İnsansız hava araçlarında görüntü işleme ile rota tespiti ve otonom takibi

Abstract

Bu çalışmada, İnsansız Hava Aracı (İHA) ile görüntü işleme algoritmaları kullanılarak rota takibini sağlayan yazılım geliştirilmiştir. Dış ortam ve kapalı ortamda yapılan denemelerde, ön tanımlaması yapılan çizginin görüntü işleme algoritmalarıyla tespiti ve sonrasında Tanjant Vektör Alanı Kılavuzu (TVAK) yöntemi kullanılarak rota takip işlemi yapılmıştır. İHA'nın uçuşunu engelleyen rüzgâr, ışık gibi bozucu durumlarda rota takibi algoritmasının başarısı incelenmektedir. Testlerde dört pervaneli İHA, 9 kanal kumandası ve C# dilinde geliştirilen program ile kontrol edilmektedir. İHA'ya takılan kameradan görüntü bilgisayara aktarılıp ve görüntü işleme yapıldıktan sonra TVAK yaklaşımı uygulanmaktadır. TVAK yönteminde, çizgi şeklindeki yolu takip edecek vektör alanlardan yararlanılarak hesaplanan yönelim açıları kullanılmaktadır. Takip edilecek yol, düz bir çizgiden fazla hatlara sahip olduğunda, yol düz çizgilerden oluşan bölümlere ayrılmakta ve bu çizgiler önceliklendirilerek en baskın çizgi takip edilmektedir. Yol izleme hataları hesaba katılarak dinamik bir yapı oluşturulması üzerinde durulmuştur. Gerçekleştirilen uygulamada, İHA'nın görsel girdiler ve TVAK yöntemi ile otonom uçuş yapması sağlanmıştır ve dış bozucu etkiler incelenmiştir.

In this study, a software has been developed for route tracking with Unmanned Aerial Vehicle (UAV) by using image processing algorithms. The recognition of the predetermined line by using image processing algorithms and the process of route-following by using the method of Tangent Vector Field Guidance (TVFG) have been performed in indoor and outdoor experiments.Route-following algorithm is investigated under the effects of wind and light levels that deflect the flight of UAV. In the tests, the quadrotor has been controlled by its 9-channel controller and the program that is developed with C#. After the images have been transferred to computer wirelessly from the camera attached to UAV and image processing has been completed, TVFG approach has been used.In TVFG, the direction angles calculated by using the vector fields that will follow the line-shaped guide path are used. When the path to be followed has more than one direction instead of a single straight line, it is divided into sections which consist of straight lines, and by prioritizing these lines, the most dominant line is followed. In this study, it has been elaborated to provide a dynamic model by considering the tracking errors. As a result of the process adopted, UAV's autonomous flight is achieved by using the visual inputs and TVFG method, and the external deflecting factors are investigated.