Göreve dayalı görüntü işleme tabanlı insansız hava aracı hareketli platform iniş-kalkış sistemi tasarımı
Mission with image processing based unmanned aerial vehicle moving platform landing-taking system design
Yazar: FATİH ARSLAN
Danışman: DOÇ. DR. RIFAT HACIOĞLU
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
İnsansız hava araçları (İHA) dikey iniş-kalkış yapabilme ve belirtilen görevleri yerine getirebilme özellikleri ile faydalı yük taşıma, arama kurtarma çalışmaları, tarım uygulamaları, tehlikeli bölgelerde keşif çalışmaları gibi sivil ve askeri alanlarda kullanılmaktadır. İHA'lar insan hayatı için tehlikeli ortamlarda kullanılabilmeleri ve maliyetlerinin az olması gibi nedenlerden dolayı son yıllarda önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. İnsansız hava araçlarının rotasında sapma olmadan hızlı ve kararlı bir şekilde daha önceden belirlenmiş hareketli bir alan üzerine iniş yapması önemli bir problemdir.
Bu tez çalışmasında İHA'nın hareketli platform üzerine iniş yapabilmesi için görüntü işleme tabanlı iniş algoritması geliştirilmektedir. Geliştirilen iniş algoritması üç adımdan oluşmaktadır. Bu adımlardan birincisi İHA'nın alt kısmında bulunan kamera ile belirlenen rotada hareket eden platformun tespit edilmesidir. İkincisi İHA'nın hareketli platformu takip etmesidir. Üçüncüsü ise İHA'nın altında bulunan kamera ile tespit edilen platformun üzerine iniş yapılmasıdır. 
Tez çalışmasında işlem yükünün azaltılması için görüntü alma sıklığının hareketli platformun hızındaki değişime ve yüksekliğine bağlı olarak uyarlamalı olarak değiştirilmesi önerilmektedir. Geliştirilen görüntü işleme tabanlı iniş algoritması, görüntü işleme yaklaşımlarından biri olan dairesel Hough dönüşümünü kullanarak hareketli platform üzerinde bulunan iç içe geçmiş yapıda iki daireden oluşan imgeyi algılamakta ve İHA'nın hareketli platform üzerine inişini gerçekleştirmektedir. İHA' nın hareketli platform üzerindeki dairesel imgenin algılanmasında farklı seviyelerdeki tuz – biber gürültüsünün inişe olan etkiside incelenmektedir. Görüntü işleme algoritmasının performansı, hem imge üzerindeki gürültü hem de hareketli platformun hız değişim etkisi incelenmektedir. Uyarlamalı görüntü alma sıklığı ve sabit görüntü alma sıklığı performanslarının işlem yükü üzerindeki etkisinin kıyaslaması da yapılarak gerçek zamanlı çalışabilme performansından uyarlamalı yaklaşımın etkisi değerlendirilmektedir.

Abstract:
Unmanned aerial vehicles (UAVs), with their ability to take off and land vertically and perform specified tasks, are used in civil and military areas such as carrying payloads, search and rescue activities, agricultural practices, and exploration in dangerous areas. UAVs have become an important research topic in recent years due to their ability to be used in environments dangerous to human life and their low cost. It is a major problem for unmanned aerial vehicles to land quickly and stable on a predetermined moving area without detouring from their path.
In this thesis, an image processing-based landing algorithm is improved for the UAV to land on the moving platform. The enhanced landing algorithm consists of three steps. The first of these steps is to detect the platform moving on the path determined by the camera located at the bottom of the UAV. The second is that the UAV follows the moving platform. The third is landing on the platform detected by the camera under the UAV.
In order to reduce the processing load in the thesis study, it is recommended to change the image processing frequency adaptively depending on the change in speed and height of the moving platform. The developed image processing-based landing algorithm uses the circular Hough transform, one of the image processing approaches, to detect the image consisting of two circles in an interlocking structure on the moving platform and performs the landing of the UAV on the moving platform. The effect of salt and pepper noise at different levels on the detection of the circular image on the moving platform of the UAV is also examined. The performance of the image processing algorithm, both the noise on the image and the speed change effect of the moving platform are investigated. By comparing the effect of adaptive and fixed image processing frequency performances on the processing load, the effect of the adaptive approach on real-time operating performance is evaluated.