Lazer ışını ile işaretlenen hareketli cisimleri hedefe kitlenerek izleyen sistem
A locking and tracking system for laser pointed moving objects
Yazar: EVRİM GÜNER
Danışman: PROF. DR. MURAT EMİN AKATA
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Hedef izleme = Target tracking ; Nesne izleme = Object tracking ; Sayısal görüntü işleme = Digital image processing

Özet:
Bu çalışmada, lazer ışını ile işaretlenen hareketli cisimleri hedefe kitlenerek izleyen sistem tasarımı gerçekleştirilmiştir. Sistem, görüntü işleme tekniklerini uygulayan kısmı bilgisayar, kamerayı görüntü izleme algoritmasından gelen bilgiye göre x ve y düzlemlerinde döndürerek, nesnenin görüntü alanının merkezinde kalmasını sağlayan kısmı hedef izleme ünitesi olmak üzere iki bölüm altında incelenmiştir. 
Bilgisayar üzerinde, lazer ışınının algılanması, nesnenin bölütlenmesi ve gerçek zamanlı olarak izlenmesi işlemleri yapılır. Lazer ışınının algılanmasında, kullanılan kırmızı lazerin renk özelliklerinden ve lazer ışınının görüntüdeki yüksek parlaklık seviyesinden yararlanılır. Lazer ışınının belirlenmesinden sonra, ışının son düştüğü noktada bölgesel tabanlı bölütleme yapılarak izlenecek nesne görüntüden ayrılır. Nesnenin merkezine yerleştirilen bir kare bölgenin, sürekli olarak büyütülmesi ile nesne içerisinde kalan en büyük kare alan bulunur ve bu alan içerisindeki bölgenin H, S, V değerleri ile histogramı elde edilir. Nesne izleme, elde edilen veriler kullanılarak uygulanan CAMSHIFT algoritması ile gerçekleştirilir. 
Hedef izleme ünitesi, bilgisayardan gelen bilgiyi kullanarak 2 servo motor yardımı ile sisteme hareket kazandırır. Hedef izleme ünitesi ile bilgisayar arasındaki haberleşme USB veri yolu üzerinden gerçekleştirilir. 
Tasarlanan sistem 9 farklı durum altında test edilmiştir. Bu testler sonucunda sistemin, saniyede ortalama 18.9 çerçeve işlediği ve % 95.6'lık izleme başarısı elde ettiği görülmüştür.

Abstract:
In this study, a locking and tracking system for laser pointed moving objects has been developed. The system investigated as two parts; the computer performs all the image processing techniques and the target tracking unit performs moving the camera on the x – y axis to keep the object at the center of each frame. 
The computer performs detection of the laser beam, segmentation of the object to be tracked and the real time tracking of the object. Detection of the laser beam is done by using the color properties of red laser and the high level intensity of laser beam on the image. After the detection of laser beam on the image, the last location of laser beam is used to segment the object from the image. The segmentation is done by using region based segmentation on the last location of laser beam. A small square placed at the center of the object is exaggerated until it passes over the object region to achieve the biggest square bounds the inner region of the object. This square then, used to get the H, S, V values and the histogram. Object tracking is done by using H, S, V values and the histogram with CAMSHIFT algorithm. 
The target tracking unit uses 2 servo motors to keep the system moving, based on the information of object location comes from the computer. USB interface is used to establish the communication between the computer and the target tracking unit. 
The developed system has been tested for 9 different conditions. The system worked with an average performance of 18.9 frames per second and a success rate of 95.6 %.