Багатоканальна система керування доступом на базі Raspberry Pi та OpenCV

Abstract

Керування доступом до різних об'єктів є актуальною проблемою, особливо в умовах сьогодення. З розвитком технологій та досвіду людства у боротьбі з системами безпеки, з’являється необхідність для покращення або оновлення систем отримання доступу до контролю фізичних приладів. Майже усі банківські компанії мають дуже сильні та сучасні системи кібербезпеки, але навіть цього не завжди достатньо, щоб уникнути злому. Щодо безпеки пристроїв фізичного збереження даних або коштів, є також багато способів, які і до сьогодні мають успіх. Основною проблемою є недостатньо безпечна система отримання доступу через отримання сигналу, так як зазвичай це може бути сканування сітківки ока, або відбиток пальця довіреної особи. Щоб уникнути таких випадків і комплексного вирішення цих питань використовуються різноманітні апаратно-програмні рішення. В даній кваліфікаційній роботі магістра представлено одне з них, а саме система багатоканального керування доступом на базі одноплатного комп’ютеру Raspberry Pi та технології OpenCV. Пояснювальна записка магістерської роботи складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку джерел посилання, 1 додатку та спеціальної частини з охорони праці. У вступі визначається актуальність теми, наведені задачі, які заплановано вирішити для досягнення поставленої мети. У першому розділі проводиться аналітичний огляд сучасних рішень та розкриття принципів роботи системи. Було розглянуто інновації у сфері у сфері систем фізичного контролю доступу, методи мультиспектральної біометрії обличчя у контролі доступу та проаналізовано алгоритми оцінки пози голови та проаналізовано підходи до виявлення обличчя на зображенні. У другому розділі проаналізовано та обрано математичні методи та засоби комп’ютерної інженерії для моделювання системи. Було розглянуто ефективність системи масового обслуговування у технічних сферах та використання системи у багатоканальних системах масового обслуговування. В рамках третього розділу було змодельовано структурну схему багатоканальної системи контролю доступу та спроектовано блок-схему алгоритму роботи системи з демонстрацією алгоритму роботи системи з трьома рівнями доступу. Також було розглянуто альтернативні апаратні рішення. У четвертому розділі, було обрано необхідно компоненти для створення багатоканальної системи керування доступом. Було продемонстровано процеси підключення камери і сканеру відбитків пальців до одноплатного комп’ютера. Та налаштування бібліотеки OpenCV з навчання системи. Також було описано план реалізації програмної частини з її тестуванням. Висновок знайомить з результатами роботи та основними перевагами розробленої системи перед аналогами. Частина охорони праці та безпеки в надзвичайних ситуаціях демонструє систему заходів та засобів для запобігання впливу несприятливих факторів, що супроводжують працівників сфери ІТ. Було проаналізовано освітлення та умови мікроклімату на робочому місці та проведено управління цивільної оборони для підприємства на випадок пожежі. Магістерська робота містить _87_ с. (без додатків), _35_ рис. _3_ табл., _35_ джерел посилання та _1_ додаток.

Managing access to various objects is an urgent problem, especially in today's environment. With the development of technology and human experience in dealing with security systems, there is a need to improve or update systems for gaining access to control physical devices. Almost all banking companies have very strong and up-to-date cybersecurity systems, but even this is not always enough to avoid hacking. When it comes to securing physical storage devices for data or funds, there are also many ways that have been successful to date. The main problem is an insufficiently secure system for gaining access by receiving a signal, as it can usually be a retinal scan or a fingerprint of a trusted person. To avoid such cases and to solve these issues comprehensively, various hardware and software solutions are used. This master's thesis presents one of them, namely a multi-channel access control system based on a single-board Raspberry Pi computer and OpenCV technology. The explanatory note of a master’s thesis consists of an introduction, four chapters, conclusions, a list of references, 1 appendix, and a special part on labor protection. The introduction defines the relevance of the topic, outlines the tasks to be solved to achieve the goal. The first chapter provides an analytical review of modern solutions and discloses the principles of the system. Innovations in the field of physical access control systems, methods of multispectral face biometrics in access control, and algorithms for estimating head pose are considered and approaches to face detection in an image are analyzed. The second section analyzes and selects mathematical methods and computer engineering tools for modeling the system. The effectiveness of the queuing system in technical areas and the use of the system in multi-channel queuing systems were considered. In the third section, the structural diagram of the multichannel access control system was modeled and a flowchart of the system's operation algorithm was designed, demonstrating the algorithm of the system with three levels of access. Alternative hardware solutions were also considered. In the fourth section, the necessary components for creating a multi-channel access control system were selected. The processes of connecting a camera and a fingerprint scanner to a single-board computer were demonstrated. And setting up the OpenCV library to train the system. The plan for implementing the software part with its testing was also described. The conclusion presents the results of the work and the main advantages of the developed system over analogs. The part of occupational health and safety in emergency situations demonstrates a system of measures and means to prevent the impact of adverse factors that accompany IT workers. Lighting and microclimate conditions at the workplace were analyzed and civil defense management for the enterprise in case of fire was carried out. The master's thesis contains _87_ p. (without appendices), _35_ figs. _3_ tables, _35_ references and _1_ appendix.