İnsansız hava araçları görüntüleri üzerinden optimum rota tespiti
Road detection and flight routes determination by using image processing
Yazar: MÜCAHİT KARADUMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET ÇINAR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yazılım Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
İnsansız hava araçları günümüzde önemli bir yere sahip olmaktadır. Bu araçlar takip, gözlem, keşif ve güvenlik sağlamak amacıyla kullanılmaktadırlar. Bu araçların kontrolünün uzaktan kumandasız otonom olarak yapılması hedeflenmektedir. Bu sayede insanlardan bağımsız ve düşük maliyetli bir gözlem sağlanmış olacaktır. 
Bu çalışmada yol tespiti yapılmakta ve bu işleme ek olarak rota oluşturulmaktadır. Bu sayede belirlenen sürelerde gözlem ve takip yapılarak güvenlik sağlanmak istenmektedir. Daha önce gerçekleştirilen çalışmalar yol tespiti için kullanılan yöntemlerden büyük çoğunlukla bir tanesini kullanmaktadırlar. Bu yöntemler sınıflandırma, doğrultu bulma, renk ve ton farklılıkları gibi yöntemlerdir. Bu çalışmada, yol tespiti yapmak amacıyla kullanılan yöntemlerden iki tanesi aynı anda kullanılmaktadır. Bu yöntemler k-En yakın komşu sınıflandırması ve Hough dönüşümü yöntemleridir. Oluşturulan algoritmada önce kameradan görüntü alınmakta ve gürültüden filtre ile arındırılmaktadır. Ardından görüntüdeki gölgeler tespit edilmekte ve kaldırılmaktadır. Daha sonra ilk yöntem olan en yakın komşu sınıflandırması yöntemi adımlarında işleme tabi tutularak yol tespit edilmektedir. Bu işlem ile eş zamanlı olarak görüntü ikinci yöntem olan Hough dönüşümü işlem adımlarına alınarak işlemler gerçekleştirilmekte ve yol tespit edilmektedir. Daha sonra bu iki yöntem ile elde edilen yol sonuçları kombine edilerek çakıştırılmaktadır. Füzyon işlemine tabi tutulan bu iki sonuç nihai yolun tespitini sağlamaktadır. Bu işlemin sonucunda tespit edilen yol rota tespiti için kullanılan yolu temsil etmektedir. Bu adımdan sonra bulunan yolun orta doğrultusu tespit edilmekte ve bunun neticesinden rota belirlenmektedir. İki yöntemin aynı anda kullanılarak doğrulama ile yolun tespit edilmesi başarı oranını yükseltmektedir. Birçok çalışmaya göre tespit açısından daha yüksek performans değeri elde edilmektedir.   
Sonuç olarak İHA otonom olarak istenen yolu işlem adımları sonucunda belirlenen rota doğrultusunda takip edebilmektedir. Hedef noktaya ulaşıldıktan sonra belirlenmiş olan rota takip edilerek başlangıç noktasına geri dönülebilmektedir. Bu sayede uzaktan kumanda gerektirmeden uçuşlar yapılabilmekte ve başlangıç noktasına dönülebilmektedir. GPS verilerine gerek duyulmadan yol konumu ve rotası belirlenebilmektedir.   
Anahtar Kelimeler: Yol tespiti, İnsansız hava aracı, En yakın komşu, Hough dönüşümü, füzyon.

Abstract:
Road Detection and Flight Routes Determination by Using Image Processing 
Nowadays, unmanned aerial vehicles (UAV) have an important place. These vehicles are used to provide tracking, monitoring and security. We aim to make control of the vehicle as autonomous without remote control. Thus, an observation which is independent of people and low cost would provide.  
This study was performed to detection ways to create a route. Thus, it is desirable to provide security by monitoring and tracking. Studies in the literature, generally uses only one of the methods for the detection roads. These methods are as follows: classification, finding the right direction, color and tonal differences. In this study, two of the methods used simultaneously to make the detection roads. Our methods are k-Nearest neighbor classification and Hough transform method. In our algorithm, before we take image from the camera and filter the noise at the image. Then the shadows in the image are detected and removed. Then, the roads are determined with the first method which called nearest neighbor classification method. After this process, the image without shadows is subjected to the second method which called Hough transform methods and roads are detected. Then, the road results which are obtained by the two methods are matched. Determined roads are the final result. After this step, the middle line of the road is detected and the route is identified. Using both methods at the same time with verification increases the success rate. Our work achieves higher performance than the other studies at the determination of the roads. 
Consequently, the UAV is able to autonomously follow the desired path in accordance with the determined route. Once the destination is reached, it can return to the starting point by following the route which is determined. Thus, flights can be performed without human control and remote control. Road position and route can be determined without GPS data.
Keywords: Road Detection, Unmanned Aerial Vehicles, Nearest neighbor, Hough transform, fusion.