MONDEGO: Monitorización y vigilancia mediante dispositivos de visión integrados y de bajo consumo de potencia

Objetivos

Proyecto

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<p>El objetivo principal de este proyecto es construir una plataforma hardware para el desarrollo de aplicaciones de visión distribuidas, cooperativas y colaborativas, con un énfasis especial en la monitorización y vídeo vigilancia en exteriores con poca infraestructura.</p> <p>Esta plataforma hardware consistirá en una red inalámbrica de cámaras inteligentes capaces de procesar localmente las imágenes, extraer las características más importantes y analizar la escena. La comunicación inalámbrica entre nodos permitirá el intercambio de información para realizar algoritmos de visión distribuidos, o transmitir información a una estación base. La implementación de cámaras inteligentes está orientada a muy bajo consumo de potencia. Un único chip contendrá el sensor de la imagen, además del procesamiento de tareas de visión de bajo nivel. Esto dará lugar a un uso eficiente de recursos y permitirá la generación en un único chip de representaciones simplificadas de la escena. Dichas representaciones son muy útiles para realizar tareas cognitivas de más alto nivel, como clasificación de objetos y eventos, o interpretaciones de la escena.</p> <p>Los sistemas de monitorización actuales basados en cámaras distribuidas requieren una considerable infraestructura. Así, cada nodo debe disponer de su fuente de alimentación, además de transmitir una gran cantidad de información a la red. Además, es necesaria una estructura adicional con alta capacidad de información para tratar todo el flujo de datos. Por otra parte, las redes inalámbricas se vienen usando para monitorización y vídeo vigilancia ambiental. Sin embargo, por el momento estas tareas se reducen al seguimiento ciertas variables escalares (presión, temperatura, humedad, etc.) y a su transmisión a una estación base. El uso de diferentes modalidades de sensores con mayor cantidad de datos y complejidad típicamente se descarta. En el caso de la visión, a pesar de ser el medio más potente para extraer información del ambiente que nos rodea, por el momento no ha sido posible incorporar capacidades de visión a la red de sensores sin comprometer su autonomía.</p> <p>Nuestra intención es demostrar que un diseño cuidadoso, una división o particionamiento apropiado del sistema y una aproximación holística para reducir consumo de potencia, puede dar lugar a una red inalámbrica de cámaras inteligentes que permitan desplegar una red de cámaras escalable y de bajo coste en un escenario con poca infraestructura. La contribución principal será buscar la convergencia entre redes inalámbricas de sensores y la distribución de cámaras inteligentes para desarrollar una plataforma para monitorización y vídeo vigilancia.</p> <p>El principal objetivo de este proyecto es construir una plataforma hardware orientada a la monitorización y vídeo vigilancia con infraestructura limitada. Todo ello se concretará en una red de sensores autónomos, con capacidad de procesar y analizar escenas localmente, y comunicación inalámbrica entre nodos.</p> <p>Los objetivos parciales del proyecto son:</p> <ul> <li>La implementación eficiente y concurrente de sensores y procesadores a nivel de chip capaces de generar una representación simplificada de la escena. El procesamiento es bioinspirado, y el máximo consumo de potencia de cada nodo sensor inteligente será de 250 mW.</li> <li>La implementación de chips de visión inteligente en tecnologías de integración vertical. Esto resolverá el compromiso entre velocidade de procesamiento y resolución espacial. El objetivo son imágenes de resolución de 800×600 píxeles (SVGA).</li> <li>La incorporación de estructuras de sensado de luz y extracción de información 3D en tecnologías compatibes CMOS. Pretendemos comenzar una línea de investigación en la interacción de información 2D-3D.</li> <li>Generación en el chip de representaciones alternativas de la escena basada en puntos y características destacables a un ritmo de por lo menos 25 fps.</li> <li>Técnicas de gestión energética a nivel de sistema, basándonos en operadores de bajo consumo de potencia, reuso hardware y recolección de energía.</li> <li>Diseño de algoritmos de visión distribuida basada en el intercambio de información de alto nivel entre nodos sensores. Esto se concretará en el tracking o seguimiento colaborativo de elementos dentro dentro del área a monitorizar. Se podría aplicar también a la detección de eventos o gestos, o a su interpretación con información combinada desde distintos puntos de vista.</li> <li>La interacción del sistema de visión integrado con la infraestructura de comunicaciones. El flujo de datos debe ser ágil, pero sin comprometer la potencia o energía disponible. En principio usaremos una plataforma comercial, aunque es posible que trabajemos en los protocolos y las subcapas MAC e LLC.</li> <li>Desarrollo de un demostrador para explotar las capacidades de la red inalámbrica de cámaras inteligentes. Este demostrador se desplegará en un escenario con necesidad de autonomía a nivel de nodo, comunicación inalámbrica, fácil instalación y bajo mantenimiento. Dados los resultados obtenidos en proyectos del IMSE (CNM), Sevilla, como V-mote y WiVisNet, el demostrador estará orientado a la monitorización en entornos naturales para la detección temprana de incendios, seguimiento de fauna en libertad o la monitorización de perímetros.</li></ul> - Víctor Manuel Brea Sánchez - Diego Cabello Ferrer, Paula López Martínez

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