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Colloque Capteurs 2008 Bourges 05/03/2008 1 Placement de réseau de capteurs pour lobservation de scènes intérieures P. David, V. Idasiak, F. Kratz P. David,

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1 Colloque Capteurs 2008 Bourges 05/03/ Placement de réseau de capteurs pour lobservation de scènes intérieures P. David, V. Idasiak, F. Kratz P. David, V. Idasiak, F. Kratz PRISME / L.V.R ENSI de Bourges - Université d'Orléans 88 boulevard Lahitolle, Bourges Cedex, France

2 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 2 05/03/2008 Sommaire Projet CAPTHOM Définition du Problème Méthode de Modélisation Première Solution Utilisation dAlgorithmes Génétiques Cas dÉtude Conclusion et Travaux Futurs

3 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 3 05/03/2008 Projet du programme SéSAME du pôle S 2 E 2. Projet de développement dun nouveau Capteur de Présence Humaine. Le capteur est destiné à une utilisation dans des bâtiments tertiaires ou dans lhabitat privé. Les applications visées vont de la gestion de lénergie à laide au maintien à domicile. Projet CAPTHOM

4 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 4 05/03/2008 Définition du Problème Permettre un placement optimal des futurs capteurs développés. Les caractéristiques du problème sont: Réaliser un placement pour des scènes intérieures Pouvoir fixer des degrés de priorité pour les zones à surveiller Éviter de couvrir certaines zones Résoudre le problème dobservation en disposant dun nombre limité de capteurs Résoudre le problème dobservation en disposant de zones de placement accessibles limitées

5 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 5 05/03/2008 Méthode de Modélisation Données disponibles: Géométrie de la scène Placement du mobilier Liste des capteurs utilisables Lieux dimplantation possibles Objectifs de couverture Données attendues: Ensemble des capteurs retenus et leur placement Indicateurs sur lefficacité de la solution

6 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 6 05/03/2008 Méthode de Modélisation Le problème précédant est un problème doptimisation sous contraintes. Les données précédentes sont exprimées numériquement pour obtenir un ensemble déquations. Le fruit de la recherche des algorithmes doptimisation employés sera lensemble des capteurs retenus.

7 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 7 05/03/2008 Méthode de Modélisation Numérisation de la scène: La scène est représentée par un vecteur Chaque point de la scène est un élément du vecteur La scène est découpée en un nombre choisi de points Tous les éléments sont fixés à 0 Si un point appartient à une zone à surveiller lélément est fixé à 1

8 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 8 05/03/2008 Méthode de Modélisation Si lon veut graduer limportance des zones à surveiller un deuxième vecteur indiquant cette importance est ajouté.

9 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 9 05/03/2008 Méthode de Modélisation Pour caractériser les capteurs il faut connaître leur zone efficace. Cette zone est la zone dans laquelle le capteur peut fournir une information sur le flux auquel il est sensible. La zone efficace est calculée par tracé de rayon La zone est ensuite numérisée comme la scène

10 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 10 05/03/2008 Méthode de Modélisation

11 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 11 05/03/2008 Méthode de Modélisation Ce procédé est réalisé pour chaque capteur et chaque position envisageable. Les vecteurs décrivant le comportement de chaque capteur sont concaténés dans une matrice. Pour appréhender la fiabilité des capteurs, il est possible de calculer un second vecteur pour chacun deux. Dans ce vecteur, on indique la fiabilité de la mesure au point considéré. Pour représenter le comportement dun réseau de capteur, il suffit de multiplier la matrice par un vecteur de sélection des capteurs.

12 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 12 05/03/2008 Méthode de Modélisation Une fonction coût est créée pour évaluer chaque réseau. Cette fonction coût permet de calculer le prix global du matériel engagé, ainsi que la consommation énergétique de la solution. Cest cette fonction que lon minimise tout en vérifiant lefficacité du réseau par rapport à la mission confiée.

13 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 13 05/03/2008 Méthode de Modélisation

14 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 14 05/03/2008 Premiers résultats

15 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 15 05/03/2008 Utilisation dAlgorithmes Génétiques Lusage dalgorithmes génétiques est justifié dans notre cas par: La nécessité doptimiser des objectifs hétérogènes. (coût, couverture, redondance des capteurs, fiabilité du réseau) La nécessité de prendre en compte des contraintes hétérogènes. (zone à observer, éviter, placement restreint, coût maximal) Les algorithmes génétiques permettent de trouver des solutions plus réalistes et prenant en compte des contraintes plus complexes. Nous avons en particulier exprimé le fait quun capteur ne doit être ajouté au réseau que si il apporte une quantité suffisante de nouvelles informations.

16 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 16 05/03/2008 Utilisation dAlgorithmes Génétiques Exemple de fonction de coût utilisée: val 0 for i=0..NbPoint if Scene ( i ) > 0 if (A x)( i ) Scene ( i ) val val / sum(Scene ) if (A x)( i ) < 0 val val – 100 if sum( x ) > MaxSens val val – 100 val val + Cov ( NbSens – sum( x ) )

17 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 17 05/03/2008 Cas dÉtude

18 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 18 05/03/2008 Cas dÉtude

19 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 19 05/03/2008 Cas dÉtude

20 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 20 05/03/2008 Conclusion Première solution pour loptimisation du placement de réseau de capteur. Grande souplesse dans les contraintes et objectifs. Adaptation à des solutions multi capteurs de technologies différentes. Utilisable pour limplantation des futurs capteurs développés dans CAPTHOM.

21 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 21 05/03/2008 Travaux futurs Passer à une représentation 3D. Ajouter les zones de perturbations dans la description de la scène. Réaliser des tests de performances par rapport à un scénario donné. Intégrer aux résultats lapport de politiques de fusion de données. Évaluer la fiabilité du réseau par rapport aux missions (ex: simulation de perte de capteurs)

22 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 22 05/03/2008 Remerciements Nous tenons à remercier les partenaires du projet Capthom. Ce travail a été réalisé avec le soutien financier de la Région Centre, des collectivités locales et du Ministère de lIndustrie dans le cadre du projet Capthom du pole S 2 E 2,

23 LABORATOIRE VISION ET ROBOTIQUE Colloque Capteurs 2008 Bourges POLE CAPTEURS AUTOMATISMES 23 05/03/2008


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