Bir insansız hava aracı gerçekleştirme ve hareketli nesnelerin tespit ve takibinde kullanımı
An unmanned aerial vehicle realization and its use in detecting and tracking moving objects
Yazar: ELİF ECE ELMAS
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ALKAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Teknolojide elde edilen gelişmelerle birlikte İnsansız Hava Aracı (İHA) sistemlerinin kullanım alanları yaygınlaşmakta ve çeşitlenmektedir. Günümüzde İHA'lar uzaktan algılama, fotogrametri, trafik denetimi ve büyük tesislerin gözetimi gibi birçok farklı amaçla kullanılmaktadırlar. Uzaktan algılama ve fotogrametri amaçlı kullanılan İHA'lara kullanım amaçlarına göre farklı algılayıcı sistemler yerleştirilebilmektedir. Bu algılayıcı sistemler, video, dijital, termal ve kızıl ötesi kamera sistemleri şeklinde olabilmektedir. Bu tezde Uçan bir İHA'da bulunan kamerayla elde edilen görüntülerle hareketli nesnelerin tespiti ve takibi için bir Optik Akış yöntemi önerilmiştir. Uçan bir İHA'dan hareket eden nesneleri tespit etmeye çalışırken çözülmesi gereken asıl problem, aracın hareketinin neden olduğu görüntüdeki değişiklikleri hareketli nesnelerden ayırmaktır. Tezde, İHA olarak bir dörtuçar seçilmiştir. Bu dörtuçarın teorik çalışmaları ve performans özelliklerini çıkarmak için "eCalc" programı kullanılmıştır. eCalc'te tasarım süreci ve benzetim işlemleri etkileşimli olup, mümkün olduğunca gerçek elemanların özelliklerinin kullanıldığı gerçeğe çok yakın ortamlar oluşturulabilmektedir. eCalc ile elde edilen sonuçlar MATLAB uygulamalarından elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak, bir İHA genel sistemin ve alt sistemlerin için gerekli olan donanım ve yazılım mimarileri tasarlanarak uygulamada kullanılacak dörtuçar gerçekleştirilmiştir. Mobil yer kontrol istasyonu, olarak Mission Planner kullanılmıştır. Bu tez çalışmasının kapsamında, bir çokluuçarın kameralarından alınan anlık görüntülerden hareketli nesnelerin gerçek zamanlı olarak tespit ve takip edilmesi için MATLAB Grafiksel Kullanıcı Arayüzü ortamında geliştirilen Optik Akış yöntemlerinin kullanıldığı bir yazılım ile yapılmıştır. En uygun Optik Akış algoritmasının seçilebilmesi için Optik Akış yöntemlerinde kullanılan; fark teknikleri, alan tabanlı teknikler, enerji tabanlı teknikler ve faz tabanlı teknikler ana sınıfları altında toplanan yöntemler MATLAB ortamında uygulanarak, elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Abstract:
With the developments in technology, the usage areas of Unmanned Air Vehicle (UAV) systems become widespread and diversify. Nowadays, UAVs are used for many different purposes such as remote sensing, photogrammetry, traffic control and monitoring of large facilities. UAVs used for remote sensing and photogrammetry can be equipped with different sensor systems according to their intended use. These sensor systems can be in the form of video, digital, thermal and infrared camera systems.In this thesis, an Optical Flow method is proposed for the detection and tracking of moving objects with the images obtained with the camera found in a Flying UAV. The main problem to be solved when trying to detect objects moving from a flying UAV is to separate the changes in the image caused by the movement of the vehicle from moving objects. In the thesis, a quadcopter was chosen as UAV. The eCalc program was used to extract the performance characteristics of this quadcopter. eCalc's design process and simulation processes are interactive. With the eCalc, the real elements can be created which are very close to the reality. The results obtained with eCalc were compared with the results obtained from MATLAB applications, and the hardware and software architectures required for an UAV general system and subsystems were designed and the quadcopter to be used in practice was realized. Mission Planner was used as a mobile ground control station. Within the scope of this thesis, a software developed in MATLAB Graphical User Interface to use Optical Flow methods for real-time detection and tracking of moving objects from snapshots taken from a quadcopter camera. Field-based techniques, energy-based techniques and phase-based techniques used in Optical Flow methods were tested in MATLAB and the results obtained were compared in order to select the most suitable Optical Flow algorithm.