Object tracking with range gated camera system

Abstract

Görüntüleme sistemleri, `aktif` ve `pasif` sistemler olarak ikiye ayrılabilir. Pasifsistemler, sadece alıcı olarak çalışır ve çevrelerine enerji yaymazlar. Yaygın olarakkullanılan termal görüntüleme sistemleri ve görüntü kuvvetlendirici sistemler, pasifgörüntüleme sistemlerinin örneklerindendir. Aktif görüntüleme sistemleri, etraflarınaenerji yayıp, nesnelerden yayılan enerjiyi görüntüleyen sistemlerdir. Pasif sistemler,az da olsa ortam ışığına veya ay ışığına ihtiyaç duyarken, aktif görüntülemesistemleri ihtiyaç duymazlar. Mesafe kapılı görüntüleme sistemleri yüksek enerjiatımlı ışık kaynağını kullanırlar ve kameranın açma-kapama sürelerini ışık kaynağıile ilişkili olarak belirlerler. Görüntülenecek nesneden yansıyan ışığın kamerayaulaşma zamanı hesaplanır, kamera perdesi kısa bir süre açılarak, yansıyan ışık ilegörüntü elde edilir. Bu yöntemle, zor aydınlanma şartlarında bile yüksekçözünürlüklü görüntü elde edilir.Mesafe Kapılı Sistemlerde nesne takibi yapabilmek için, nesnenin yatay ve dikeyhareketinin yanında, kameraya uzaklığının da takip edilmesi gerekmektedir. Uzaklıkbilgisi, kameranın açılıp kapanma zamanlamalarında kullanılmakta olup nesneningörüntüsünün alınabilmesi için doğru olarak bilinmelidir. Bu tez çalışmasında,mesafe kapılı kamera sistemi kurularak, kurulan sistem ile entegre olarak çalışangürbüz bir nesne takibi algoritması geliştirilmiştir. Nesnenin uzaklığı, önerilenalgoritma ve çeşitli görüntü kıyaslama yöntemleri kullanılarak hesaplanmış vegörüntü kıyaslama yöntemlerinin performansları kıyaslanmıştır.

Imaging systems can be categorized as active or passive. Passive systems act only asa receiver and do not send any energy to their environment. Frequently used nightvision systems such as thermal imagers and image intensifier systems are examplesof passive systems. Active imaging systems on the other hand, send energy to theirenvironment and detect the reflected energy from the objects. While passive systemsrequire some ambient light or object radiation, active imaging systems can workwithout any external light source. Range-gated imaging systems are active systemsthat use a high-power pulsed-light source and control the opening and closing timesof the camera shutter in conjunction with the light source. By calculating the arrivaltime of the reflected light from the object, the camera shutter is opened for a shorttime period to form an image using the returned light. This allows generating highcontrast images of the objects in difficult lighting conditions. To track an object witha range-gated system, beside the horizontal and vertical position of the object, thedistance of the object should also be tracked. The distance information is used toarrange shutter timing of the camera. In this thesis, a range-gated camera system testbed was constructed and a robust object tracking algorithm integrated with thissystem was developed. The distance of the object is calculated by the proposedalgorithm with various image comparison methods and the performances ofcomparison methods are compared.