Havadan alınan görüntülerdeki bulanıklığın hava aracı otonom performansı yükseltilerek önlenmesi

Abstract

Havadan görüntüleme son zamanlarda hava araçlarının oldukça fazla kullanıldığı bir alan haline gelmiştir. Ancak hava aracının sert hareketleri nedeniyle, alınan görüntüler önemli ölçüde bulanıklık içerebilmektedir.Bu tezde, hava aracı hareketinin bulanıklığa olan etkisi üç boyutlu bulanıklık çekirdeği ile modellenmiştir. Alınan görüntülerdeki bulanıklığın önlenmesi için ise hava aracı otonom performansı yükseltilmiştir. Bulanıklığın önlenmesi, hem sabit kanatlı insansız hava aracı (İHA) hem de helikopter için çalışılmıştır. İHA performansının yükseltilmesi için, üretilen İHA dinamiğine kameranın etkisi de dahil edilerek gerçeğe uygun bir model elde edilmiş, kontrolcü değişkenleri ve en uygun kamera konumu da bu model ile birlikte ele alınarak belirlenmiştir. Bu şekilde performansı yükseltilen İHA ile bu iyileştirmelerin yapılmadığı standart İHA, gerçek zamanlı uçurulmuş ve takılı kamera ile çekilen görüntülerdeki bulanıklığı önleme performansları karşılaştırılmıştır.Helikopter için ise yine bazı özel yaklaşımlar kullanılarak tasarlanan fiziksel temelli bir model kullanılmıştır. Bu model, modern bir kontrol yöntemi olan Çıkış Varyansı Kısıtlı Kontrolcü ile kontrol edilmiştir. Helikopter sıkı kontrolcüsünün, alınan görüntülerdeki bulanıklığı önleme performansını incelemek için ise dört farklı kontrolcü tasarlanmıştır.

Recently, aerial imagery has become one of the most common usage areas of aerial vehicles. However, images taken by aerial vehicle may suffer from high image blur due to its abrupt motions.In this dissertation, effect of aerial vehicle motion on blur is modeled as three dimensional blur kernel. To reduce motion blur in images, autonomous performance of aerial vehicle is maximized. Reducing motion blur is studied in case of both fixed-wing unmanned aerial vehicle (UAV) and helicopter. In order to maximize autonomous performance of UAV, effect of mounted camera is included to dynamic model of manufactured UAV to be compatible with real, and controller parameters and location of camera are estimated in terms of this model. Improved UAV, whose performance is maximized by these approaches, and standard UAV that improvements are not applied are flown real time, and their performances are compared with respect to reducing blur in images exposed by mounted camera.For helicopter, a physics based model derived by applying particular approaches is used. This model is controlled by Output Variance Constrained Controller which is a modern control method. In order to examine performance of constrained controller in preventing taken images from motion blur, four different helicopter controllers are designed.