Στόχος της εργασίας είναι η μοντελοποίηση και ο έλεγχος με τη χρήση υπολογιστή του συστήματος της πέδησης του αυτοκινήτου καθώς και της επιτάχυνσης (γκάζι - throttle) του κινητήρα. Για την πέδηση μελετήθηκε και υλοποιήθηκε στο Simulink το μοντέλο που περιγράφεται στην εργασία των Humair Raza, Zhigang Xu, Bingen Yang και Petros A. Ioannou με τον τίτλο “Modeling and Control Design for a Computer-Controlled Brake System”. Για την πέδηση και την επιτάχυνση, ενοποιημένα σε ένα ενιαίο μοντέλο που περιγράφει το όχημα, μελετήθηκε η εργασία των P. Ioannou και Z. Xu με τίτλο “Throttle and Brake Control Systems for Automatic Vehicle Following”, και στη συνέχεια υλοποιήθηκαν στο Simulink τα μοντέλα για την πέδηση και το throttle. Στην συνέχεια δοκιμάσαμε τους ελεγκτές εφαρμόζοντας διάφορες εισόδους (σενάρια φρεναρίσματος) και λάβαμε τις αναμενόμενες από τη θεωρία εξόδους, επαληθεύοντας έτσι την ορθότητά τους. / The aim of this study is to model and control with the computer the car brake system and the engine throttle. For the brake system we studied and implemented in the Simulink the model described in the work of Humair Raza, Zhigang Xu, Bingen Yang and Petros A. Ioannou titled "Modeling and Control Design for a Computer-Controlled Brake System ". For the braking and the acceleration, consolidated into a single model describing the vehicle, we studied the work of P. Ioannou, Z. Xu entitled "Throttle and Brake Control Systems for Automatic Vehicle Following ", and then we implemented the models in Simulink. Then we tried applying different controllers inputs (braking and acceleration scenarios) and we verified the models' correctness.

Τα τελευταία χρόνια υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον προς την κατεύθυνση της αναγνώρισης αυτοκινήτου με χρήση διαφορετικών μεθόδων. Η ανάπτυξη ενός κατάλληλου συστήματος υποβοήθησης της οδήγησης είναι εξαιρετικής σημασίας και απαιτεί τη δέουσα προσοχή και έρευνα. Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη, η ανάπτυξη καθώς και η εφαρμογή των πλέον αξιόπιστων μεθόδων αναγνώρισης αυτοκινήτου. Προς αυτήν την κατεύθυνση, μελετώνται λεπτομερώς οι αντίστοιχες μέθοδοι και παρουσιάζονται εκτενώς, τόσο με χρήση πραγματικών (real-time) βίντεο όσο και με την επεξεργασία διαφορετικών συνθηκών. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην ανάλυση της οπτικής ροής, η οποία κρίνεται βασική συγκριτικά με τις υπόλοιπες μεθόδους. Τέλος, παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των πιο αντιπροσωπευτικών μεθόδων και παρατίθενται σχετικές προτάσεις για βελτίωση. / In recent years there has been great interest towards car identification using different methods. The development of an appropriate system of driver assistance is of paramount importance and requires proper attention and investigation. The purpose of this thesis is to study, develop and implement the most reliable methods of car detection. To this direction, the corresponding methods are studied in detail and are presented extensively, using both the actual (real-time) video and the treatment of different conditions. Particular emphasis is given to the analysis of optical flow, which is basic compared to other methods. Finally, the characteristics of the most representative methods are presented along with proposals for improvement.

Ο τίτλος της διπλωματικής είναι «Κατασκευή συστήματος αναγνώρισης κίνδυνου σύγκρουσης αυτοκίνητου με προπορευόμενο μέσω ψηφιακής επεξεργασίας video». Σκοπός ήταν η κατασκευή ενός συστήματος, το οποίο έχει την ικανότητα να διακρίνει τα αυτοκίνητα από όλα τα αλλά αντικείμενα που εντοπίζονται κατά τη διάρκεια μιας πορείας με αμάξι. Αυτό επετεύχθη με τη χρήση μεθόδων εξαγωγής χαρακτηριστικών, και συγκεκριμένα κυματίδια Haar και φίλτρα Gabor. Η ταξινόμηση έγινε με τη χρήση νευρωνικών δικτύων και μηχανές διανυσμάτων υποστήριξης (Support Vector Machines - SVM). / The subject of this diploma thesis is the manufacturing of a driver assistance system. Robust and reliable vehicle detection from images acquired by a moving vehicle (i.e., on road vehicle detection) is an important problem with applications to driver assistance systems and autonomous, self-guided vehicles. The focus of this diploma is on the issues of feature extraction and classification for rear-view vehicle detection. Specifically, by treating the problem of vehicle detection as a two-class classification problem, we have investigated several different feature extraction methods such as wavelets and Gabor filters. To evaluate the extracted features, we have experimented with two popular classifiers, neural networks and support vector machines (SVMs).

Στόχος της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας ήταν η θεωρητική προσέγγιση και υλοποίηση ενός συστήματος ανίχνευσης βλαβών στα διάφορα μηχανικά μέρη που απαρτίζουν μια μηχανή αυτοκινήτου. Ένας πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας μετατρέπει τις δονήσεις της μηχανής σε ηλεκτρικό σήμα, το οποίο στη συνέχεια ενισχύεται και φιλτράρεται κατάλληλα ώστε να τροφοδοτήσει την είσοδο ενός analog-to-digital μετατροπέα του μικροελεγκτή ADuC 7020 της Αnalog Devices, ο οποίος ενσωματώνεται στο ADuC-MT7020 development board της Olimex. Αφού γίνει αυτό, το σήμα μας επεξεργάζεται ψηφιακά με τη χρήση κατάλληλου αλγορίθμου που αναπτύχθηκε για τη συγκεκριμένη εφαρμογή. Στα κεφάλαια που ακολουθούν αναλύεται διαδοχικά κάθε στάδιο της διαδικασίας. Έτσι στο 1ο κεφάλαιο παρουσιάζεται το φαινόμενο του πιεζοηλεκτρισμού και οι αρχές λειτουργίας που διέπουν τους πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς ενώ στο 2ο περιγράφεται η διαδικασία της ψηφιοποίησης αναλογικών σημάτων. Στο 3ο κεφάλαιο γίνεται η περιγραφή των μεθόδων που χρησιμοποιούνται ώστε να δημιουργήσουμε το φάσμα συχνοτήτων ενός σήματος ενώ στο 4ο παρουσιάζονται τα σημαντικά πλεονεκτήματα που μας παρέχει η λεπτομερής ανάλυσή του μέσα από την ενδεικτική παρουσίαση των κυριότερων μηχανικών σφαλμάτων και τις μεταβολές που αυτά επιφέρουν στο φάσμα. Στο 5ο κεφάλαιο γίνεται η περιγραφή των κυριότερων στοιχείων των μικροελεγκτών και των ενσωματωμένων συστημάτων ενώ παρουσιάζονται και τα χαρακτηριστικά του μικροελεγκτή και του development board που αναφέρθηκαν πιο πάνω για να ακολουθήσει στο 6ο η παρουσίαση των κυριότερων περιφερειακών του συγκεκριμένου μικροελεγκτή με τη χρησιμοποίηση και κάποιων παραδειγμάτων ώστε να γίνει σαφέστερη η λειτουργία τους. Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι τρεις υλοποιήσεις κώδικα που έγιναν στο προγραμματιστικό περιβάλλον μVision 4 της Keil με σκοπό την αναγνώριση των συνιστωσών που απαρτίζουν το σήμα μας και την ταυτοποίησή τους. Οι δύο πρώτες υλοποιήσεις, στις οποίες χρησιμοποιήθηκαν ένας απλός και ένας fixed-point FFT αντίστοιχα, ήταν αδύνατο να ανταποκριθούν στις real-time απαιτήσεις της εφαρμογής μας και για το λόγο αυτό οδηγηθήκαμε στην τρίτη και τελική υλοποίηση, στην οποία χρησιμοποιήθηκε ο αλγόριθμος Goertzel. Για λόγους απλοποίησης χρησιμοποιήθηκε ένα ημίτονο για την αναπαράσταση ενός σήματος με ιδιαίτερα πολύπλοκη κυματομορφή όπως αυτό που προκύπτει από τις δονήσεις μιας μηχανής αυτοκινήτου, εντούτοις επαρκεί ώστε να κατανοηθεί και να επιβεβαιωθεί η ορθή λειτουργία του κώδικά μας. / The main target of this thesis was the theoretical approach and implementation of a system that recognizes the damages occurring at the machinery parts of a car’s engine. A piezoelectric sensor transforms the vibrations of the engine into an analog electric signal, which is then amplified and filtered before it is applied to the analog-to-digital converter of Analog’s ADuC 7020 microcontroller, incorporated in ADuC-MT7020 development board produced by Olimex. After that the signal is processed digitally through an appropriate algorithm developed for this application. Throughout the chapters that follow all the stages of this procedure are analyzed sequentially. At the first chapter the theory of piezoelectricity and the operating principles of piezoelectric sensors are presented, whereas at the second the procedure of digitizing analog signals is described. At chapter 3 the methods used in order to create a signal’s spectrum are mentioned while at chapter 4 the benefits from a spectrum’s proper analysis are highlighted through the indicative presentation of the most common machinery faults and how they alter it. At the fifth chapter a reference is made at the main characteristics of microcontrollers and embedded systems in general but also a more detailed description of the microcontroller and the development board mentioned above. ADuC 7020 microcontroller’s main peripherals are presented at chapter 6 together with some examples that illustrate their function. The programming part of this thesis is included at the last chapter where the three code implementations developed in Keil’s μVision 4 programming environment are presented. The first two implementations, within which a simple and a fixed-point FFT were used respectively, couldn’t meet the real-time needs of our application resulting in a final third implementation using a Goertzel algorithm. Although we used a simple sinusoid to represent the signal produced by the vibrations of a car’s engine characterized by a complex waveform, it is sufficient in comprehending and confirming the correct execution of the code we created.

Η αποφυγή συγκρούσεων με αναγνώριση της θέσης και της σχετικής ταχύτητας προπορευόμενων οχημάτων είναι μια άκρως ενδιαφέρουσα εφαρμογή που βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο. Η ύπαρξη πολλαπλών αντικειμένων στο οπτικό πεδίο της κάμερας δημιουργεί προβλήματα στον ακριβή εντοπισμό του προπορευόμενου οχήματος, ενώ η έλλειψη βάσεων δεδομένων με κατηγοριοποιημένα παραδείγματα είναι ένα επιπλέον εμπόδιο για την ανάπτυξη της εφαρμογής αυτής. Στην εργασία αυτή περιγράφονται οι υπάρχουσες εφαρμογές όσον αφορά στο πρόβλημα της μηχανικής όρασης στην αυτοκίνηση, τα προβλήματα που λύνουν αλλά και οι δυσκολίες που συνεχίζουν να υπάρχουν. Αναφέρονται οι αιτίες της έλλειψης βάσεων δεδομένων με κατηγοριοποιημένα παραδείγματα και αναλύεται η ημιαυτόματη μέθοδος (Random Walker) στην οποία καταφεύγουμε για τον λόγο αυτό. Εν συνεχεία θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα της ανάπτυξης σε Matlab που πραγματοποιήθηκε, τα συμπεράσματα που προέκυψαν, αλλά και οι μελλοντικές προκλήσεις. / In this diplom work, the ways followed to deal with the issue of mechanical vision in car driving are described. The reasons why there there are not any specific data sets are decribed and the focus of this work is on the Random Walker algorithm.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη, η ανάπτυξη καθώς και η μερική εφαρμογή κάποιων μεθόδων για την ανίχνευση θέσης κάποιου οχήματος. Ιδιαίτερη βάση δόθηκε στη μελέτη και την ανάλυση της οπτικής ροής που θεωρείται βασική συγκριτικά με τις υπόλοιπες μεθόδους.Τέλος αναλύεται και μια μέθοδος κατάτμησης εικόνων. / The goal of this thesis is to study, develop and implement some methods of car detection. Particular emphasis is given to the analysis of optical flow, which is considered to be critical compared to other methods. Finally an analysis of a method for image segmentation is being developed.