Hardware accelerated real-time Linux video anonymizer

Dissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica Industrial e ComputadoresOs Sistemas Embebidos estão presentes atualmente numa variada gama de equipamentos do quotidiano do ser humano. Desde TV-boxes, televisões, routers até ao indispensável telemóvel. O Sistema Operativo Linux, com a sua filosofia de distribuição ”one-size-fits-all” tornou-se uma alternativa viável, fornecendo um vasto suporte de hardware, técnicas de depuração, suporte dos protocolos de comunicação de rede, entre outros serviços, que se tornaram no conjunto standard de requisitos na maioria dos sistemas embebidos atuais. Este sistema operativo torna-se apelativo pela sua filosofia open-source que disponibiliza ao utilizador um vasto conjunto de bibliotecas de software que possibilitam o desenvolvimento num determinado domínio com maior celeridade e facilidade de integração de software complexo. Os algoritmos deMachine Learning são desenvolvidos para a automização de tarefas e estão presentes nas mais variadas tecnologias, desde o sistema de foco de imagem nosmartphone até ao sistema de deteção dos limites de faixa de rodagem de um sistema de condução autónoma. Estes são algoritmos que quando compilados para as plataformas de sistemas embebidos, resultam num esforço de processamento e de consumo de recursos, como o footprint de memória, que na maior parte dos casos supera em larga escala o conjunto de recursos disponíveis para a aplicação do sistema, sendo necessária a implementação de componentes que requerem maior poder de processamento através de elementos de hardware para garantir que as métricas tem porais sejam satisfeitas. Esta dissertação propõe-se, por isso, à criação de um sistema de anonimização de vídeo que adquire, processa e manipula as frames, com o intuito de garantir o anonimato, mesmo na transmissão. A sua implementação inclui técnicas de Deteção de Objectos, fazendo uso da combinação das tecnologias de aceleração por hardware: paralelização e execução em hardware especial izado. É proposta então uma implementação restringida tanto temporalmente como no consumo de recursos ao nível do hardware e software.Embedded Systems are currently present in a wide range of everyday equipment. From TV-boxes, televisions and routers to the indispensable smartphone. Linux Operating System, with its ”one-size-fits-all” distribution philosophy, has become a viable alternative, providing extensive support for hardware, debugging techniques, network com munication protocols, among other functionalities, which have become the standard set of re quirements in most modern embedded systems. This operating system is appealing due to its open-source philosophy, which provides the user with a vast set of software libraries that enable development in a given domain with greater speed and ease the integration of complex software. Machine Learning algorithms are developed to execute tasks autonomously, i.e., without human supervision, and are present in the most varied technologies, from the image focus system on the smartphone to the detection system of the lane limits of an autonomous driving system. These are algorithms that, when compiled for embedded systems platforms, require an ef fort to process and consume resources, such as the memory footprint, which in most cases far outweighs the set of resources available for the application of the system, requiring the imple mentation of components that need greater processing power through elements of hardware to ensure that the time metrics are satisfied. This dissertation proposes the creation of a video anonymization system that acquires, pro cesses, and manipulates the frames, in order to guarantee anonymity, even during the transmis sion. Its implementation includes Object Detection techniques, making use of the combination of hardware acceleration technologies: parallelization and execution in specialized hardware. An implementation is then proposed, restricted both in time and in resource consumption at hardware and software levels