Görme özürlüler için GPS-uzaysal veritabanı-kamera destekli dogrultu belirleme sistemi
GPS spatial database-camera supported direction determination system for visually impaired people
Yazar: CELALETTİN TIĞLI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HALİL YEŞİLÇİMEN
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tezde görme özürlülere (GÖ) bilmedikleri bir çevrede kılavuz olacak, Globalyer belirleme sistemi (GPS) ve tasınabilir bir PC kullanan sistemler incelenmistir.Öncelikle, GÖ'ye yönelik olarak üretilen ve GPS içeren/içermeyen navigasyonsistemleri detaylı olarak incelenmistir. Konu ile ilgili yapılan daha önceki yayınlaragöre, GÖ'ye yönelik GPS tabanlı navigasyon sistemlerinin üç problemi bulunmaktadır.Birincisi; GPS pozisyon hataları veya GPS sinyallerinin yüksek binalar, derin kanyonlarvb. sebeplerle iletilememesi (ulasımının engellenmesi), ikincisi; harita veritabanındabulunmayan, yol üzerindeki araç, kaya parçası vb. engellerin tanınmasındaki(belirlenmesindeki) zorluklar, digeri ise, GÖ'nün bakıs yönünün belirlenmesindekigüçlüklerdir.Yapılan çalısmada, GÖ'ün üzerinde tasıdıgı kameradan alınan görüntü ileuzaysal veritabanı bilgisine dayanılarak elde edilen kısmi çevre modeli kıyaslanarak,GÖ'nün bakıs yönü belirlenmektedir. Uzaysal veritabanında bulunan ve GPSkoordinatları ile iliskili olan yol ve yola bitisik yapıların sınır koordinatları (YSK)kullanılarak sözde kenar haritaları (SKH) olusturulmaktadır. Yapılan çalısmadaSKH'ları olusturmak için iki tane düsey yapı sınırı kullanılmaktadır. OlusturulanSKH'lar, GPS koordinatları tarafından belirlenen yakın çevrenin kısmi bir modeliolmaktadır. GÖ bakıs açısını (kamera dönme açısını) belirleyebilmek için, kameragörüntüsünden elde edilen görüntü kenar haritası (GKH) ile, kameranın bir derecearalıklı bütün dönme açıları göz önüne alınarak elde edilen, SKH'lar tek tekeslestirilmektedir (kıyaslanmaktadır). Bir GKH ve SKH'ın eslesmesi, belirli bir GPSpozisyon degeri için yalnızca belirli bir kamera dönme açısında mümkün olmaktadır.Yukarıdaki islemleri gerçeklestirebilmek için, öncelikle SKH'ı elde etmek için,izdüsüm islemi detaylı olarak incelenmistir. En genel halde, kameranın `z' ekseniçevresinde belirli bir açı kadar döndügü durum için, uzaydaki bir noktanın kameragörüntü düzlemindeki izdüsüm koordinatları hesaplanmıstır. GKH, MATLABfonksiyonları kullanılarak elde edilmistir. SKH ve GKH'ın kıyaslanması için Matlab'tabir program yazılmıs ve bu program kullanılarak, bazı testler yapılmıstır. Bu testlerde,GÖ bakıs açısı (kamera dönme açısı), GPS pozisyon hatasına baglı olarak birkaçderecelik bir hata ile belirlenebilmistir.Anahtar Kelimeler: Görme özürlü, yol yardımı, navigasyon, dogrultu bulma,uzaysal veritabanı, GPS

Abstract:
In this thesis, GPS-based navigation systems with portable computer to be guidein unknown environment for visually impaired or blind people are examined in detail.First of all, navigation systems with/without GPS for blind people are examined indetails. According to the literature, it is observed that GPS-based navigation systems forthe blind people have three major drawbacks; the first, GPS position errors occurred orblocked GPS signals due to occlusion or other reasons such as high buildings or deepcanyons, and the second, the high difficulty in recognition of dynamic obstacles such asvehicles or a piece of rock which do not exist in map database. The other drawback islack of the blind?s heading (orientation) information.In this work, blind?s orientation has been determined by matching the takenimage from a camera carried by visually impaired people with partial environmentmodel formed based on the spatial database information. It has been formed pseudoedge maps (PEMs) by using boundary coordinates of road and buildings that are next tothe road in spatial database and connected with GPS position information. It has beenused two boundary structures for forming PEM. The formed PEM has been a partialmodel of near environment determined by GPS coordinates. To determine blind?s (orcamera) orientation, it has been matched image edge map (IEM) obtained from cameraimage with PEMs by taking into account all the camera orientation angles at intervalsone degree, one by one. For an GPS position, it has been possible that an IEM and PEMoverlap for only certain camera orientation angleTo achieve above the mentioned tasks, first of all, projection task has beenexamined in detail to form PEMs. In general case, in case of rotation of the cameraabout `z? axis in a certain degree, the projection coordinate in image plane of a point inspace has been calculated. IEM has been calculated using MATLAB functions. Then, aprogram has been written in MATLAB for matching IEMs and PEMs and by using thisprogram, several tests have been made. In this tests, The rotation of the camera has beendetermined with few degrees and limited errors dependent upon GPS position errors.Key Words: Visually impaired, Electronic travel aid, Navigation, determineorientation, Spatial database, GPS