- / -

Το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (ΗΕΓ) είναι μια καταγραφή διαφορών δυναμικού στο τριχωτό της κεφαλής που προέρχονται από τη βιοηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου. Με ιστορία άνω των 70 ετών, η αξία του ΗΕΓ σαν κλινική εξέταση είναι δεδομένη, με σημαντικό πλεονέκτημα το γεγονός ότι είναι μια μη επεμβατική μέθοδος. Ωστόσο, το πλήθος των ιστών που παρεμβάλλονται ανάμεσα στον εγκέφαλο και το τριχωτό της κεφαλής, σε συνδυασμό με το μικρό ύψος των εγκεφαλικών ρυθμών (τάξης μV) κάνουν τις ΗΕΓ καταγραφές επιρρεπείς σε πλήθος παρασίτων εξωεγκεφαλικής προέλευσης (artifacts). Όσον αφορά την κλινική εξέταση το πρόβλημα των artifacts είναι αντιμετωπίσιμο σε κάποιο βαθμό. Άλλωστε, για την κλινική εξέταση έχουν λογική μια απαίτηση ακινησίας και ηρεμίας του εξεταζομένου, που δεν είναι όμως πάντα δυνατή, σε ηλεκτρομαγνητικά θωρακισμένο χώρο, το κόστος του οποίου είναι αποσβέσιμο σε μακροπρόθεσμο χρονικό ορίζοντα. Σε τελική ανάλυση, η διάρκεια καταγραφής ενός ΗΕΓ μπορεί να επιμηκυνθεί τόσο όσο χρειάζεται ο κλινικός ιατρός ώστε να εξάγει ασφαλή διάγνωση. Τέτοιου είδους περιορισμοί όμως, μάλλον φαντάζουν εκτός λογικής σε φιλόδοξες εμπορικές εφαρμογές στον τομέα του Brain Computer Interface. Οι λύσεις σε αυτόν τον τομέα πρέπει να είναι φθηνές, να δουλεύουν ικανοποιητικά στο συνηθισμένο οικιακό ή εργασιακό περιβάλλον και να μην περιορίζουν τον χρήστη. Η προσέγγιση λοιπόν δεν πρέπει να είναι τόσο στον περιορισμό των artifacts, όσο στην αναγνώριση και αφαίρεσή τους. Στην παρούσα εργασία η αφαίρεση των artifacts προσεγγίζεται σαν ένα πρόβλημα Τυφλού Διαχωρισμού Σημάτων. Εφαρμόζονται τεχνικές Ανάλυσης Ανεξαρτήτων Συνιστωσών με σκοπό το διαχωρισμό των artifacts σε ξεχωριστές Ανεξάρτητες Συνιστώσες κάνοντας εύκολη στη συνέχεια την αφαίρεση τους Η παραπάνω προσέγγιση εκτός της προαναφερθείσας εφαρμογής στον τομέα του Brain Computer Interface, έχει σαφώς και κλινική αξία. Θα μπορούσε να εφαρμοστεί για παράδειγμα σε μη συνεργάσιμους ασθενείς (π.χ. μικρά παιδιά) ή σε θορυβώδη εξωτερικά περιβάλλοντα αποσυνδέοντας το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα από την απαίτηση ενός καλά ελεγχόμενου, ηλεκτρομαγνητικά θωρακισμένου χώρου. / --

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την εκτίμηση του χρώματος αντικειμένων τα οποία απεικονίζονται σε φωτογραφίες, μέσω χρωματικής ισοστάθμισης και κατά συνέπεια μέσω διαχωρισμού των συνιστωσών ανάκλασης του φωτός. Συγκεκριμένα, εφαρμόσθηκε μια μέθοδος εκτίμησης του χρώματος αντικειμένων χρησιμοποιώντας μια βάση δεδομένων πολλαπλών εικόνων οι οποίες επεξεργάστηκαν ψηφιακά. Οι φωτογραφίες της βάσης δεδομένων απεικονίζουν την ίδια σκηνή και λήφθηκαν τοποθετώντας τη φωτεινή πηγή σε διαφορετική θέση στην περίπτωση κάθε φωτογραφίας. Η εργασία βασίστηκε κατά ένα μεγάλο μέρος σε άρθρα και πληροφορίες που συλλέχθηκαν από το διαδίκτυο. Τα πειραματικά αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά και έδειξαν πως ο συγκεκριμένος αλγόριθμος επιτυγχάνει χρωματική ισοστάθμιση και απόδοση χρωμάτων με καλή ακρίβεια και μικρή υπολογιστική πολυπλοκότητα. / The present Diploma Thesis deals with color estimation of objects which are depicted in photos, through color constancy and thus by separating the reflection components of light. We applied a method for estimating the color of objects using a database of multiple images that were digitally processed. The photos of the database represent the same scene and were obtained by placing the light source in a different location while capturing each photo. The present work was largely based on articles and information gathered from the internet. The experimental results were satisfactory and showed that the specific algorithm achieves color constancy and color estimation with good accuracy and low computational complexity.

Η ανάπτυξη ενσωματωμένων στο όχημα συστημάτων υποβοήθησης του οδηγού για αποφυγή συγκρούσεων με άλλα οχήματα έχει βρεθεί στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος εξαιτίας των μεγάλων απωλειών σε ανθρώπινες ζωές στα αυτοκινητιστικά δυστυχήματα. Τα βασισμένα στην όραση συστήματα εξελίσσονται με πολύ γρήγορους ρυθμούς αλλά η έλλειψη μεγάλης σθεναρότητας αποτελεί τροχοπέδη στην τοποθέτηση τους σε οχήματα ευρείας παραγωγής. Ωστόσο, τα αποτελέσματα των ερευνών είναι πολύ ενθαρρυντικά. Στην παρούσα διπλωματική εργασία στόχος είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος αναγνώρισης οχημάτων από εικόνες που λαμβάνονται από βιντεοκάμερα που έχει ενσωματωθεί στο όχημα. Η προσπάθεια ανίχνευσης πραγματοποιήθηκε έχοντας ως μοναδικό στοιχείο της εικόνες αυτές , τόσο τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της κάμερας όσο και η ταχύτητα του οχήματος δεν ήταν γνωστά. Η μεθοδολογία που επιλέχθηκε είναι αυτή της οπτικής ροής. Αρχικά υπολογίσθηκε η οπτική ροή μεταξύ δύο καρέ και στην συνέχεια αυτή η πληροφορία αξιοποιήθηκε με δύο μεθόδους ώστε να γίνει η υπόθεση για τη θέση του κινούμενου οχήματος στην εικόνα. Η μία χρησιμοποιεί την κλίση της οπτικής ροής σε συνδυασμό με την απότομη αλλαγή της κατεύθυνσης των διανυσμάτων οπτικής ροής στα άκρα των κινούμενων οχημάτων και η άλλη συνδυάζει την οπτική ροή με την ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA-Principal Component Analysis). / The goal of this paper is the development of an on-board vehicle detection system with the use of optical flow techniques.

- / -

- / -

Τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια έχει προχωρήσει σημαντικά η ανάπτυξη αυτομάτων συστημάτων βοήθειας του οδηγού που στοχεύουν να προειδοποιήσουν για το περιβάλλον οδήγησης και τις πιθανότητες σύγκρουσης με άλλα οχήματα. Τα Πανεπιστήμια, Κρατικοί φορείς και αυτοκινητοβιομηχανίες ρίχνουν ιδιαίτερο βάρος στο θέμα αυτό που έχει κοινωνικές και εμπορικές διαστάσεις. • Κοινωνικές διαστάσεις γιατί η αξιόπιστη λειτουργία συστημάτων βοήθειας οδηγών μπορεί να συμβάλλει αποφασιστικά στη μείωση των τροχαίων ατυχημάτων. • Εμπορικές διαστάσεις γιατί ο ανταγωνισμός των βιομηχανιών αυτοκινήτων σε συνεργασία με εταιρείες παραγωγής συστημάτων αυτοματισμού, οδηγεί σε ένα κυνήγι παρουσίασης πλέον σύγχρονων και «ελκυστικών» συστημάτων για το καταναλωτικό κοινό. Ειδικά στο θέμα των κοινωνικών διαστάσεων, τα παρακάτω στοιχεία δίνουν με πολύ έμφαση το μέγεθος του προβλήματος. Κατά μέσον όρο, τουλάχιστον ένας άνθρωπος πεθαίνει κάθε λεπτό σε τροχαίο ατύχημα. Τα τροχαία ατυχήματα επίσης τραυματίζουν τουλάχιστο 10 εκατομμύρια ανθρώπους, από τους οποίους 2 ή 3 εκατομμύρια σοβαρά. Προβλέπεται ότι οι νοσοκομειακές δαπάνες, οι κατεστραμμένες περιουσίες και άλλα παρεμφερή κόστη θα ανέλθουν στο 1–3 % του παγκοσμίου ακαθαρίστου εθνικού προϊόντος. Αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη 26 ερευνητικών εργασιών που ερευνούν διατάξεις εντοπισμού και ανίχνευσης οχημάτων, πεζών, αντικειμένων και οδικών υποδομών, η σύγκριση της μεθοδολογίας τους, ο σχολιασμός πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων και η αναφορά σε μελλοντικές απαιτήσεις - προκλήσεις. Η δομή της εργασίας είναι η παρακάτω: • Στο κεφάλαιο Ι γίνεται εισαγωγή στο αντικείμενο της εργασίας και παρουσιάζεται σειρά στατιστικών δεδομένων για τα τροχαία ατυχήματα. • Στο κεφάλαιο II γίνεται συνοπτική παρουσίαση των ερευνητικών εργασιών που χρησιμοποιήθηκαν για την παρουσίαση του θέματος. • Στο κεφάλαιο III γίνεται παρουσίαση βασικών στοιχείων εξοπλισμού για τον εντοπισμό και παρακολούθηση του κυκλοφοριακού τοπίου καθώς επίσης αναφορά σε θεωρητικές υπολογιστικές επεξεργασίες. • Στο κεφάλαιο IV γίνεται μια παρουσίαση βασικών ερευνητικών και πειραματικών διατάξεων που έχουν προταθεί ή εφαρμοσθεί για τον εντοπισμό, την ανίχνευση και παρακολούθηση οχημάτων, πεζών, εμποδίων επί των οδών, και υποδομών παραπλεύρως του οδικού δικτύου, έτσι ώστε να παράγεται πληροφορία στον χρήστη της οδού. Πληροφορία που μπορεί να αποδειχθεί από χρήσιμη μέχρι σωτήρια γιατί μπορεί να λειτουργήσει είτε ως προειδοποίηση στον οδηγό είτε ως ερέθισμα για αυτόματη επενέργεια επί των συστημάτων του αυτοκινήτου (π.χ. αυτόματο φρενάρισμα). • Στο κεφάλαιο V γίνεται σχολιασμός και συγκρίσεις των περιγραφεισών μεθόδων, εξάγονται συμπεράσματα και επισημαίνονται κάποιες μελλοντικές ερευνητικές και κατασκευαστικές προκλήσεις. • Στο κεφάλαιο VI αναφέρεται η χρησιμοποιηθείσα βιβλιογραφία. Όλες οι μέθοδοι προσπαθούν να ανταποκριθούν μερικά ή ολικά στα παρακάτω ζητούμενα: ◊ Εντοπισμός στόχων (κινητών και ακινήτων). ◊ Παρακολούθηση συμπεριφοράς κινουμένων στόχων. ◊ Παραγωγή προειδοποίησης (ακουστικά ή οπτικά σήματα). ◊ Αυτόματη επενέργεια σε συστήματα του οχήματος. • Εργαλεία των συστημάτων που παρουσιάζονται είναι συνήθως ένα σύνολο εξοπλισμού παθητικών και ενεργητικών αισθητήρων, ένας πρωτότυπος αλγόριθμος επεξεργασίας των στοιχείων και ένας υπολογιστής για την επεξεργασία και αξιολόγηση των δεδομένων. • Εμπόδια που πρέπει να υπερπηδηθούν είναι η συνθετότητα του περιβάλλοντος οδήγησης (αυτοκινητόδρομοι, επαρχιακοί οδοί, αστικό οδικό δίκτυο κ.λ.π.) και οι μεταβαλλόμενες καιρικές συνθήκες (καλοκαιρία, βροχή, ομίχλη, χιόνι κ.λ.π.). • Κλειδί στην αποτελεσματικότητα είναι η συλλογή των πλέον επίκαιρων δεδομένων και η δημιουργία γρήγορου και στιβαρού αλγόριθμου. • Μέτρο επιτυχίας είναι η συμπεριφορά σε πραγματικές συνθήκες και η δυνατότητα λειτουργικής και οικονομικής ενσωμάτωσης στο όχημα. Οι μελετηθείσες 26 ερευνητικές εργασίες που εντοπίζουν και ανιχνεύουν κατηγοριοποιούνται: 1. Ανάλογα με τον χρησιμοποιούμενο εξοπλισμό Α. Σε διατάξεις απλών ενεργητικών αισθητήρων Β. Σε διατάξεις παθητικών αισθητήρων (οπτικά συστήματα με διάφορες μορφές καμερών) Γ. Σε διατάξεις δυο ειδών αισθητήρων Δ. Σε πολυαισθητηριακές διατάξεις Σημειώνουμε ότι παρουσιάζονται δυο κατηγορίες αισθητήρων: οι ενεργητικοί και οι παθητικοί. Ενεργητικοί αισθητήρες θεωρούνται οι τύπου ραντάρ (mm κύμα), τύπου laser (lidar και scanners) και οι ακουστικού τύπου. Οπτικοί αισθητήρες, όπως συνήθεις κάμερες, θερμογραφικές κάμερες (FLIR - Forward Looking InfraRed), CCD κάμερες (Charge-coupled device cameras) συχνά αναφέρονται ως παθητικοί αισθητήρες γιατί αποκτούν δεδομένα χωρίς παρέμβαση. Αναλύονται τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των παραπάνω διατάξεων, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους και αναδεικνύεται η επικρατούσα, με την πάροδο του χρόνου, τάση συνδυασμού διαφόρων αισθητήρων. 2. Ανάλογα με τις στοχεύσεις, τους υπολογιστικούς αλγορίθμους και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους. Οι εξετασθείσες μελέτες που εντοπίζουν και παρακολουθούν στόχους του κυκλοφοριακού τοπίου μπορούν να ταξινομηθούν ως προς τους στόχους στις εξής κατηγορίες: 1. Κινούμενα οχήματα – πεζοί (κυρίως αστικό κυκλοφοριακό τοπίο). 2. Κινούμενα οχήματα (αυτοκινητόδρομοι, επαρχιακοί οδοί, αστικές οδοί). 3. Στάσιμα αντικείμενα, οχήματα – πεζοί (αυτοκινητόδρομοι, επαρχιακοί οδοί, αστικές οδοί). 4. Πεζοί (αστικό κυκλοφοριακό τοπίο). 5. Οδικές υποδομές (αυτοκινητόδρομοι) με έμφαση στις κατακόρυφες ταμπέλες και στις ανισόπεδες διαβάσεις. Από την παρουσίαση και τη σύγκριση των εργασιών, προκύπτει ότι το βασικό πρόβλημα που γίνεται προσπάθεια να αντιμετωπιστεί, είναι η εγκατάσταση διατάξεων που θα πρέπει να διακρίνονται, μεταξύ άλλων, από: • Αξιοπιστία όσον αφορά τον εντοπισμό και την παρακολούθηση. • Προσαρμογή σε σύνθετες κυκλοφοριακές συνθήκες όπως είναι μεταβαλλόμενες καιρικές συνθήκες (μειωμένη ορατότητα, χαμηλός φωτισμός, έντονη βροχή, χιόνι κ.λ.π.) είτε πυκνή οδική κυκλοφορία (π.χ. σε οδούς στο αστικό οδικό δίκτυο). • Γρήγορη επεξεργασία των δεδομένων εισόδου με στιβαρούς αλγόριθμους • Ελαχιστοποίηση λανθασμένων προειδοποιήσεων. • Κατασκευαστικό και λειτουργικό κόστος που θα τις καταστούν υλοποιήσιμες σε πλατιά κλίμακα. Από την ανάλυση των στοιχείων των εργασιών προκύπτει ότι υπάρχουν πολλοί τρόποι να μειωθούν σημαντικά τα σφάλματα, διατηρώντας υψηλή ακρίβεια, όπως βελτιωμένες αλγοριθμικές επιλύσεις (π.χ. με χρήση πολλαπλών εργαλείων, προχωρημένων στατιστικών και γνωστικών μεθόδων), συνδυασμός αισθητήρων (π.χ. ορατοί, IR, ραντάρ) και τηλεματική (π.χ. επικοινωνία οχήματος με όχημα, εντοπισμός με μέθοδο GPS). Σε σχέση με το λογισμικό, ένα απαραίτητο βήμα είναι η δημιουργία σταθερών προϋποθέσεων έτσι ώστε τα οπτικά συστήματα εντοπισμού οχήματος να είναι τυποποιήσιμα, επαναδιαμορφούμενα και επεκτάσιμα έτσι ώστε να μπορούν να συνεργαστούν με τη μεγάλη ποικιλία εφαρμογών επεξεργασίας. Πολύ εύστοχη θα ήταν η δημιουργία και ανάπτυξη λογισμικού που θα μπορεί να σχετίζεται με διάφορα επίπεδα αφαίρεσης συμπεριλαμβάνοντας συνδυασμό αισθητήρων, ενοποίηση ποικίλων αλγορίθμων, οικονομική χρήση πόρων, ταξινόμηση και υπολογισμούς. Επίσης η βελτίωση των ταχυτήτων των PCs έχει οδηγήσει σε αρκετά ικανοποιητικά αποτελέσματα όσον αφορά τον χρόνο επεξεργασίας, δεδομένου ότι τα συστήματα εντοπισμού κινουμένου οχήματος έχουν μεγάλες υπολογιστικές απαιτήσεις καθώς χρειάζεται να επεξεργαστούν τις ανακτώμενες εικόνες σε πραγματικό χρόνο ή κοντά σε πραγματικό χρόνο για να εξοικονομήσουν χρόνο στην αντίδραση του οδηγού. Τέλος θα πρέπει να αντικειμενικοποιηθούν οι διαδικασίες αξιολόγησης των παρουσιαζομένων μεθόδων έτσι ώστε να είναι πλέον συγκρίσιμες και ευρύτερα αποδεκτές. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο ενσύρματης τηλεπικοινωνίας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Πρόκειται για μια εργασία, η οποία έχει ως στόχο τη δημιουργία ενός συστήματος αναγνώρισης που θα αναγνωρίζει τον κίνδυνο που υπάρχει στο δρόμο λόγω των διασταυρούμενων οχημάτων, και θα μας ειδοποιεί. 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 οπτικής ροής και χρήση κατωφλιών σύμφωνα με τις οποίες λαμβάνονταν η απόφαση για ύπαρξη κινδύνου. / This study has been prepared in Wire Communications Laboratory, Department of Electrical and Computer Engineering. This is a work which aims to create an identification system that recognizes the danger on the road because of other vehicle and returns notifications . The aim was to build a system which is able to distinguish the cars that are moving dangerously towards us, excluding all the other objects we found during a journey with car. This goal was achieved by using optical flow and Thresholding methods . According to these results a decision is made and notifications are given in the case of existing danger .

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι να παρουσιαστούν μερικές από τις πιο αξιοσημείωτες τεχνικές για τρισδιάστατη αναπαράσταση χώρου από βιντεοσκοπήσεις κινούμενου αυτοκινήτου. Αρχικά, το πρώτο κομμάτι είναι προσανατολισμένο στην περιγραφή των εφαρμογών που ακολουθεί η τρισδιάστατη αναπαράσταση χώρου από βιντεοσκοπήσεις και επίσης γίνεται εισαγωγή στις αρχικές έννοιες και στα βασικά μαθηματικά που χρησιμοποιούνται. Έπειτα περιγράφεται μια μέθοδος τρισδιάστατης αναπαράστασης από βιντεοσκόπηση με την χρήση απλών καμερών. Ο αλγόριθμος που περιγράφεται εδώ χρησιμοποιεί τις εικόνες από την απλή κάμερα και απαιτεί επιπλέον ότι κάθε δείκτης στο αντικείμενο συνδέεται με τουλάχιστον έναν άλλο δείκτη από σωστή απόσταση. Στο τρίτο κομμάτι της εργασίας περιγράφεται μια ακόμη μέθοδος η οποία στηρίζεται σε γραμμικά κινούμενα αντικείμενα. / The goal of this bachelor thesis is to present some of the most remarkable techniques of the three-dimensional reconstruction site from video animation moving car. At first, the first piece is oriented at the description of the application used by the three-dimensional reconstruction site of video and it is also an introduction to the initial concept and to the basic mathematics that are used. After that, a method of 3D video reconstruction using simple cameras is being described. The algorithm being described here, uses the images from the simple camera and requires that in addition that every object indication links with at least one other indicator from a known distance. At the third part one more method is described that is founded in linear moving objects.

Το θέμα της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των διαφόρων τεχνικών ανίχνευσης οχημάτων και αντικειμένων στους δρόμους με την χρήση ψηφιακής βιντεοκάμερας. / The subject of this degree thesis is the study of various techniques of tracking vehicles and objects using digital video camera.