vigyázol rám Köszönöm, hogy édesanyám vagy Diego Veintimilla

VI DEDIKÁCIÓ Szeretném ezt a munkát nagy szeretettel szentelni szüleimnek, Gladys Carrillo-nak és Gonzalo Sigüencia-nak, akik áldozataikkal mindig is támogattak, ők a legjobb követendő példa, minden eredményem neked köszönhető. Istennek és a churonita Nuestra Señora del Cisne-nek áldásaikért és azért, hogy mindig vigyáznak ránk. Kedves testvéreimnek, Karla, Paola és Gonzalo, szeretett unokaöcséimnek Vale, Luis, Daniel, Mayalen, Emilia, Josué, Ignacio és Yanis. Életem szerelmére, aki feltétel nélküli támogatásával megengedte, hogy teljesítsem ezt a célt, hogy mindig vigyázzak magamra, szeretlek vidita. És végül mindazoknak az embereknek, akik életem ezen fontos szakaszában keresztezték egymást, teljes szívemből szentelem ezt a munkát. Yónder Sigüencia

IX 3.3.3.5 EiFi kártya. 67 3.3.3.6 Áramerősítő áramkör. 68 4. FEJEZET A PROTOTÍPUS VÉGREHAJTÁSÁNAK EREDMÉNYEI ÉS A KÖLTSÉGELEMZÉS. 72 4.1 BEVEZETÉS. 72 4.2 KÖLTSÉGELEMZÉS. 72 4.2.1 AZ INTELLIGENS PARKOLÁSI RENDSZERHEZ. 72 4.2.2 A TESZT PROTOTÍPUSÁHOZ. 75 4.3 VIZSGÁLATOK. 75 4.3.1 Kommunikáció az eszközök és a matrac között. 75 4.3.2 SRH az IP-KAMERÁHOZ. 78 4.3.3 SIP MŰKÖDTETÉS. 78 4.3.3.1 Különböző feltételek. 78 5. FEJEZET KÖVETKEZTETÉSEK ÉS AJÁNLÁSOK. 83 5.1 KÖVETKEZTETÉSEK. 83 5.2 AJÁNLÁSOK. 85 BIBLIOGRÁFIAI HIVATKOZÁSOK 87 RÖVIDÍTÉSEK 90 MELLÉKLETEK. 86

XII. A TÁBLÁZATOK TARTALMA 1. FEJEZET 1.1. Táblázat: A kép adattípusa. 10 1.2. Táblázat: A MATLAB által támogatott formátumok és bővítmények 11 2. FEJEZET 2.1. Táblázat: Az intézmény parkolóhelyei. 23 3. FEJEZET 3.1. Táblázat: A FIEE parkoló zónái 41 3.2. Táblázat: A zónák bemeneteinek szöge. 45 3.3. Táblázat: A keretméret a felbontás és a tömörítés függvényében 47 3.4. Táblázat: A rendszer felszerelése. 49 3.5 táblázat: IP címzés . 50 3.6 táblázat: Szerver kapacitási adatok . 51 3.7 táblázat: A kapcsolók jellemzői 53 3.8. Táblázat Az IP kamerák jellemzői. 55 3.9. Táblázat: Szerver és távoli állomás jellemzői ... 56 4. FEJEZET 4.1. Táblázat: Az aktív berendezések összes költsége. 73 4.2. Táblázat A kötelezettségek költségei. 74 4.3. Táblázat A projekt teljes költsége. 74 4.4 táblázat: A prototípus elemek költségei 75 4.5 táblázat: A bevitelnek és a lépések számának megfelelő terek 79 FLOWCHRAMS Folyamatábra 3.1 Az alkalmazás működése. 60 Folyamatábra 3.2 Motorvezérlő alkalmazás. 64.

5 minták, vetítési geometria, képfeldolgozás és egyéb mezők. A mesterséges látás komponensei fontos szerepet játszanak a rendszer működésében, és a fejlesztendő alkalmazástól függően mindegyik jellemzőit megválasztják. Ahhoz, hogy bármely alkalmazás sikeres legyen, az alkalmazandó komponenseket részletesen meg kell választani Az 1.2 ábra a mesterséges látást alkotó főbb eszközöket mutatja. 1.2. Ábra: Számítógépes látásmód alkatrészek. [7] 1.2.4.2 A mesterséges látás alkalmazásai A mesterséges látásrendszerben az első dolog egy jellemzők sorozatának kinyerése, ugyanazok, amelyek megkülönböztetik a képnek az alkalmazáshoz szükséges részeit, majd az alapján döntenek a végrehajtandó cselekvésről vádemelés sorozatának eredményei. A főbb alkalmazások között van: Karakter- és tárgyfelismerés, biztonsági alkalmazások, ipari alkalmazások, orvosi alkalmazások, kartográfia és járművezetés, amelyek érdekesek azok az alkalmazások, amelyek a tárgyak felismerésével és a biztonsággal kapcsolatosak.

6 1.2.5 SZÍNKÉPVISELET [2] Amikor lebontjuk a fényt, azt találjuk, hogy az emberi szem által észlelt hat színből áll. Az 1.3. Ábrán láthatjuk a fényt alkotó színeket. 1.3. Ábra A fény lebomlása. [2] Az elsődleges színek azok, amelyek összekeverve az összes többi színt előállítják, két elsődleges színrendszer létezik: világos és pigment színek. A fények által a monitoron, a televízióban, a moziban stb. Előállított színek elsődleges színe a vörös, a zöld és a kék (RGB) (lásd az 1.4 (a) ábrát), amelyek fúziója fehér fényt hoz létre és alkot. Az RGB rendszer színének ábrázolásához 0 és 255 közötti, illetve 00 és FF közötti értéket adunk meg hexadecimális jelöléssel a piros, zöld és kék alkotóelemek mindegyikéhez. Például a tiszta piros értéket (255, 0, 0) adja meg a decimális RGB jelöléssel és # FF0000 hexadecimális RGB jelöléssel. 1.4. Ábra Elsődleges színek a) Fény; b) Pigment. [két]

9 1.3.2 KÉPEK A MATLABBAN A MATLAB-ban a képeket kétdimenziós vektorokként (mátrixokként) tárolják, ahol a mátrix minden eleme egyetlen pixelnek felel meg, vagyis a képekkel való munka egyenértékű a mátrix. (BASIN) Tehát egy szürkeárnyalatos képet egy m x n elemből álló kétdimenziós mátrix képvisel, ahol n a széles pixelek száma és m az 1.6 hosszúságú pixelek száma. 1.6. Ábra Szürkeárnyalatos kép a MATLAB-ban [9]. Másrészt az RGB színes képet háromdimenziós m x m x n x p mátrix képviseli, ahol m és n megegyezik a szürkeárnyalatos képek esetében, míg p az RGB síkot jelenti. Az 1.7. Ábrán megfigyelhető, hogy a p RGB síkban 1 lehet piros, 2 zöld és 3 kék.

10 1.7. Ábra Színes kép a MATLAB-ban. [9] 1.3.3 A KÉP ELEMEINEK ADATTÍPUSA ÉS A MATLABBAN ALKALMAZOTT FORMÁTUMOK A képeket tartalmazó forrásadatok vagy mátrixok sokfélesége létezik, és ez az egyes pixelekben lévő adatok típusától függ. ábra bemutatja az adattípusokat, elemenkénti méretükkel és a megfelelő tartományukkal a PC-n. Adattípus Méret elemenként Tartomány a PC-ben megduplázódott 8 bájt -10308 - 10308 uint8 1 bájt 0 - 255 uint16 2 bájt 0 - 65535 uint32 4 bájt 0 - 429496729 int8 1 bájt -128 - 127 int16 2 bájt - 32768 - 32767 int32 4 bájt -2147483648 - 2147483647 logikai 1 bit 0 vagy 1 1.1 táblázat A kép adattípusa. [10] A képfeldolgozáshoz a MATLAB által támogatott formátumok és kiterjesztések az 1.2. Táblázatban láthatók.

12 Ily módon az aut.png nevet és a png formátumot tartalmazó képet a image_1 változó rögzíti és készen áll a feldolgozásra. A kép méretének megkeresését lehetővé tevő függvény a méret, és be van írva a size (változó) parancsablakba, például a kép_1 változóba mentett aut.png fájl méretének ismeretéhez: >> [m, n, p] = méret (kép_1); Ahol kiderült, hogy m = 267, n = 123 és p = 3 a kép mérete. Ha egy kép tartalmát fájlba akarja írni, használja az imwrite (változó, 'fájlnév') függvényt; Ebben az esetben a image2 változó az, amelyet a data.jpg fájlban rögzítünk: >> imwrite (image2, 'data.jpg'); Az imshow funkció lehetővé teszi a kép megjelenítését egy ablakban a MATLAB munkakörnyezetben; Ezért, hogy meg lehessen figyelni a image_1 változóban lévő képet, írja: >> imshow (image_1); Az 1.8. Ábra megmutatja azt az ablakot, amelyet a program megjelenít, amikor az imshow parancsot használjuk. 1.8. Ábra Az imshow funkcióval látható kép.

13 A program használatakor előny, hogy lehetővé teszi a színes kép szürkeárnyalatos képpé alakítását és fordítva, megkönnyítve a matematikai eljárásokat, ehhez a következőket kell írnunk: Az rgb2gray paranccsal színes képről léptékre léphet szürkeárnyalatos, míg a grey2rgb-vel szürkeárnyalatos képtől színesig. Ehhez meg kell írnia: Imagen_gris = rgb2gray (Imagen_color); Ahol az Image_gray az a változó, amely az Image_color változóba mentett színes kép szürkeárnyalatos képét fogja tartalmazni, és ott van még: Image_color = gray2rgb (Image_gray); Ahol az Image_color olyan változó, amely színes képet tartalmaz, ami az Image_gray szürkeárnyalattá alakításából származik. A MATLAB lehetőséget nyújt arra is, hogy kiválasszon egy pixelt egy régióban, és az impixel függvény révén megszerezze annak értékét, amely iteratív módon adja vissza a kiválasztott pixel értékét. A funkció használatához először meg kell jeleníteni a képet az imshow funkcióval. A függvény formátuma: Érték = impixel (kép); Ahol az RGB-ről kiderül, hogy egyenlő [197 240 255], amint az az 1.9. Ábrán látható. 1.9. Ábra Az impixel funkció használata.

14 A MATLAB az improfile funkció segítségével lehetővé teszi, hogy a képprofilt egy másik grafikonban láthassa: A szegmens interaktív rajzolásával az egérrel a képet először az imshow függvényből kell megjeleníteni. >> improfile Például az 1.10. ábrán színes az Im_RGB kép, először az imshow paranccsal jelenik meg a kép, majd az improfile van a képre írva, a vonal a szegmens elején és végén kattintva rajzolódik meg végül az Enter billentyűt lenyomva kapjuk meg a kép profilját. 1.10. Ábra Színes kép profilja. [11] 1.3.5. A MATLAB MATLABBAN A MATLAB MATLABBAN CSATLAKOZTATOTT KAMERÁK ÁLTAL A KÉPEK MEGTEKINTÉSE az Image Acquisition nevű eszköztáron keresztül algoritmusokat valósít meg a képek valós idejű megtekintésére vagy megszerzésére kamerák, például webkamerák, biztonsági vagy IP kamerák segítségével. Ez az eszköztár tartalmazza az "imaqtool" nevű Image Acquisition eszköz nevű eszközt, amely a következő parancsokat mutatja be: Imaqhwinfo: Visszaadja az elérhető hardver és szoftver adatait. Imaqhwinfo (adapter): Ahol az adapter a telepített adapter neve, általában a winvideo. Ez a parancs az illesztővel kapcsolatos információkat adja vissza.

15 Imaqhwinfo (adapter, DeviceID): ahol a DeviceID az előző paranccsal kapott eszköz azonosítója. Ha csak egy eszköz van csatlakoztatva, az DeviceID értéke 1. Ez a parancs a csatlakoztatott eszközről (IP-kamera) tartalmaz információkat. A parancsot használjuk: cam = imaqhwinfo (adapter, DeviceID); az eszköz jellemzőinek, például a támogatott formátumok megszerzéséhez: A parancs végrehajtásakor: video = videoinput (adapter, DeviceID, Format); aktiváljuk a bemeneti objektumot. A rögzítendő képek előnézete: előnézet (videó). Végül az 1.11. Ábrán látható módon a MATLAB-ban történő rögzítéshez használja a következő parancsot: Image = getsnapshot (cam). Ahol a kamera egy korábban konfigurált kamera. 1.11. Ábra Kép készítése a pillanatkép készítésével.

17 - A bemutató mód lehetővé teszi a szabad hozzáférést, és nem igényel semmiféle azonosítást. Az 1.13. Ábrán egy IP kamera képe látható, ahol az azt alkotó részek részletesen bemutatásra kerülnek. 1.13. Ábra: IP-kamera részei [14] 1.4.1 IP-KAMERA CSATLAKOZTATÁSA Az IP-kamerák csatlakoztatásához csak otthoni hozzáférési pontra és tápegységre van szükség, helyi hálózatban történő használatához a kamera egy Switch/HUB-hoz van csatlakoztatva. és a LAN hálózat további elemének számít. Az IP-kamera külsõ kommunikációjához a LAN-hálózatnak internetkapcsolattal kell rendelkeznie. Az 1.14. Ábra mutatja az IP-kamera csatlakozását az internethez és a helyi hálózat részeként. 1.14. Ábra IP-kamera csatlakoztatása. [tizenöt]

18 1.4.2 IP-KAMERA FUNKCIÓI ÉS ELŐNYEI Az IP-kamera tömöríti és elküldi a videót, de sokféle funkcióval rendelkezik, amelyek a következők: Lehetővé teszi az események valós időben történő megjelenítését távolságtól függetlenül, bármilyen számítógépen vagy mobilon keresztül internettel. Könnyen konfigurálható, és rendelkezik mozgásérzékelővel és éjszakai látással. Rugalmasság és autonómia annak köszönhető, hogy a hálózatban kibővíthető az IP-kamerák száma. Képek önálló küldése e-mailben a mozgásbiztonság észlelésekor, mivel riasztásokkal rendelkezik az adatok távoli küldésével. Kompatibilitás annak köszönhető, hogy az otthoni vagy üzleti hálózaton meglévő hálózatot és annak erőforrásait (internet, protokollok, hozzáférési pont stb.) Használja a képek továbbításához.

20 2.1. Ábra Bejáratok és parkolók EPN. 1. Az intézmény főbejárata a Ladrón de Guevara utcában, a General Rumiñahui Colosseum előtt. 2. Az Építőmérnöki Kar bejárata a Ladrón de Guevara utcán keresztül. 3. Az Elektrotechnikai Kar bejárata az Isabel la Católica és az Alfredo Mena Caamaño utcákon keresztül. 4. A Vegyészmérnöki és Agroipari Kar bejárata az Andalúzia utcán keresztül. 5. Új épület bejárata, első szakasz, a Toledo és a Lérida utcákon keresztül. 6. Jármű kijárat az Új épület második szakaszában a Toledo utcán keresztül. 7. Emberek bejárata Új épület első szakasza a Toledo utcában. 8. Bejárat a Calle Alfredo Mena Caamaño y Andalucía Technológusok Iskolájába.

24 2.3.1 AZ ELEKTROMOS ÉS ELEKTRONIKUS MÉRNÖK KARÁNAK PARKOLÁSA A Villamos és Elektronikai Kar parkolója kizárólag az oktatók és az intézmény dolgozóinak használatára szolgál, és 68 férőhelyes, ebből 3 hely (kék járművek) előnyben részesítik a fogyatékkal élők számára a parkolást, amint azt a 2.2. ábra mutatja. Az egyetlen jármű megközelítése az utcán található ajtón, az Alfredo Mena Caamaño-n keresztül történik, ezért elszigetelt az egyetem többi parkolójától. Ezt a parkolót őrök őrzik, mint az intézmény összes parkolóját, és az Elektromos és Elektronikai és Gépészmérnöki Kar professzorai és igazgatási technikai személyzete használja. A felhasználók nagy meglévő igénye miatt csúcsidőben általában olyan helyeken parkolnak, amelyeket még nem alakítottak ki parkolónak. 2.2. Ábra Elektromos és elektronikus kari parkolás. [18]

25 2.3.1.1 A parkolóhelyek használatának mértéke és a csúcsidők Fontos, hogy legyen referencia a parkoló használatának mértékéről, ahol rendszerünk működik, az összes lehetséges esemény lefedése érdekében a használati értékek hozzávetőlegesek a nap különböző óráiban tapasztalataink szerint a 2.2. Napszak A foglalt helyek helyzete 7:00 9:00 A jármű belépése a 40 és 50 közötti parkolóhely között kezdődik 9:00 11:00 Forgalmi mozgás többnyire 50 és 60 között Járműbe való belépés 11: 00-14: 00 A legmagasabb foglaltság órája Mind (65) 14: 00-16: 00 Mérsékelt forgalom 60 16: 00-18: 00 Forgalmi mozgás Elindítja a kijáratot