AlphaTron: AI 기반 실시간 객체 탐지 및 자동 대응 보안 시스템

1. 프로젝트 소개

1.1. 배경 및 필요성

• 미국의 가택 침입 증가로 인한 실시간 대응 보안 시스템 필요
• 농업 지대의 야생동물 관리를 위한 효율적인 모니터링 솔루션 요구
• 한국의 인구 감소로 인한 국경 경비 인력 부족 문제 해결 필요
• 이러한 다양한 환경에서 활용 가능한 지능형 감시 시스템의 수요 증가

1.2. 목표 및 주요 내용

1.2.1. 핵심 기능

• 실시간 영상에서 객체(사람, 동물, 차량 등) 탐지 및 분류
• AI 기반 위협 수준 판단 및 자동 대응
• 실시간 모니터링 및 녹화 영상 관리
• 객체 추적 및 정밀 조준 시스템

1.2.2. 기대 효과

• 24시간 실시간 감시 및 신속한 대응
• 인력 부족 문제 해결
• 다양한 환경(가정, 농장, 국경)에서 활용 가능
• 자동화된 위협 대응으로 효율적인 보안 관리

2. 상세 설계

2.1. 시스템 흐름도

2.2. 사용 기술

Backend (AlphatronWebSocketServer)

• Java JDK 17
• Spring Boot 3.x
• H2 Database
• FFmpeg

Hardware Server

• Python 3.8+
• YOLO v8
• DeepOCSORT
• OpenCV
• Flask

Raspberry Pi

• Python 3.8+
• Picamera2
• RPi.GPIO
• Adafruit ServoKit

Frontend (AlphatronApp)

• Flutter
• WebSocket
• VLC Player

3. 설치 및 사용 방법

3.1. 필요 소프트웨어 설치

WebSocket 서버 설정

# JDK 17 설치
sudo apt install openjdk-17-jdk

# FFmpeg 설치
sudo apt install ffmpeg

하드웨어 서버 설정

# Python 가상환경 생성 및 활성화
python -m venv venv
source venv/bin/activate  # Linux
venv\Scripts\activate     # Windows

# 필요 패키지 설치
pip install ultralytics opencv-python boxmot flask websocket-client

라즈베리파이 설정

# 필요 패키지 설치
sudo apt install python3-picamera2
pip install adafruit-circuitpython-servokit opencv-python

3.2. 실행 방법

1. 웹소켓 서버 설정 및 실행

1. AlphatronWebSocketServer 디렉토리를 웹소켓 서버용 컴퓨터로 전송
2. 웹소켓 서버 실행

   cd AlphatronWebSocketServer
   ./gradlew bootRun

2. 하드웨어 연결 설정

1. 라즈베리파이에 하드웨어 연결
   • Camera Module 3 Wide: 카메라 포트에 연결
   • 1번 서보모터: GPIO18 핀에 연결
   • Servo Driver HAT: I2C 포트에 연결
     • 2번 서보모터: Servo Driver HAT의 0번 핀에 연결
2. 라즈베리파이와 하드웨어 서버용 컴퓨터를 이더넷 케이블로 연결
3. 네트워크 설정
   • 라즈베리파이 IP: 192.168.1.2
   • 하드웨어 서버 IP: 192.168.1.1
   • 서브넷 마스크: 255.255.255.0

3. 하드웨어 서버 실행

1. 하드웨어 서버용 컴퓨터에서 Python 가상환경 활성화

   cd HardwareServer
   source venv/bin/activate  # Linux
   # 또는
   venv\Scripts\activate     # Windows

2. main.py 실행

   python main.py

4. 라즈베리파이 프로그램 실행

1. 라즈베리파이에서 Python 가상환경 활성화

   source venv/bin/activate

2. alphatronRPI.py 실행

   python3 alphatronRPI.py

5. 사용자 애플리케이션 실행

1. Flutter 앱 설치 (택 1)

   • 개발자 모드가 활성화된 안드로이드 기기를 컴퓨터와 USB로 연결하여 디버깅 모드로 실행

     cd AlphatronApp
     flutter run

   • 또는 APK 파일 생성 후 설치

     cd AlphatronApp
     flutter build apk

     생성된 APK 파일 경로: AlphatronApp/build/app/outputs/flutter-apk/app-release.apk

2. 앱 실행 및 서버 연결

   • 앱 실행 후 메인 화면에서 'Connect' 버튼 클릭
   • 실시간 영상 스트리밍 확인

4. 프로젝트 구조

Alphatron/
├── AlphatronApp/          # Flutter 애플리케이션
├── AlphatronWebSocketServer/  # 스프링 웹소켓 서버
├── HardwareServer/        # 객체 탐지/추적 서버
└── RaspberryPi/          # 라즈베리파이 제어 프로그램

4.1. AlphatronApp

4.2. AlphatronWebSocketServer

4.3. HardwareServer

4.4. RaspberryPi

5. 소개 및 시연 영상

6. 팀 소개

• 김대영 (팀장)

  • 하드웨어 설계 및 제어 (alphatronRPI.py 코드 작성)
  • 시스템 통합 테스트
  • 프론트엔드 개발 (Flutter)
  • Contact: [email protected]

• 조영진

  • 웹소켓 서버 개발 (Spring Boot)
  • 프론트엔드 개발 (Flutter)
  • Contact: [email protected]

• 박민재

  • 하드웨어 서버 개발 (main.py 코드 작성)
  • AI 모델 통합 및 최적화
  • Contact: [email protected]