Автономная охранная турель с нейросетями

Концепция и цель проекта

Турель разрабатывается как комплексное решение для обеспечения безопасности периметра и идентификации лиц в режиме реального времени. Система сочетает в себе функции охраны и биометрической верификации, что позволяет повысить уровень безопасности объектов.

Основная задача турели — оперативно обнаруживать потенциальные угрозы и проверять личность лиц, находящихся вблизи охраняемого периметра. Это достигается за счёт интеграции современных технологий компьютерного зрения и биометрии.

Идея проекта была вдохновлена технологиями, представленными в играх серии Half Life. Разработчики стремились адаптировать фантастические концепции для реальных задач безопасности, создав практичное и эффективное решение.

Программные компоненты

Для реализации функциональности турели используются передовые программные компоненты. Ключевым элементом является YOLOv8, которая обеспечивает покадровый захват видеопотока и трекинг силуэта. Это позволяет системе отслеживать движение объектов и определять их местоположение относительно периметра.

Для вычисления биометрических данных лица применяется технология DeepFace. Она анализирует захваченные кадры, извлекает характеристики лица и сравнивает их с базой данных, что обеспечивает точную идентификацию личности.

Для передачи данных между компонентами системы используется асинхронный сетевой мост, реализованный на Python с применением UDP-сокетов. Такой подход позволяет передавать данные без блокировки видеопотока, обеспечивая высокую производительность и надёжность работы системы.

Аппаратные компоненты

Основу системы составляют микроконтроллер ESP32 и плата ESP32-CAM. Микроконтроллер ESP32 обеспечивает высокую производительность и множество возможностей для подключения периферийных устройств. Плата ESP32-CAM дополняется встроенной камерой, что позволяет интегрировать функции видеофиксации и обработки изображений.

Для механического управления элементами турели используются сервоприводы MG996R. Эти сервоприводы обеспечивают точное позиционирование и достаточную мощность для перемещения компонентов турели. Они подключаются к микроконтроллеру и управляются посредством программных команд.

Лазерный тактический блок в системе управляется через реле. Это позволяет включать и выключать лазерный блок по команде от микроконтроллера. Реле обеспечивает надёжное и безопасное управление высоким напряжением, необходимым для работы лазерного блока.

Управление и интерфейс

Система управления турелью включает интеграцию с Telegram-ботом. Пользователь может отправлять команды через мессенджер, что позволяет управлять турелью удалённо. Бот обрабатывает команды и передаёт их на микроконтроллер, который выполняет соответствующие действия.

Кроме управления через Telegram, система оснащена консольным интерфейсом. Консольный интерфейс предоставляет более детальный контроль над системой и включает пункты для просмотра перечня лиц в базе данных, добавления новых лиц в базу и запуска турели. Это позволяет оператору быстро настраивать систему и реагировать на изменяющиеся условия.

Консольный интерфейс и Telegram-бот дополняют друг друга, обеспечивая гибкие возможности управления. Оператор может выбрать наиболее удобный способ взаимодействия с системой в зависимости от ситуации: использовать консоль для детальной настройки или Telegram-бот для быстрого удалённого управления.

Процесс сборки и тестирования

Сборка устройства начинается с пайки компонентов на плату. После завершения пайки осуществляется установка платы в корпус устройства. Затем необходимо подключить питание, мотор и реле, убедившись в правильности соединений.

Следующим этапом является прошивка платы. Важно отметить, что прошивка камеры выполняется отдельно. Это необходимо для обеспечения корректной работы устройства и синхронизации всех его компонентов.

После завершения сборки и прошивки проводится тестирование. В первую очередь проверяется срабатывание лазера — необходимо убедиться, что он активируется в соответствии с заданными параметрами. Также проводится тестирование позиционирования камеры, чтобы удостовериться в точности её работы и соответствии заданным координатам.

Практика

Чек-лист по материалу

• Подготовить аппаратные компоненты (ESP32, ESP32-CAM, сервоприводы, лазерный блок).
• Настроить программные компоненты (YOLOv8, DeepFace, сетевой мост).
• Прошить плату и камеру.
• Подключить питание и моторы.
• Настроить интеграцию с Telegram-ботом.
• Провести тестирование системы.

Справка

Термины из видео

YOLOv8

Нейросеть, используемая для покадрового захвата, детекции и трекинга силуэта человека.

DeepFace

Нейросеть, используемая для многопоточного вычисления биометрии лица.

UDP-сокеты

Механизм для передачи данных в сети, используемый в проекте для асинхронной передачи данных и фото-алертов.

ESP32

Микроконтроллер, используемый в проекте для управления аппаратными компонентами.