Testes práticos de sistemas de visão para sistemas embarcados

Abstract

Muitas aplicações modernas de sistemas embarcados envolvem a utilização de câmeras de vídeo como sensor. A possibilidade de se capturar informações contidas no ambiente e o crescente desenvolvimento na área de extração de informações através de imagens tornam as câmeras escolhas atraentes para percepção autônoma. Algoritmos de visão dinâmicos, ou seja, que empregam a informação temporal para extrair a métrica desejada, assumem um valor constante como base para cálculos utilizando amostragem e sincronização. Além disso, o valor absoluto das cores para pixels e a resposta à incidência luminosa são distintos em diferentes sensores. Este trabalho propõe, de foma ampla, uma metodologia de testes que pode ser utilizada para avaliar características relevantes em câmeras de vídeo, trazer mais robustez para os sistemas e auxiliar no desenvolvimento de sistemas de visão. De forma específica, os testes propõem a medição da frequência de captura, resposta do sensor à incidência luminosa e defasagem entre instantes de captura em um sistema multicamera. O conceito geral é, ao criar um ambiente controlado para o sensor, garantir uma entrada de dados conhecida. Então, ao processar a imagem recebida pela câmera, faz-se possível avaliação da saída do sistema de visão. Assim sendo, os testes propostos podem ser vistos como validações que abrangem um sistema completo de captura, do momento de percepção do ambiente até as imagens estarem disponíveis para processamento. O trabalho também descreve a implementação prática da metodologia proposta, a fim de exemplificar e comprovar os premissas através de testes. A precisão obtida com a prova de conceito apresentada se mostrou limitada aos componentes e equipamentos utilizados. Mesmo assim, os conceitos propostos para cada teste puderam ser comprovados e através dos resultados a metodologia proposta pôde ser validada.

Many modern embedded systems’ applications make use of video cameras as a sensor. The possibility of capturing information contained in the environment along with growing development in the computer vision field makes cameras an attractive choice for autonomous perception. Dynamic vision algorithms, i.e., which employ temporal information to extract the desired metric, assume a constant value as the basis for calculations using sampling and synchronization. In addition, the absolute value of colors for pixels and the response to light incidence are distinct among different sensors. This work proposes a testing methodology that can be used to evaluate relevant characteristics in video cameras, bring more robustness to the systems, and assist in vision systems development. Specifically, the tests propose the measurement of the capture frequency, sensor response due to light incidence, and delay between capture moments in a multi-camera system. The general concept is, by creating a controlled environment for the sensor, ensure a known data input. Then, when processing the image received by the camera, it is possible to evaluate the output of the vision system. Thus, the proposed tests can be seen as validations covering a complete capture system, from the moment the environment is perceived until the images are available for processing. The work also describes the practical implementation of the proposed methodology, in order to exemplify and prove the premises through tests. The accuracy obtained with the presented proof of concept was bounded to the components and equipment limits. Even so, the proposed concepts for each test could be proved and through the results, the proposed methodology could be validated.