T Ổ NG QUAN
Nhu c ầ u th ự c ti ễ n và lý do ch ọn đề tài
Sự cải thiện trong chăm sóc sức khỏe đã làm giảm tỷ lệ tử vong và kéo dài tuổi thọ, với nhiều người sống hơn 100 năm Tuy nhiên, dân số già đặt ra thách thức về kinh tế và xã hội, đặc biệt trong lĩnh vực lao động, lương hưu và chăm sóc sức khỏe Sự gia tăng người cao tuổi có thể dẫn đến chi phí chăm sóc sức khỏe cao hơn, trong khi số lượng người trẻ giảm và nhân viên điều dưỡng cũng ít đi, gây khó khăn trong việc cung cấp chăm sóc đầy đủ cho người cao tuổi Xu hướng chuyển dịch từ các viện dưỡng lão sang chăm sóc tại nhà đang gia tăng, mang lại lợi ích tài chính và giúp người cao tuổi duy trì sự độc lập trong môi trường quen thuộc Để đáp ứng nhu cầu này, cần phát triển các hệ thống công nghệ mới nhằm cung cấp thông tin cần thiết cho việc chăm sóc sức khỏe, từ đó nâng cao chất lượng cuộc sống và trì hoãn việc chuyển sang các cơ sở chăm sóc tốn kém.
Ch ấn thương do ngã của ngườ i cao tu ổ i
Chấn thương do ngã ở người cao tuổi là một vấn đề toàn cầu ngày càng gia tăng, đặc biệt khi dân số già đi Khoảng 30% người từ 65 tuổi trở lên sống trong cộng đồng và hơn 50% người trong các cơ sở chăm sóc bị ngã hàng năm, với nhiều người gặp phải tình trạng này nhiều lần Mặc dù không phải tất cả các cú ngã đều gây chấn thương, nhưng khoảng 20% cần chăm sóc y tế, trong đó 5% dẫn đến gãy xương và các chấn thương nghiêm trọng khác Tỷ lệ chấn thương tăng cao ở phụ nữ từ 75 tuổi trở lên, và chấn thương do ngã là nguyên nhân tử vong đứng thứ năm ở người cao tuổi Ngã chiếm hơn 80% số ca nhập viện vì chấn thương ở người trên 65 tuổi, và những lo ngại về hậu quả của ngã có thể dẫn đến trầm cảm và lo âu, ảnh hưởng đến sự độc lập và khả năng xã hội của họ.
Hình 1.1 Biểu đồ số ca cấp cứu
Các yếu tố rủi ro
Gần một nửa số vụ té ngã của người cao tuổi diễn ra trong nhà của họ
Nhiều yếu tố khác nhau làm tăng khả năng xảy ra sự cố ngã ở người cao tuổi, bao gồm giảm lực cơ và tốc độ di chuyển, khiến việc giữ thăng bằng trở nên khó khăn hơn Thời gian phản ứng cũng giảm, làm cho họ không thể phán đoán kịp thời các tình huống nguy hiểm Hầu hết các trường hợp ngã ở người cao tuổi xảy ra do vấp hoặc va chạm với đồ vật, và các yếu tố rủi ro này có thể được phân loại thành yếu tố bên trong và bên ngoài.
Các yếu tố rủi ro nội sinh:
Các yếu tố rủi ro ngoại sinh:
+ Môi trường sống của ngôi nhà
+ Phản ứng bất lợi với thuốc
H ệ th ố ng giám sát
Nhiều cơ sở chăm sóc gia đình đã triển khai hệ thống báo động đa dạng, bao gồm nút áp suất có thể đeo và dây kéo, nhưng những thiết bị này yêu cầu người cao tuổi phải tự kích hoạt Để khắc phục điều này, các hệ thống tiên tiến hơn được thiết kế để tự động nhận biết các tình huống báo động mà không cần người dùng can thiệp Những hệ thống này không chỉ bảo vệ người cao tuổi mà còn hỗ trợ khi cần thiết, đồng thời cho phép áp dụng chăm sóc phòng ngừa thông qua việc giám sát hành động của họ Luận án này tập trung vào việc xử lý hình ảnh tín hiệu từ camera giám sát để cải thiện hiệu quả của các hệ thống này.
Các khái ni ệm cơ bả n
So sánh camera toàn hướng và camera thông thường
Camera 360 độ đã trở thành xu hướng chủ đạo trong công nghệ giám sát, đánh dấu sự phát triển mạnh mẽ trong vài năm qua Theo dự báo của IHS, lượng xuất xưởng camera toàn hướng toàn cầu sẽ tăng hơn 60% so với năm trước, cho thấy sự gia tăng nhu cầu và ứng dụng của công nghệ này trong cuộc sống hiện đại.
1.4.1 Camera toàn hướng so với camera truyền thống
Cả camera giám sát 360 độ và 180 độ đều mang lại tầm nhìn toàn cảnh, giúp giảm số lượng camera quan sát hẹp cần lắp đặt Chúng có thể được sử dụng kết hợp với camera PTZ hoặc thay thế hoàn toàn tùy thuộc vào nhu cầu ứng dụng Việc này không chỉ nâng cao nhận thức về tình huống mà còn giúp giảm chi phí tổng thể cho camera, lắp đặt và bảo trì.
So với camera PTZ, camera toàn hướng mang lại lợi thế vượt trội với khả năng xoay, nghiêng và phóng to trong cả video trực tiếp và video lưu trữ Điều này cho phép người vận hành xác định chính xác các vấn đề trong thời gian thực, từ đó đảm bảo các sự cố được giải quyết nhanh chóng và hiệu quả Hơn nữa, video 360 độ đã lưu trữ có thể được sử dụng để tiến hành điều tra chi tiết.
Camera có tùy chọn phủ sóng 180 và 360 độ thông qua ống kính chuyên dụng hoặc cảm biến tích hợp nhiều ống kính thông thường được căn chỉnh để tạo ra góc nhìn siêu rộng Camera một ống kính, hay còn gọi là “mắt cá”, sử dụng ống kính đặc biệt với thiết kế quang học khác biệt, dẫn đến sự biến dạng hình ảnh khi quan sát ngoài trường nhìn 90 độ Hiện tượng này có thể gây ra "sự biến dạng thùng", khiến hình ảnh tròn trở nên cong và các đường thẳng trong ảnh bị méo mó.
Phần mềm ‘Dewarping’ phải được sử dụng để điều chỉnh ảo ảnh quang học này
Do đặc điểm riêng của thiết kế ống kính trong camera mắt cá 180 và
Cảm biến hình ảnh trong camera giám sát thường có dạng hình vuông hoặc hình chữ nhật, dẫn đến việc một số phần của cảm biến không được sử dụng trong việc tạo ra hình ảnh 360 độ, hình bầu dục hoặc hình tròn.
1.4.2 Các giải pháp ngày càng phát triển
Công nghệ camera giám sát ngày càng được cải thiện và trở nên giá cả phải chăng hơn cho nhiều phân khúc thị trường Sự nâng cao về độ phân giải và dung lượng lưu trữ giúp giảm chi phí trong khi vẫn đảm bảo mức độ phủ sóng và chi tiết hình ảnh tối ưu.
Việc sử dụng một camera 360 độ thay thế cho ba đến bốn camera cố định không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn cho phép tái tạo kết quả ở nhiều khu vực hoặc phòng ban khác nhau trong tổ chức.
1.4.3 Mắt cá so với đa cảm biến
Camera mắt cá và camera đa cảm biến đều tạo ra hình ảnh toàn cảnh nhưng theo cách khác nhau Camera mắt cá ghi lại toàn bộ cảnh trong một chế độ xem duy nhất, mang lại độ sáng, sắc nét và tương phản đồng nhất Những lợi ích của camera mắt cá bao gồm độ tin cậy cao hơn với một cảm biến, camera và ống kính duy nhất; không có điểm mù; tiêu điểm cố định giúp cài đặt nhanh hơn; chi phí thấp hơn; và kích thước nhỏ gọn, ít gây khó chịu Hình ảnh cong được xử lý trong hệ thống quản lý video, cho phép tốc độ khung hình cao hơn Tuy nhiên, camera mắt cá có thể có ít điểm ảnh hơn tùy thuộc vào tổng độ phân giải và yêu cầu làm mờ phía máy khách để đạt được lợi ích tối đa từ việc điều chỉnh hình ảnh.
- nghĩa là làm mờ video được lưu trữ để kiểm tra
Camera đa cảm biến cung cấp độ phân giải cao hơn nhờ vào độ phân giải riêng của từng cảm biến, tuy nhiên, việc lắp đặt và bảo trì có thể phức tạp và tốn kém hơn Mỗi cảm biến hoạt động như một camera có trường nhìn hẹp, dẫn đến nguy cơ hỏng hóc cao hơn khi sử dụng từ bốn camera trở lên Hơn nữa, các đơn vị này thường lớn và cồng kềnh, yêu cầu sự điều chỉnh cẩn thận về độ sáng, màu sắc, độ tương phản và độ sắc nét để đảm bảo hình ảnh rõ ràng và liền mạch, phục vụ cho mục đích quan sát và làm bằng chứng.
Hiển thị và thu nhận hình ảnh
Hình ảnh kỹ thuật số là tín hiệu rời rạc hai chiều (2D) có thể được biểu diễn bằng hàm của hai biến độc lập, như hàm độ sáng trong không gian Hình ảnh đơn sắc f(x,y) là dãy giá trị độ chói 2D, với mỗi phần tử gọi là pel hoặc điểm ảnh Hình ảnh màu thường sử dụng bộ ba giá trị cho mỗi kênh màu, như trong bảng màu RGB, với mỗi giá trị màu thường là 8 bit, dẫn đến tổng cộng 3 byte (24 bit) cho mỗi điểm ảnh Điều này làm tăng gấp ba lần yêu cầu lưu trữ so với hình ảnh đơn sắc Có nhiều phương pháp lưu trữ dữ liệu hình ảnh, trong đó định dạng điểm ảnh xen kẽ (hoặc lưới) và xen kẽ màu (hoặc phẳng) được sử dụng phổ biến nhất, trong khi phương pháp xen kẽ theo hàng hoặc theo cột ít được áp dụng hơn Trong định dạng xen kẽ điểm ảnh, mỗi điểm ảnh được biểu diễn bằng danh sách ba giá trị.
Cảm biến hình ảnh là thành phần quan trọng trong việc thu nhận hình ảnh, tương tự như cách hoạt động của mắt và camera điện tử Cả hai đều bao gồm cụm ống kính và cảm biến hình ảnh; cụm ống kính thu ánh sáng từ vật thể và tập trung nó vào cảm biến Cảm biến sau đó chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu video hoặc điện tử Khái niệm tiêu điểm cho thấy sự tương ứng giữa từng điểm trên đối tượng và màn hình Trong điều kiện ánh sáng mạnh, khoảng 100 nghìn tỷ photon chiếu vào mỗi milimét vuông mỗi giây, nhưng chỉ một phần nhỏ trong số đó, khoảng một phần triệu, có thể đi qua thấu kính có đường kính một cm cách vật thể 3 mét.
Sự khúc xạ trong thấu kính thay đổi hướng của các photon tùy thuộc vào vị trí và góc chạm vào mặt phân cách thủy tinh/không khí, dẫn đến việc ánh sáng mở rộng từ một điểm và trở lại một điểm trên màn hình chiếu Tất cả các photon phản xạ từ vật thể và đi qua thấu kính được đưa trở lại "vật thể" trong ảnh chiếu Tương tự, ánh sáng từ bất kỳ điểm nào trên vật thể sẽ đi qua thấu kính và hội tụ đến một điểm tương ứng trong hình ảnh được chiếu.
Cảm biến hình ảnh phổ biến nhất trong camera điện tử là thiết bị ghép nối điện tích (CCD), đã thay thế hầu hết các camera ống chân không từ những năm 1980 CCD là một mạch tích hợp với tấm silicon mỏng khoảng 1cm vuông Tuy nhiên, cảm biến hình ảnh CMOS mới đang hứa hẹn sẽ trở thành lựa chọn ưu việt hơn trong tương lai Cả CCD và CMOS đều thu ánh sáng qua một lưới các điểm ảnh nhỏ trên bề mặt của chúng.
Cảm biến hình ảnh đơn tạo ra tín hiệu điện liên tục, phản ánh hiện tượng vật lý được cảm nhận Để chuyển đổi dữ liệu này thành hình ảnh kỹ thuật số, cần thực hiện hai quá trình quan trọng: lấy mẫu và lượng tử hóa Hình ảnh có thể được mô tả liên tục theo các tọa độ x và y, cùng với biên độ Lấy mẫu là quá trình số hóa các giá trị tọa độ, trong khi lượng tử hóa là số hóa các giá trị biên độ Kết quả của hai quá trình này là một ma trận các số thực, trong đó mỗi phần tử được gọi là phần tử ảnh hoặc điểm ảnh.
Cảm biến hình ảnh đen trắng và camera chỉ có khả năng nhận diện độ sáng, trong khi nhận thức màu sắc phong phú hơn cần thông tin bổ sung Để đạt hiệu suất tối ưu, camera màu được thiết kế với quang học tách chùm tia đặc biệt và ba cảm biến hình ảnh đen trắng được sắp xếp sao cho chúng quan sát cùng một phần của cảnh.
