bakalářská práce

Systém pro zjišťování počtu osob v místnosti

Text práce 4.03 MB

Autor práce: Bc. Josef Šikula

Ak. rok: 2024/2025

Vedoucí: doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Oponent: doc. Ing. Slavomir Matúška, Ph.D.

Abstrakt:

V bakalářské práci představen přehled různých metod pro počítání osob a jsou zde představeny jejich výhody a nevýhody. Na jejich základě byl navržen nový systém, který je založen na počítání průchodů lidí dveřmi. Systém využívá měření pomocí infračerveného hloubkového senzoru VL53L7CX. Je ovládán pomocí mikrokontroléru ESP32-C6. Naměřená data jsou ukládána na SD kartě. Jsou také zpracovávána pomocí algoritmu, který je založen na trasování lokálních minim korelační matice z naměřených dat. Změřené změny počtu lidí jsou nahrávány na cloudové úložište (Google Sheets) pomocí HTTP protokolu. Výsledná data jsou vizualizována pomocí aplikace vytvořené ve Flutteru, která může být spuštěna na osobním počítači nebo chytrém telefonu.

Klíčová slova:

Počítání osob, Time of Flight, hloubkové kamery, Internet věcí, aplikační rozhraní Google Sheets, vestavěné systémy, mirokontroléry

Termín obhajoby

17.06.2025

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student prezentuje výsledky a postupy řešení své závěrečné práce. Vedoucí práce doc. Frýza čte posudek vedoucího závěrečné práce. Tajemník čte posudek oponenta závěrečné práce. Student s posudky souhlasí. Dále uspokojivě odpovídá na druhou otázku oponenta. Doc. Polák: Jak jsou interpretovány výsledky? Student odpovídá detailně i na navazující dotaz předsedy komise. Doc. Polák: Jak je systém odolný na pouhé otevření dveří bez průchodu? Student odpovídá, že toto bylo testováno a prezentuje výsledek. Prof. Grmela: Jak by se dala zlepšit přesnost? Student odpovídá s řešením volby lepšího senzoru. Doc. Polák: Proč jste vybral Flutter? Student odpovídá a zdůvodňuje volbu. Prof. Grmela: Na jaké vlnové délce? Student odpovídá uspokojivě. Dr. Vochyán: Jaká je vzdálenost detekování? Student uvádí hodnotu. Dr. Vágnerová: Využíval jste I2C? Využil byste něco jiného než ESP32? Student na obě otázky odpovídá uspokojivě. Čím může být způsoben false-positive výsledek? Student popisuje situace a podává uspokojivou odpověď.

Jazyk práce

angličtina

Fakulta

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Ústav

Ústav radioelektroniky

Studijní program

Elektronika a komunikační technologie (BPC-EKT)

Složení komise

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ladislav Polák, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Lubomír Grmela, CSc. (člen)
Ing. Josef Vochyán, Ph.D. (člen)
Ing. Jitka Vágnerová, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Předložená bakalářská páce pojednává o vývoji systému pro monitorování počtu osob v místnosti s využitím snímání průchodu osob dveřmi do a z místnosti. Podstata práce je poměrně komplexní a slučuje vícero technických oblastí, konkrétně návrh obvodového zapojení, programování mikrokontrolérů, bezdrátovou komunikaci, cloudové aplikace, či vývoj aplikace pro počítač/mobilní zařízení.

Všechny tyto části student zvládl, navrhl a zkonstruoval systém obsahující vývojový kit s řídicím modulem ESP32-C6, IR senzorem VL53L7CX typu Time of Flight a modul s mikro SD kartou. Pro vývoj firmwaru byl zvolen jazyk C ve frameworku ESP-IDF a student vytvořil aplikaci využívající RTOS s několika nezávislými tasky/úlohami. Přístup studenta byl velmi aktivní a samostatný. Oceňuji především jeho schopnost řešit dílčí úkoly s využitím dostupných zdrojů, včetně diskuzních fór vývojářské komunity a dokumentace výrobců hardwaru. Také to, že chybějící části knihoven byl schopen si sám naportovat na vybraný hardware. Kladně hodnotím také samotný algoritmus, který ze změřených dat extrahuje informaci o pohybu osob v okolí senzoru.

Na pravidelných konzultacích představoval již hotové části systému, otevřeně přijímal rady a náměty a také sám navrhoval další rozšíření systému. Text práce, psaný v anglickém jazyce v systému LaTeX, považuji za přehledný a srozumitelný, bez formálních nedostatků. Současně je velmi popisný a může sloužit jako návod jiným vývojářům, zabývající se podobnou problematikou. Jádro práce byla prezentována na studentské soutěži Student EEICT 2025, organizované FEKT, VUT v Brně. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 100

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
doc. Ing. Slavomir Matúška, Ph.D.

Autor vo svojej bakalárskej práci predstavuje funkčný prototyp systému na počítanie počtu osôb v miestnosti založený na ToF senzore VL53L7CX a mikrokontroléri ESP32-C6. Práca je spracovaná na vysokej úrovni. Za prínosné považujem použitie vedeckých článkov ako zdroje literatúry.  V praktickej časti navrhol a otestoval tri algoritmy: jednoduché rozdelenie matice na zóny (presnosť 52 %), upravený algoritmus navrhovaný výrobcom čipu (~86 %) a vlastný algoritmus založený na hľadaní lokálnych miním v hĺbkových dátach (presnosť 98 %). Namerané údaje sa ukladajú lokálne na SD kartu a na Google Sheets cloud. Okrem toho autor vytvoril multiplatformovú aplikáciu na vizualizáciu výsledkov pomocou platformy Flutter. Práca má praktický prínos a po miernych modifikáciách by mohla byť použitá aj v reálnej prevádzke pre potreby univerzity. Otázky k obhajobě:
  1. Prečo ste sa rozhodli použiť Google Sheets API na ukladanie nameraných dát? Nebolo by vhodnejšie použiť platformy ako Firebase, Firestore alebo MongoDB Atlas cloud? Aké vidíte výhody či nevýhody navrhovaných riešení z hľadiska výkonu, škálovateľnosti a jednoduchosti implementácie?
  2. Porovnali ste výsledky dosiahnuté vašou implementáciou s výsledkami publikácie C. Perra a kol. [14]? Aké hlavné rozdiely alebo zhodné body ste identifikovali a čomu ich pripisujete?
  3. Skúšali ste v rámci testovania scenár, v ktorom jedna osoba súčasne vstupuje do miestnosti, zatiaľ čo druhá z nej odchádza? Považujete navrhnuté riešenie za schopné túto situáciu spoľahlivo detegovať a správne zaznamenať?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 95

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová