تخمين مسافات الاجسام باعتماد تقنية المعالجة الصورية با ستخدام المؤشرات الليزرية == Objects Distance Estimation Using Image Processing Technique Based on Laser Pointers
Author name:
هدى محمد جواد المولاوي
Supervisor name:
علي عبد داود الزكي
General topic:
Physics
Specific topic:
Image Processing
Degree:
Master
University:
Mustansiriyah University - College Of Science
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1974 - p.pdf
Abstract:
ازدادت اهمية تحديد المدى وابعاد الاجسام عن بعد خلال العقود الاخيرة خصوصا" في الانظمة الروبورتية وانظمة السيطرة الصناعية. لذا توجهنا في دراستنا الحالية الى استخدام المؤشرات الليزرية مع الكاميرا الرقمية لتحديد ابعاد الاجسام ومدياتها عن بعد والعمل في هذه الدراسة ينقسم الى تحديد ابعاد الاجسام في مشهد الصورة الرقمية باستخدام مؤشرليزري، تحديد مديات الاجسام باستخدام صور البقعة الليزرية لمؤشر ليزري واحد حيث تم استخدام عمليات النمذجة لغرض استنتاج موديلات مناسبة لذلك وتحديد مديات الاجسام باستخدام صور لبقعتين ليزريتن في مشهد الصورة وذلك باستخدام عمليات نمذجة مختلفة لمعاملات مختلفة لغرض الحصول على انسب الموديلات الرياضية لتمثيل الحالات الفيزيائية لمشهد البقع الليزرية لغرض ايجاد طريقة سهلة ودقيقة لتحديد مسافات الاجسام. تم انجاز هذه الطرق من خلال بناء خمسة خوارزميات حاسوبية تعتمد على هندسية التقاط الصور للبقع الليزرية الساقطة على الاجسام البعيدة. وتم اختيار هذه الخوارزميات لمسافات الاجسام المختلفة عن الكاميرا تتراوح بين (2 7 - م). ولقد اظهرت النتائج وعمليات النمذجة التي تم تنفيذها باستخدام برنامج Table curve)) ان تقنيات تحديد ابعاد الاجسام بالاعتماد على الكاميرا ومؤشرين ليزريين المسافة بينهما معلومة ( 8سم) اعطت نتائج تمثلت في حالتين. الحالة الاولى عندما تكون قوة تكبير الكاميرا متغيرة لمسافة ثابتة عن الاجسام مقدارها (7م) حيث تم التقاط عدة صورللاجسام ومن خلال تحليل هذه الصورتم الحصول على نتائج جيدة حيث كانت الابعاد المقاسة قريبة جدا للابعاد الحقيقية. الحالة الثانية تمت بتثبيت قوة تكبير الكاميرا والمسافة عن الاجسام كانت متغيرة. اعطت الحالة الثانية نتائج افضل من الاولى.تمت عملية قياس المسافة بطريقتين، الاولى كانت باستخدام مؤشر ليزري واحد وكاميرا وهذه الطريقة تتفرع الى جزئين الجزء الاول عندما تكون قوة تكبير الكاميرا على اصغر قوة ولمسافات مختلفة ( 2 - 7م ) تتغير المسافة لكل حالة ( 1م). تم التقاط عدد من الصور ومن خلال تحليل الصور تم حساب انصاف اقطار البقعة اليزرية وعدد ( pixels) في البقعة اليزرية ومن خلالها تم الحصول على منحنيات عيارية لتخمين المسافة وقد اعطت نتائج جيدة حيث تم الحصول على معادلة قياسية لتحديد المسافة من برنامج ( table curve ) بنسبة خطا مساوية للصفر تقريبا". الجزء الثاني تمثل بحالة التكبيرللكاميرا على اكبر قوة ولمسافات مختلفة ( 2 - 7 م ) تتغير المسافة لكل حالة (1م). تم في هذا الجزء التقاط عدد من الصور ومن خلال تحليل الصور تم الحصول على نتائج جيدة وقريبة الى القياسات الحقيقية. كانت نتائج الجزء الاول افضل من الثاني لان نسبة الخطا مساوية تقريبا للصفر. الطريقة الثانية تمثلت باستخدام مؤشرين ليزريين وكاميرا وهذه الطريقة ايضا تنقسم الى قسمين الاولى عندما تكون قوة تكبير الكاميرا على اصغر قوة ولمسافات مختلفة (2 - 7م ) تتغير المسافة لكل حالة( 1م ) تم خلالها التقاط عدد من الصور وبعد تحليل الصور تم حساب انصاف اقطار البقعة اليزرية ،حساب عامل التدرج ( Scf ) ،حساب انصاف اقطار البقعة اليزرية وعدد ( pixels) في البقعة اليزرية ومن خلالها تم الحصول على منحنيات عيارية لتخمين المسافة وقد اعطت هذه الطريقة نتائج جيدة . تم الحصول على معادلة قياسية لتحديد المسافة من برنامج ( table curve ) وكانت نسبة الخطا مساوية للصفر تقريبا". الجزء الثاني تمثل بنفس الخطوات السابقة مع وضع قوة التكبير الكاميرا على اكبر قوة وهنا ابضا الجزء الاول افضل من الجزء الثاني لان نسبة الخطا تقريبا كانت صفرا" ولكن الطريقة الثانية كانت افضل من الاولى لوجود عامل التدرج فيها. | Over recent decades, the importance of determination the extent and dimensions of objects remotely has been increased especially in the regulations robot and control systems industry. So, the use of indicators laser with a digital camera have been used in the current study to determine the dimensions of objects and their distances. In this study is divided to determine the dimensions of objects in a scene of the digital image by using the laser pointer, and determine the ranges of objects using the laser photo spot for a single pointer where a modeling process for the purpose of finding the suitable models for this task has been used and finally determine the ranges of objects using the images of two laser spots in a scene of an image by using different modeling operations for different transactions for the purpose of obtaining the most suitable mathematical models to represent the physical cases of the speckle laser scene in order to find an easy and accurate way to determine the distances of objects. This has been done through the construction of five algorithms based on the engineering way to take photos of laser spots that fall on the distant object. The selected algorithms for the distances of objects from the camera are in the range (2 - 7m). Results and modeling operations that have been implemented using table curve program have shown that the techniques for the determination of objects dimensions gave the results represented in two cases depending on the camera and two laser indicators with known distance between them (8cm). The first case when the power zoom of camera is variable for a fixed distance from objects of (7m) where several photo images were taken and through the analysis of these images, good results have been obtained where the measured dimensions are very close to the real one. The second case has been performed by installing the power zoom of the camera with a variable distance from the objects. The second case gave better results than the first one.The process of measuring the distance has been done in two ways, the first is by using a single laser pointer with a camera, this method subdivided into two parts; the first part when the power zoom of the camera on a smaller power with different distances (2 - 7m) changing the distance of each case (1m). Through the analysis of images, the radii for laser spot and the number (pixels) in this spot have been calculated. So, a normative curves to guess the distance give good results where a standard equation to determine the distance from the program (table curve) with an error equal to almost zero was obtained.The second part represents the biggest power zoom of the camera with different distances (2 - 7m) changing the distance of each case (1m). In this section, number of images has been captured and through the analysis, good results were obtained which are close to the real measurements. The results of the first part are better than the second because the margin of error is nearly equal to zero. The second way represented by using two laser indicators and a camera and this way was also divided into two parts; the first when the zoom of the camera in a smaller power with different distances (2 - 7m) changing the distance of each case (1m), which capture a number of images and after the analysis process, the calculation of the radii of laser spot, the factor gradient (Scf), radii laser spot and a number (pixels) in the laser spot have been measured which were obtained standard curves to estimate the distance of this method that gives good results. A standard formula to determine the distance from the program (table curve) was obtained and the rate of error is equal to almost zero. The second part represents the same previous steps with a power zoom of the camera on its top power and the first part is better than the second one because the rate of errors was almost zero, but the second method was better than the first because of the gradient factor.
