ШВИДКІСНА РЕЄСТРАЦІЯ І РЕАГУВАННЯ ПРИ ПРОНИКАННІ ОБ'ЄКТА У ПОЛЕ ЗОРУ RASPBERRY PI-КАМЕРИ

Анотація

Створено програмне забезпечення та експериментальну установку для дослідження високошвидкісного проникання малого об’єкта у задану зону контролю та реагування системи, зокрема шляхом видачі відповідного сигналу. Особливістю системи є власний алгоритм аналізу мінімально необхідної кількості пікселів на віртуальному периметрі матриці камери одноплатного комп’ютера, що базується на відстеженні змін їхньої інтенсивності без опрацювання всього чи часткового об’єму матриці. Це дозволяє досягти миттєвої реакції на малопотужних комп’ютерних платформах. Програма реалізована мовою Python із використанням бібліотек OpenCV та NumPy. Для проведення досліджень використали власноруч сконструйований експериментальний стенд на базі одноплатного комп’ютера Raspberry Pi 4 з камерою Pi V2. Стенд включає повзунок для кріплення і контрольованого переміщення різнокольорових макетів об’єктів, зокрема у формі трикутника, диска, квадрата, через поле зору камери. У ролі поля переміщення об’єкта використали різнокольорові аркуші паперу (білі, зелені, сірі тощо). Швидкість переміщення макета об’єкта обчислювалася зі співвідношень відстаней від об’єктива камери до площини фону макета і до площини переміщення реальних об’єктів (спортивних м'ячів, птахів, тварин тощо), а також швидкостей цих об’єктів, і становила порядку 1–10 см/с. Програма записує у файли детальні параметри пікселів (координати, параметри кольорів R, G, B, яскравість) у моменти виявлення об’єкта при його проникненні через периметр спостереження. Отримані масиви чисел (0–255) використали у графічному редакторі типу Origin для візуалізації та аналізу процесів проникання. Створені та випробувані програмне забезпечення й експериментальний стенд дозволили досягнути високої швидкодії виявлення об’єкта при прониканні у зону спостереження (близько 1 мілісекунди) при опрацюванні мінімальної кількості відеопікселів матриці камери на віртуальному периметрі контролю (близько 1000 точок), а також забезпечити вмикання сигналу реагування на проникання за час порядку 1,5 мілісекунди (що є значно меншим від тривалості одного кадру, яка у нашому випадку дорівнює 33 мілісекунди).