Μηχανική όραση και αναγνώριση κίνησης με χρήση του Raspberry Pi

• Main Author: Αθανασίου, Παναγιώτα
• Other Authors: Athanasiou, Panagiota
• Language: Greek
• Published: 2021
• Subjects: Ανίχνευση κίνησης; Υπολογιστική όραση; Raspberry Pi; Motion detection

Η διπλωματική αυτή εργασία παρουσιάζει την όραση των υπολογιστών που σε συνδυασμό με τη χρήση μεθόδων μηχανικής μάθησης, μπορούν να δημιουργήσουν εφαρμογές που αναγνωρίζουν κινήσεις στο χώρο με τη χρήση ενός υπολογιστή “τσέπης”, το Raspberry Pi 4 Model. Αρχικά, αναλύεται ο όρος της υπολογιστική όρασης και της μηχανικής μάθησης, που τα τελευταία χρόνια ο κλάδος αυτός σε συνδυασμό με την Τεχνητή νοημοσύνη είναι από αυτούς με την μεγαλύτερη ανάπτυξη. Στη συνέχεια, γίνεται εκτενής αναφορά σχετικά με τη συσκευή του Raspberry Pi καθώς και μια γρήγορη ιστορική αναδρομή στις προηγούμενες γενιές του μέχρι να φτάσουμε στην τελευταία έκδοση Raspberry Pi 4. Τέλος, μελετάμε την πλακέτα του Raspberry Pi 4 Model B και συγκρίνουμε το μοντέλο αυτό με το Arduino. Με τον τρόπο αυτό, γίνετε πλήρως κατανοητό ότι το Raspberry Pi είναι ένας μικροϋπολογιστής, ενώ στο Arduino υπάρχει εξάρτηση μεταξύ του ιδίου με έναν υπολογιστή. Επομένως, το Raspberry Pi είναι το καταλληλότερο για την επίτευξη του σκοπού της εργασίας αυτής. Έπειτα, αναφέρονται και ακολουθούνται τα βήματα που είναι απαραίτητα ώστε να τεθεί ένα σύστημα Raspberry Pi 4 σε λειτουργία. Και περιηγούμαστε στην επιφάνεια εργασίας του Raspberry Pi μετά την εκκίνηση του Raspbian. Εν συνεχεία, γίνεται εισαγωγή στην γλώσσα προγραμματισμού Python και στη βιβλιοθήκη με το όνομα openCV (Open Source Computer Vision Library). Η εργασία αποσκοπεί στο να δημιουργηθεί μια εφαρμογή, η οποία μπορεί μέσω μιας κάμερας να μας ενημερώνει αν αντιληφθεί οποιαδήποτε κίνηση στο χώρο. Έχουμε την δυνατότητα, με τον τρόπο αυτό, να συνδεθούμε με το φυσικό περιβάλλον χωρίς τη χρήση έτοιμων εφαρμογών. Για το λόγο αυτό, λοιπόν, γίνεται εγκατάσταση της βιβλιοθήκη με το όνομα openCV, η οποία είναι ένα λογισμικό ανοιχτού κώδικα, που παρέχει υπολογιστική όραση και μηχανική μάθηση. Στην συνέχεια, γίνεται περιγραφή των βασικών χαρακτηριστικών των ψηφιακών εικόνων, απλών στοιχείων της ψηφιακής εικόνας, όπως είναι η γεωμετρία της και διαδικασίες που μπορούν να εκτελεστούν πάνω σε αυτή. Έπειτα, παρουσιάζονται βασικές έννοιες της βιβλιοθήκης openCV, όπως τους υποστηριζόμενους τύπους εικόνων και δεδομένων, και βασικές συναρτήσεις χειρισμού εικόνων. Τέλος, γίνεται η υλοποίηση του προγράμματος, που ανιχνεύει κίνηση στο χώρο και εμφανίζονται τα αποτελέσματα που λήφθηκαν.