MONDEGO: Monitorización e vixilancia mediante dispositivos de visión integrados e de baixo consumo de potencia

MONDEGO: Monitorización e vixilancia mediante dispositivos de visión integrados e de baixo consumo de potencia

Descrición

O obxectivo principal deste proxecto é construir unha plataforma hardware para o desenvolvemento de aplicacións de visión distribuídas, cooperativas e colaborativas, con énfase especial en monitorización e vídeo vixiancia en exteriores con pouca infraestructura.

Esta plataforma hardware consistirá nunha rede inalámbrica de cámaras intelixentes capaces de procesar localmente as imaxes, extrae-las características más importantes e analiza-la escea. A comunicación inalámbrica entre os nodos permite o intercambio de información para realizar algoritmos de visión distribuidos, ou transmitir información a unha estación base. A implementación de cámaras intelixentes está orientada a pouco consumo de potencia. Un único chip conterá o sensor da imaxe, ademáis do procesamento de tarefas de visión de baixo nivel, todo iso realizarasé de forma paralela. Isto dá lugar a un uso eficiente de recursos e permite a xeración no chip de representacións simplificadas da escea. Estas representacións son moi útiles para realizar tarefas cognitivas de máis alto nivel, como clasificación de obxetos e eventos, ou interpretacións da escea.

Os sistemas de monitorización actuais basados en cámaras distribuidas requiren unha considerable infraestructura. Así, cada nodo debe te-la súa fonte de alimentación, ademáis de transmitir unha gran cantidade de información á rede. Ademáis, é necesaria unha estructura adicional con alta capacidade de información para tratar todo o fluxo de información. Por outra parte, as redes inalámbricas veñen sendo empregadas para monitorización e vídeo vixiancia ambiental. Sen embargo, polo dagora esas tarefas redúcense a segemento de certas variables escalares (presión, temperatura, humidade, etc.) e a súa transmisión a unha estación base. O uso de diferentes modalidades de sensores cunha maior cantidade de datos e complexidade típicamente descártase. No caso da visión, a pesares de ser a ferramenta máis potente para extraer información do ambiente, polo dagora non foi posible incorporar capacidades de visión á rede de sensores sen compromete-la súa autonomía.

A nosa intención é demostrar que un deseño cuidadoso, un particionamento apropiado do sistema e unha aproximación holística para reducir consumo de potencia, pode dar lugar a unha rede inalámbrica de cámaras intelixentes que permitan unha rede de cámaras escalable e de baixo custo nun escenario con pouca infraestructura. A contribución principal será busca-la converxencia entre redes inalámbricas de sensores e a distribución de cámaras intelixentes para desenrolar unha plataforma para monitorización e vídeo vixiancia.

Obxectivos

O principal obxectivo deste proxecto é construir unha plataforma hardware orientada á monitorización e vídeo vixiancia con infraestructura limitada. Isto consistirá nunha rede de sensores autónomos, con capacidade de procesar e analizar esceas localmente, e comunicación inalámbrica entre nodos.

Os obxectivos parciais do proxecto son:

    A implementación eficiente e concurrente de sensores e procesadores a nivel de chip capaces de xerar unha representación simplificada da escea. O procesamento é bioinspirado, e o máximo consumo de potencia de cada nodo sensor intelixente será de 250 mW.
    A implementación de chips de visión intelixente en tecnoloxías de integración vertical. Isto resolverá o compromiso entre velocidade de procesamento e resolución espacial. O obxectivo son imaxes de resolución de 800×600 píxeles (SVGA).
    A incorporación de estructuras de sensado de luz e extracción de información 3D en tecnoloxías compatibes CMOS. Pretendemos comezar unha liña de investigación na interacción de información 2D-3D.
    Xeración on-chip de representacións alternativas da escea basada en puntos e características salientables á polo menos 25 fps.
    Técnicas de xestión enerxética a nivel de sistema, basándonos een operadores de baixo consumo de potencia, reuso hardware é recolección de enerxía.
    O deseñeo de algoritmos de visión distribuida basada no intercambio de información de alto nivel entre nodos sensores. Isto concretarase no tracking ou segemento colaborativo de elementos dentro da área a monitorizar. Poderíase aplicar tambén a detección de eventos ou xestos, ou á súa interpretación con información combinada dende distintos puntos de vista.
    A interacción do sistema de visión integrado coa infraestructura de comunicacións. O fluxo de datos debe ser áxil, pero sen compromete-la potencia ou enerxía dispoñible. No comezo usaremos unha plataforma comercial, ainda que é posible que traballemos nos protocolos e nas subcapas MAC e LLC.
    Desenrolo dun demostrador para explota-las capacidades da rede inalámbrica de cámaras intelixentes. Este demostrador será desplegado nun escenario con necesidade de autonomía a nivel de nodo, comunicación inalámbrica, fácil instalación e baixo mantenemento. Dados os resultados obtivos en proxectos do IMSE (CNM), Sevilla, como V-mote e WiVisNet, o demostrador estará orientado á monitorización en entornos naturais para a detección temprana de incendios, seguimento de fauna en liberdade ou monitorización de perímetros.

Investigadores