Sistema de aquisição, processamento e envio de vídeo em tempo-real com um DSP

Abstract

O recurso a câmaras inteligentes em aplicações robóticas tem vindo a crescer significativamente nos últimos anos. Esta dissertação encontra-se inserida no projecto de investigação em robótica autónoma e móvel CAMBADA (Cooperative Autonomous roBots with Advanced Distributed Architecture), desenvolvido pelo departamento de Electrónica, Telecomunicações e Informática da Universidade de Aveiro e apresenta um sistema de tempo-real para aquisição, processamento e envio de vídeo através de uma rede Ethernet, com a capacidade de reconhecer e seguir objectos de interesse. Esta dissertação propõe algoritmos que permitem a utilização do KIT de desenvolvimento ADSP BF533 EZ-KIT Lite e a placa de expansão Ethernet USB-LAN EZ-EXTENDER, oferecida pela empresa Acronym. Este KIT pode ser acoplado a uma câmara de vídeo digital (sistema PAL), transformando-a numa câmara inteligente capaz de transmitir vídeo via TCP/IP. Os algoritmos desenvolvidos permitem fazer a aquisição, por parte do KIT, de 25 imagens por segundo, comprimindo e enviando as mesmas, em tempo-real, através de uma rede Ethernet. Adicionalmente, foi desenvolvido um algoritmo para procura de uma bola com cor definida num jogo de futebol robótico. No âmbito desta dissertação, a bola constitui o objecto de interesse. Caso a bola não esteja centrada na imagem capturada é enviada uma ordem para os servos Dynamixel a fim de se deslocar a câmara para o objecto. Os resultados obtidos mostram que este sistema consegue operar em tempo-real. No futuro pretende-se, como primeiras aplicações, a gravação automática de jogos de futebol robótico e a utilização desta câmara inteligente como sistema de debug e monitorização dos robôs em causa.

In the past few years, the use of digital cameras in robotic applications increased significantly. This thesis is part of the CAMBADA (Cooperative Autonomous Mobile roBots with Advanced Distributed Architecture) research project in autonomous and mobile robotics, developed by the Department of Electronics, Telecommunication and Informatics of the University of Aveiro, and presents a real-time system of acquisition, compression and transmission of video over an Ethernet network, with the ability to recognize and follow objects of interest. This thesis propose algorithms that allow the use of the development KIT ADSP BF533 EZ-KIT Lite and the Ethernet daughter board USB-LAN EZ-Extender, offered by the Acronym company. This kit can be connected to a digital video camera (PAL system), transforming it in a smart camera capable of transmitting video over TCP/IP. The developed algorithms allow the KIT to acquire 25 images per second, compressing and sending them through an Ethernet network in real-time. Furthermore, an algorithm has been developed to search for a ball with defined color in a game of robot soccer. In the context of this thesis the ball is the object of interest. If the ball is not centered on the captured image, an order is sent to the Dynamixel actuators, to move the camera to the object. The results show that this system can operate in real-time. In the future we intend to use this system to automatically recording robotic soccer games and to monitoring and debugging the robot movements.