Hareketli hedeflerin yörüngelerini izleyen ve tahmin eden hibrit bir sistemin geliştirilmesi
An hybrid system develop which tracks moving targets and estimates their trajectories
Yazar: SERTAN AKARLAR
Danışman: DR. MUSTAFA YAĞIMLI
Deniz Harp Okulu Komutanlığı / Deniz Bilimleri ve Mühendisliği Enstitüsü / Elektronik Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Görüntü işleme = Image processing ; Hedef izleme = Target tracking ; Nesne tanıma = Object recognition ; Şablon eşleme = Template matching

Özet:
Güvenlik sistemleri, endüstriyel uygulamalar ve savunma teknolojileri vb. benzeri çok alanda otomatik olarak nesnelerin tanınması ve takibine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaç paralelinde bu tez çalışmasında görsel hedef tanıma ve takip sistemleri konusunda çalışılmaya karar verilmiştir. Bu çalışmada, yörünge tahmin özelliğine sahip, kameradan elde edilen görüntüdeki nesnenin renk bileşeni kullanarak nesneyi tanıyıp takip edebilen ve bir sonraki konumunu tahmin eden bir sistemin geliştirilmesi amaçlanmıştır.Tasarlanan sistemde, ilk aşamada takibi yapılması istenen hedefin bulunduğu video akışından bir örnek alınmaktadır. Sonrasında ise elde edilen bu örnek görüntü, veri tabanındaki ilgilenilen hedeflere ait şablon olarak adlandırdığımız görüntüler ile karşılaştırılmaktadır. Bu karşılaştırmada şablonlardan örnek görüntü ile en yüksek benzerlik yüzdesine sahip olan eşleştirilmekte ve böylece hedef tanıma işlemi gerçekleştirilmektedir. Ancak bu eşleştirmedeki benzerlik yüzdesi belirlenen eşik yüzdesinden fazla olması gerekmektedir.Hedef tanıma işlemi gerçekleştirildikten sonra kamera görüntüsü sürekli olarak renk bileşenine göre filtrelenmekte ve hedef renginin ekranda kapladığı bölgenin orta noktası Euclidean mesafesi kullanılarak bulunmaktadır. Bulunan orta noktanın sürekli güncellenmesi ile hedefin takibi gerçekleştirilmektedir.Hedefin yörünge tahmini ise elde edilen orta nokta ve çift üssel düzeltme kullanılarak bir sonraki adımın tahmin ettirilmesiyle gerçekleştirilmektedir. Sistemin ara yüzünden, hedefin takip ettiği rota ve yörünge tahmin değerleri grafiksel olarak görülebilmektedir.Ayrıca çalışmada; hedefin fiziksel olarak takibi maksadıyla hedefi bilgisayardan aldığı orta nokta koordinatına göre fiziksel olarak takip edebilen robot kolu kullanılarak sistem uygulanabilir hale getirilmiştir.Ara yüz yazılımı C# programlama dilinde geliştirilmiştir. Geliştirilen yörünge tahmin algoritması ise MATLAB programı kullanılarak hazırlanmıştır. Ayrıca hedef tanıma ve tespit sistemi yazılımının geliştirilmesi amacıyla AForge dinamik kütüphanesinden faydalanılmıştır.

Abstract:
In many areas like security systems, industrial applications, and defense technologies is needed automatically object recognition and tracking. In line with this requirement, I decided to work on visual target detection and tracking systems in this thesis. In this study, we aimed to develop a system which has a feature of trajectory estimation, recognizes and tracks the object from an image obtained by a camera with using color composition together with estimates the next position of it.The designed system, at the first stage takes a sample image from camera. After that, the obtained image is compared with the templates of the targets in the database. The image and the template in the comparison which has the highest percentage of similarity are matched and so the recognition is realized. But the percentage of similarty must be higher than the determined threshold.After the recognition, the camera image is filtering according to color composition and finding the mid-point of the target area with using Euclidean distance continuously. The tracking of the target is carried out with updating of the mid-point continuously.The trajectory estimation of the target is realized with the mid-point and double exponential smoothing. With the interface of the system, the trajectory and the trajectory estimation of the target can be seen graphically.In addition, a robot arm is developed for tracking the target physically. The robot arm tracks the target according to the mid-point which obtained from finding by the system on the computer. So the system can been made applicable.The interface software was developed in C# programming language. The trajectory estimation algorithm was developed in MATLAB. In addition, in order to develop the target recognition and tracking system software, AForge dynamic library was benefited.