IWEAR SOUTENANCE TECHNIQUE L BRIDELANCE N CAZIN N
I-WEAR: SOUTENANCE TECHNIQUE L. BRIDELANCE – N. CAZIN – N. DANIEL – C. DESCHAMPS – L. VANNIER MASTER PRO S 2 IC CLIENT P. ANDRY (ETIS UCP CNRS UMR 8051)
ANALYSE DES BESOINS ET DES COUTS ARCHITECTURE HARDWARE, SOFTWARE ET INTELLIGENTE ENVIRONNEMENT TECHNIQUE CONCEPTS CLEFS INTEGRATION RESULTATS CONCLUSION PLAN DE PRESENTATION INTRODUCTION
INTRODUCTION ANALYSE DES BESOINS ET DES COUTS ARCHITECTURE HARDWARE, SOFTWARE ET INTELLIGENTE ENVIRONNEMENT TECHNIQUE CONCEPTS CLEFS INTEGRATION RESULTATS CONCLUSION
Ø Assister l'utilisateur dans ses tâches quotidiennes. Ø Tenir compte du contexte dans lequel évolue le porteur et de ses habitudes. Ø Contraintes du produit ü Acquisition d'informations provenant de capteurs hétérogènes ü Tout doit être calculé et embarqué sur le produit (pas de systèmes externes) ü Ergonomie, Légéreté et Autonomie (Energétique et Fonctionnelle) ü Modularité ü Design et Discrétion ØReconnaître / Distinguer 6 activités ü Marcher, courir, manger, travailler, être allongé, parler Equipe § § § L. BRIDELANCE (Chef de Projet, Accéléromètres) N. CAZIN (Noyau Applicatif, Vidéo) N. DANIEL (Wi. FI , IHM) C. DESCHAMPS (IHM) L. VANNIER (Hardware, Audio) Domaines communs: § Intelligence Artificielle § Modules § Spécifications et documentation § Intégration Produit proposé INTRODUCTION Problématique
ANALYSE DES BESOINS ET DES COUTS INTRODUCTION ANALYSE DES BESOINS ET DES COUTS ARCHITECTURE HARDWARE, SOFTWARE ET INTELLIGENTE ENVIRONNEMENT TECHNIQUE CONCEPTS CLEFS INTEGRATION RESULTATS CONCLUSION
q Besoins : Ø Produit générique Ø Modularité Ø Poids de la veste Ø Coûts abordables q Estimation du prix : Ø Prototype : 1400 € Ø Version commerciale : 400 € / 500 € q Poids 3 kilos pour le prototype Contraintes q. Contraintes : Ø Commandes de matériel ü Contrainte budgétaire (budget de la fac) ü Contraintes sur les délais de livraisons (échéances longues) ü Nécessité d’une bonne vision globale du projet dès le début de celui-ci Ø Ergonomie : ü Disposition et nombre de capteurs ü Haut degré de liberté dans les mouvements ü Chaleur des composants Ø Technique : ü Alimentation ü Modularité des architectures logicielle et matérielle ü Intégration sur Mipsel (puissance de calcul, mémoire, drivers, …) ANALYSE DES BESOINS ET COÛTS Besoins et Coûts
ARCHITECTURE HARDWARE, SOFTWARE ET INTELLIGENTE INTRODUCTION ANALYSE DES BESOINS ET DES COUTS ARCHITECTURE HARDWARE, SOFTWARE ET INTELLIGENTE ENVIRONNEMENT TECHNIQUE CONCEPTS CLEFS INTEGRATION RESULTATS CONCLUSION
ARCHITECTURES HARDWARE (1) Architecture la plus simple q PC portable ou PDA q Avantages Ø Simple à développer Ø Centralisé q Inconvénients Ø Encombrant pour le PC Ø Peu ou pas de capteurs Ø Faible capacité (PDA)
Architecture idéale q Un seul bus de communication q. Avantages Ø simple à développer Ø simple à mettre en place q. Inconvénients ØDifficulté à trouver des capteurs sur un seul bus ØDifficulté à faire évoluer (problème d'hétérogénéité) ARCHITECTURES HARDWARE (2)
Architecture retenue: La mixité ARCHITECTURES HARDWARE (3)
q Son Ø Micro Web. Cam Ø 1 canal – 8000 hz q Accéléromètres Analogiques Ø Memsic Mx 2125 Ø 2 axes – 30 Hz q Vidéo Ø Web. Cam Ø 160 x 120 RGB Ø 20 fps q Accéléromètres Bluetooth Ø Wiimote et Nunchunk © Ø 3 axes – 100 Hz q Wi. FI Ø Clé USB dwl-122 Ø 11 mbit/s q Température Ø Dallas 1 -Wire DS 18 S 22 ARCHITECTURES Senseurs
Framework q Fournir une couche logicielle de base Ø Calculs / signal Ø Système Ø Abstraction matérielle Modules q Réutilisable q Chargeable / Déchargeable q Intérêt ARCHITECTURES SOFTWARE
ARCHITECTURES SOFTWARE Charon Wrisp Wi. FI Charon Hip Vidéo Audio Charon Thermo
ARCHITECTURES INTELLIGENTE Action Supervisation Apprentissage du contexte utilisateur Fréquences paramétrables LMS (0. 2 Hz) Mémoire à court terme (Lissage temporel ) Fuzzy. ART (1 Hz) Threshold (1 Hz) KNN (0. 2 Hz) C 4. 5 (0. 2 Hz) Bayésien (1 Hz) Extraction Avg, sdv, Entropy, energy, acorr PASSTHROUGH Running. Avg Retinex Hist HSV Avg, sdv Données brutes Acquisition à fréquence variable Accéléromètre HIP (22 Hz) Accéléromètre WRISP (22 Hz) Capteur Wi. FI (0. 2 Hz) VIDEO (0. 2 Hz) AUDIO (1 Hz) Caractérisation de L'environnement Température (1 Hz)
ENVIRONNEMENT TECHNIQUE INTRODUCTION ANALYSE DES BESOINS ET DES COUTS ARCHITECTURE HARDWARE, SOFTWARE ET INTELLIGENTE ENVIRONNEMENT TECHNIQUE CONCEPTS CLEFS INTEGRATION RESULTATS CONCLUSION
q Environnement logiciel Ø OS : Windows, Linux, u. C-Linux, Open. WRT + Debian 4 (routeur ASUS). Ø Langages: C/C++, JAVA Ø Debug : gdb, Electric Fence Ø Chasse aux fuites de mémoire : Valgrind Ø Compilation automatisée: Scons Ø Visualisation et Analyse des données: Yale Ø Stockage/Gestion des versions: Subversion ENVIRONNEMENT TECHNIQUE q Environnement matériel Ø Architecture x 86, Mipsel, Atmel. Ø Cartes de développement à base de Basic. Stamps (PBasic) Ø Ecran i. LCD : Langage propre Ø Charon 2: ATMega 128 Ø Bus matériel: Bluetooth, USB, RS 232, I 2 C, Wi. FI
q Communication Ø Google groups Ø Wiki Ø Site Internet Ø Forum sur site ENVIRONNEMENT TECHNIQUE q Délivrables Ø Documentation automatique du code : Doxygen Ø Rédaction de documentation ü PDF généré à partir de La. Tex ü Présentation Power. Point 2007
CONCEPTS CLEFS INTRODUCTION ANALYSE DES BESOINS ET DES COUTS ARCHITECTURE HARDWARE, SOFTWARE ET INTELLIGENTE ENVIRONNEMENT TECHNIQUE CONCEPTS CLEFS INTEGRATION RESULTATS CONCLUSION
CONCEPTS CLEFS q Profiles Ø Description d’un classifieur de capteurs (indice sur l’activité) Ø Flexibilité de l’application Ø Ensemble de modules (à fréquences spécifiques) q Managers Ø Interface générale du programme I-Wear ü Repertoire, extensions ü Monitoring Ø Chargement / Déchargement en cas de modification de fichiers q Types de managers Ø IWear. Manager : le programme lui-même Ø User. Manager : Utilisateurs Ø Profile. Manager : Les profils Ø Plugin. Manager : Les plugins Ø HIDManager : IHM
CONCEPTS CLEFS q Managers Ø Interfaçage totalement transparent avec ü Clefs USB ü Montage NFS ü Scripts CGI
Wi. Fi ROUTEUR ASUS Serveur Web + Admin CGI Action Identifiée PDA Serveur (Module HID) LMS Action Réelle Activité Identifiée Activité Réelle Ø Applet Java ü Portable o Non obligation de connaître le périphérique ü Utilisation transparente du stylet Ø Gestion profils Ø Supervisation Bluetooth ( Wiimote - oreillette) Applet JAVA + Page config CONCEPTS CLEFS Interface Homme Machine
q. I-Wear Supervisor Ø Sept boutons => six activités + stop Ø Graphe de supervisation ü Surveillance de l'apprentissage Ø Retour de l'activité identifiée Capture écran d'I-Wear Supervisor CONCEPTS CLEFS Interface Homme Machine
q. I-Wear Calendar Ø Dialogue avec serveur sur routeur Ø Suivi des activités quotidiennes ü activités planifiées ü Tranches horaires d'une heure Ø Notification des incohérences d'activité ü (Reconnue = Eat) ü (planifiée = Work) ü Couleur vive pour attirer l'attention ü Affichage notification avec clique du stylet Capture écran d'I-Wear Calendar CONCEPTS CLEFS Interface Homme Machine
INTEGRATION INTRODUCTION ANALYSE DES BESOINS ET DES COUTS ARCHITECTURE HARDWARE, SOFTWARE ET INTELLIGENTE ENVIRONNEMENT TECHNIQUE CONCEPTS CLEFS INTEGRATION RESULTATS CONCLUSION
q Adaptation Ø X 86 -> Mipsel ü Pas d'unité flottante donc attention aux calculs (ex. FFT entière) ü Pas la même puissance et jeu d'instructions Ø Cross-compilation Ø uc. Linux (noyau 2. 4) -> Debian réduite (noyau 2. 6) ü Résolution libdl, threading INTEGRATION q Tout au long du projet ü A la manière de briques ü Validation intermédiaire ü Mise en évidence des problèmes ü Démarche top-down (cf. Modules)
RESULTATS INTRODUCTION ANALYSE DES BESOINS ET DES COUTS ARCHITECTURE HARDWARE, SOFTWARE ET INTELLIGENTE ENVIRONNEMENT TECHNIQUE CONCEPTS CLEFS INTEGRATION RESULTATS CONCLUSION
ü Eclairages non uniformes exlpoitables ü Stabilité des couleurs à differents éclairages RESULTATS IMAGE q Pretraitement Ø Retinex (v 2)
RESULTATS IMAGE q Pretraitements Ø RGB -> HSV Brut (v 1) HSV + Retinex (v 2)
HSV Brut (v 1) HSV + Retinex (v 2) RESULTATS IMAGE q Caracteristiques Ø Moments centraux
q Caracteristiques (Fenêtre temporel de 5 s) Ø Moyenne Ø Ecart Type Ø Entropie Ø Autocorrelation / FFT (Recherche des pics) RESULTATS ACCELEROMETRES
RESULTATS ACCELEROMETRES (MARCHE) Moyenne 5594. 375 Ecart Type 632. 33791 Autocorrelation FFT
RESULTATS ACCELEROMETRES (COURSE) Moyenne 5060, 9369 Ecart Type 1424. 85 Autocorrelation FFT
q Classification en ligne Ø Fuzzy. ART Ø Trois paramètres: üVigilence 0. 9 üSélection 0. 01 üTaux d'apprentissage 0. 2 Ø Apprentissage de patterns par resonance ü V 1 o AVG. X STD. X AVG. Y STD. Y ü V 2 o AVG + STD + ENTROPIE + FREQ. FOND. RESULTATS ACCELEROMETRES
q Classification en ligne Ø Fuzzy. ART Ø Trois paramètres: üVigilence 0. 9 üSélection 0. 01 üTaux d'apprentissage 0. 2 Ø Apprentissage de patterns par resonance ü V 1 o AVG. X STD. X AVG. Y STD. Y ü V 2 o AVG + STD + ENTROPIE + FREQ. FOND. RESULTATS ACCELEROMETRES
RESULTATS AUDIO q Caractéristiques q Amplitude fréquence et écart type
RESULTATS AUDIO q Caractéristiques q Amplitude fréquence et écart type
q. Classification en ligne Ø Hachage sur l'adresse MAC Ø Vecteur de qualité de points d'accès Ø K Nearest Neighbors Ø Récupération "à chaud" des points d'accès RESULTATS WIFI
CONCLUSION INTRODUCTION ANALYSE DES BESOINS ET DES COUTS ARCHITECTURE HARDWARE, SOFTWARE ET INTELLIGENTE ENVIRONNEMENT TECHNIQUE CONCEPTS CLEFS INTEGRATION RESULTATS CONCLUSION
q Equipe soudée q Choix matériel cohérent pour un prototype q Architecture logicielle simple, ouverte et extensible EVOLUTIONS FUTURES q Améliorer l'architecture intelligente Ø Emergence de comportements Ø Analyse et justification des résultats obtenus q Architecture matérielle totalement sans fil Ø A la manière des accéléromètres bluetooth q Interface Homme Machine moins rudimentaire q. Efficacité energetique q. Repartition des calculs CONCLUSION BILAN
Ø Jocelyne CESARINI Ø Colette BOUCHEE Ø Pierre ANDRY Ø Philippe GAUSSIER Ø Philippe LAROQUE Ø Benoît MIRAMOND Ø Christophe GIOVANANGELLI Ø Fred Ø Tuyêt Trâm DANG NGOC Ø Hamid AGUINI Pour leur investissement tout au long du projet REMERCIEMENTS Nous tenons à remercier :
QUESTIONS ? IWEAR: SOUTENANCE TECHNIQUE Merci de votre attention !
ANNEXES
Partie Part dans le projet Jours/Homme Cahier des charges 0. 1% 2 Etude ØRecherche bibliographique de l’existant ØFaisabilité logiciel et intelligente 21. 6% 90 75 15 Spécifications et conception Ø Hardware Ø Software Ø Intelligente Ø Validation intermédiaire 20. 4% 85 20 30 30 5 Développement Ø Framework préliminaire Ø Pilotes du matériel Ø Modules et Noyau Ø Montages électroniques Ø Extra ( Déploiement routeur, Configuration ) 33. 7% 140 15 15 60 15 35 Tests Ø Unitaires Ø Intégration 24% 100 70 30 Présentation au client 0. 2% 1 TOTAL 100% 416, 5 TOTAL PREVISIONNEL + 20% 500 CYCLE DE VIE DU PROJET Cycle de vie et charge de travail
PLANNING D'EQUIPE Diagramme de GANTT
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