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一、设计背景

随着科技的日益发展，智能家居已经不是遥不可及的梦想。我们渴望创造一个不仅能让家人更舒适、安全和便捷的家居环境，同时也能让我们的宠物伙伴享受到同等的来自科技的关爱与舒适。

二、项目介绍

这次我们根据硬禾的寒假训练项目基于Seeed Studio的XIAO ESP32S Sense模块以及摄像头，设计了一个宠物识别系统。我们选择了风扇和一个垃圾桶玩具来演示系统的识别功能，以展示系统在实际场景中的应用。该系统利用图像识别技术，可以识别常见的宠物品种（这里我们用其他物具来代替宠物，我们此次识别就是用的一个风扇和垃圾桶玩具）。我们将系统部署在硬禾的 XIAO ESP32S Sense 模块上，并使用摄像头采集图像数据。通过训练模型和深度学习算法，系统能够分析图像内容并识别出风扇和垃圾桶玩具。这项技术有望在智能家居、宠物监控等领域发挥重要作用，为用户提供更便捷的生活体验。

三、使用技术栈：

1. 微控制器：XIAO以及其它开源硬件如Arduino、ESP32等；
2. 智能家居系统：Home Assistant；
3. 嵌入式TinyML AI工具：AI　Studio；
4. 云平台：Edge Impulse；

四、实施步骤：

云平台：整合Edge Impulse等云平台，用于模型的训练、优化和部署，实现在云端和边缘端的协同工作。

本项目旨在利用 XIAO ESP32-S3 等开源硬件，结合智能家居系统 Home Assistant、嵌入式 TinyML AI 工具 AI Studio 和云平台 Edge Impulse，实现对宠物的识别和关怀。具体而言，我们可以使用 AI Studio 和 Edge Impulse 进行模型训练，本次我们具体使用的是Edge impulse来进行物体识别，然后部署到 XIAO ESP32-S3 上，使其能够实时识别宠物的行为，并根据识别结果自动调节家居环境，提供给宠物一个更舒适、安全的生活环境。

此次项目首先通过XIAO ESP32-S3对风扇和垃圾桶玩具进行拍照采集，采集了大概六十多张然后将采集到的数据上传到EDGE impulse平台上进行模型训练，训练的识别率达到预期效果后导出代码，上传至开发板上；识别的物体分别是一个垃圾桶和一个风扇，对这两个物体设定不同的标签

1. 数据采集与准备：
2. • 利用 XIAO ESP32-S3 搭建数据采集系统，收集小风扇照片数据。
   • 数据预处理，包括数据清洗、特征提取等。 以下是我们识别用其来进行模型训练的一个过程
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2. 模型训练：
3. • 使用 Edge Impulse 平台进行模型训练，选择合适的神经网络模型，例如卷积神经网络（CNN）。
   • 通过 AI Studio 进行数据标注和模型优化，确保模型的准确性和稳定性。这是我们的一个识别率是已经达到了100%
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3.模型部署：

1. • 将训练好的模型部署到 XIAO ESP32-S3 上，实现实时的物体识别功能。

4.系统测试与优化：

1. • 对整个系统进行功能测试和性能评估，确保识别准确率和系统稳定性。
   • 根据测试结果进行系统优化，提高系统的响应速度和识别精度。

6  硬件介绍：

强大的MCU板：采用ESP32S3 32位双核Xtensa处理器芯片，运行频率高达240 MHz，安装多个开发端口，支持Arduino/MicroPython

高级功能：可拆卸的OV2640相机传感器，分辨率为1600*1200，与OV5640相机传感器兼容，内置额外的数字麦克风

精心设计的电源：锂电池充电管理功能，提供4种功耗模式，可实现低至14μA的深度睡眠模式

拥有更多可能性的美好记忆：提供8MB PSRAM和8MB FLASH，支持用于外部32GB FAT内存的SD卡插槽

出色的射频性能：支持2.4GHz Wi-Fi和BLE双无线通信，连接U.FL天线时支持100m+远程通信拇指大小的紧凑型设计：21x17.5mm，采用XIAO的经典外形，适用于可穿戴设备等空间有限的项目来自SenseCraft Al的预训练 Al 模型，无需代码即可部署

7  硬件框图

6 未来的计划建议：

目前已成功实现了物体识别功能，通过 AI Studio 和 Edge Impulse 平台进行模型训练和部署，为智能家居系统带来了强大的物体识别能力。未来会更进一步提升智能系统的功能，未来的规划包括：

1. 宠物识别功能的实现：将致力于开发针对宠物行为的识别模型。通过收集更多的宠物行为数据并进行训练，实现对宠物进食、活动、休息等行为的准确识别。

2. 模型优化和算法改进：将不断优化现有的物体识别模型，并探索更高效、更精确的算法，以提高宠物识别的准确性和实时性。

3. 智能化家居环境调节：结合宠物识别功能，团队将进一步完善智能家居环境调节系统，使其能够根据宠物的行为实时调节家居环境，提供更舒适、安全的生活环境。

4. 与 Home Assistant 的深度集成：团队计划进一步深化与智能家居系统 Home Assistant 的集成，使宠物识别功能与家居环境调节更加无缝，提升宠物主人对宠物生活质量的关注和关怀。