Proiect Sisteme de Vedere Artificiala

Obiectiv: - realizarea unui sistem de vedere artificial care s permit recuperarea traiectoriei de micare a unui obiect dinamic ntr-o scen static (ex. Apariia unei mingi de tenis n cmpul vizual al camerei)

Etapa 1: Realizarea unui GUI pentru achizitia de imagine in timp real

O interfata grafica GUI este o reprezentare grafica cu una sau mai multe ferestre continand diferite comenzi numite componente care permit utilizatorilor sa realizeze diferite actiuni. Pentru aplicatia noastra am dezvoltat o interfata simpla ce contine 2 butoane si 2 reprezentari grafice. In prima reprezentare am integrat achizitia de imagini in timp real realizata de camera video, iar al doilea sistem de axe este folosit pentru afisarea traiectoriei obiectul dinamic modelat (reprezentata de o multime de puncte). La apasarea butonului cu START camera este activata si incepe procesarea imaginilor punand in evidenta obiectul aflat in miscare incadrandu-l intr-un dreptunghi de culoare verde. Cel de al doilea buton are functia de STOP, oprind achizitia imaginii si reseteaza programul.Comunicarea butoanelor cu programul se realizeaza prin intermediul unei variabile globale care ia valoarea 1 la apasarea butonului START si valoarea 0 la apasarea butonului STOP. Aceasta variabila a fost folosita pentru a avea o conditie de stop in bucla de procesare.

Figura 1. Interfata graficaO prima problema intalnita in acesta etapa a fost integrarea ferestrei de afisare a achizitiei in timp real, in interfata grafica deoarece am folosit un set de functii care nu dispune de acesta facilitate. Solutia a constat in afisarea capturii in sistemul de axe la fiecare iteratie, avand ca efect marirea timpului de prelucare a unui frame.

Etapa 2: Modelarea elementului dinamic dintr-o scena statica

Pentru modelarea elementului dinamic am folosit toolbox-ul oferit de MatLab: Computer Vision System care impreuna cu Image Aqusition Toolbox ne-au oferit functiile necesare pentru indeplinirea obiectivului. O prima etapa o reprezinta achizitia a cate unui cadru la fiecare iteratie a buclei de procesare. Pentru aceasta am folosit o functie specifica din Computer Vision Toolbox. Frame-ul color obtinut este transformat intr-o imagine alb-negru(cu intensitati ale nivelului de gri cuprinse in intervalul 0:255).Pentru a elimina problemele aparute datorate schimbarilor bruste de luminozitate, intre cadrul prelucrat si media celor anterioare se face o diferenta. Detectia elementului in miscare se face comparand imaginea obtinuta la pasul precedent cu un model al fundalului.In continuare am eliminat zonele cu aria mai mica decat un prag stabilit experimental din imaginea segmentata. Obtinerea formelor compacte s-a efectuat prin aplicarea unei operatii morfologice de dilatare. Presupunand ca obiectul aflat in miscare are aria cea mai mare dintre regiunile obtinute in urma segmentarii, aceasta suprafata urmand sa fie prelucrata in continuare .

Figura 2.Segmentarea obiectului in miscare

Principala dificultate aparuta in dezvoltarea acestei etape a fost reprezentata de obtinerea unei viteze de procesare cat mai mica. Acest lucru a fost rezolvat prin micsorarea rezolutiei de la 640x480 la 320x240 precum si prin eliminarea calculelor si definitiilor din bucla de procesare. Pentru modelarea elementului dinamic in elaborarea proiectului am avut diverse abordari: Diferenta dintre doua cadre consecutive, fundalul fiind obtinut printr-o operatie de dilatare; Diferenta dintre doua cadre consecutive, fundalul fiind considerat primul cadru; Comparatie intre prim plan si fundal, fundalul fiind obtinut utilizand o medie a cadrelor anterioare(metoda care s-a dovedit a fi cea mai eficienta din punct de vedere al performantelor obtinute).

Etapa 3. Recuperarea traiectoriei obiectului dinamic

Caracteristicile folosite in elaborarea proiectului nostru au fost aria si centrul de greutate. Recuperarea traiectoriei obiectului in miscare am realizat-o prin afisarea intr-o fereastra grafica a centrului de greutate al regiunii obtinut la fiecare iteratie. Etapa 4. Afisarea rezultatului in interfata grafic

Obiectul aflat in miscare a fost pus in evidenta prin incadrarea acestuia intr-un dreptunghi de culoare verde. In cea de-a doua fereastra este afisata traiectoria in timp real a obiectului, formata din o multime de reprezentari ale centrului de greutate.

Figura 3. Afisarea rezultatelor in interfata

2