Otonom mobil robot platformu ile görüntü işleme tabanlı hareketli hedef takibi
Image processing based moving object tracking with mobile robot platform
Yazar: ZEYNEL ÖZKAN ANKARALI
Danışman: DOÇ. DR. HALUK GÖZDE
Milli Savunma Üniversitesi / Alparslan Savunma Bilimleri Enstitüsü / Askeri Elektronik Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Askeri Elektronik Sistemler Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Adaptif denetim = Adaptive control ; Görüntü işleme = Image processing ; PID denetleme = PID control ; Robotlar = Robots

Özet:
Otonom bir aracın; konumunun hesaplanması, belirli bir noktaya minimum hata ile ulaşması, çevreyi haritalandırması ve nesnelerin tanımlanması mobil robot uygulamalarında temel araştırma konularıdır. Nesne takibi de otonom mobil robot tasarımının önemli bir adımıdır. Farklı çevre sensörleri ile nesnelerin tespiti sağlanırken, kontrol yöntemleri ile takip adımı gerçekleştirilmektedir. 
Bu tezin amacı; hareketli kamera platformundan elde edilen veri ile renk tabanlı nesne takibi gerçekleştirebilen, mobil robot ve kamera platformlarının eş zamanlı hedef takibi yaptığı donanım ve yazılım tasarımı oluşturmaktır. Bu çalışmada; mobil robotun hedef tespit ve hedef takip performansını artırmaya yönelik, donanım ve görüntü işleme tabanlı hedef takip ve kontrol yazılımları geliştirilmiştir. Hedef tespiti yapmak için gerekli veri, kamera yordamıyla elde edilmiştir. Görüntü sisteminin nesne tanıma ve takip yöntemleri MATLAB arayüzünde uygulanmıştır. Bu amaca yönelik Oransal-İntegral-Türev (PID) ve Uyarlamalı PID kontrol yöntemleri ile takip algoritmaları PYTHON ara yüzünde geliştirilmiştir. 
Geliştirilen PID ve Uyarlamalı PID algoritmalarının takip imkân ve kabiliyetleri değerlendirilmiş ve adım cevabı üzerinden performans değerleri ile algoritmaların verimi kıyaslanmıştır. Kıyaslama sonucunda Uyarlamalı PID yöntemi ile oluşturulan hareket mekanizmasının, klasik PID yöntemine oranla daha başarılı olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Calculating the position of an autonomous vehicle and its arrival to a specific point with minimum error, mapping the environment and identifying objects are some of the main research topics in mobile robot applications. Object tracking is also an important step in autonomous mobile robot design. On top of detection of the objects with various environmental sensors, tracking step is carried out with control methods.
The aim of this thesis is to create a hardware and software design that can perform color-based object tracking with the data obtained from the moving camera platform, and in which the mobile robot and camera platforms follow the target simultaneously. In this study; Hardware, image processing based target tracking algorithm and control software have been developed to increase the target detection and tracking performance of the mobile robot. The required data for target detection was obtained via camera. Object recognition and tracking methods of the image system are implemented in the MATLAB interface. For this purpose, Proportional-Integral-Derivative (PID) and Adaptive PID control methods and tracking algorithms developed in the PYTHON interface.
The tracking ability and capability of the developed PID and Adaptive PID algorithms were evaluated and the efficiency of the algorithms were compared, using the step response performance.  As a result of this comparison, it was concluded that the motion mechanism created by the Adaptive PID method is more successful than the classical PID method.