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Tesi etd-04112016-181011


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
FRANCESCHI, ELENA
URN
etd-04112016-181011
Title
RIVELAZIONE E LOCALIZZAZIONE DI BERSAGLI SU SCENARIO MARITTIMO MEDIANTE UN SISTEMA IR PASSIVO MULTICAMERA
Struttura
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI
Commissione
relatore Prof. Corsini, Giovanni
relatore Prof. Diani, Marco
relatore Ing. Zingoni, Andrea
Parole chiave
  • sistema passivo
  • sistema stereo
  • simulatore
  • rivelazione
  • localizzazione
  • termocamere
  • Infrarosso
  • orizzonte
  • scenario marittimo
Data inizio appello
28/04/2016;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
La rivelazione di bersagli in scenari marittimi e la determinazione della loro posizione è un compito che risulta cruciale in molteplici contesti e, dunque, un attuale argomento di ricerca.
Le tecnologie di localizzazione e sorveglianza si sono spesso avvalse di sistemi di telerilevamento attivi (radar), i quali però, oltre ad essere costosi, possono presentare problemi di compatibilità elettromagnetica in caso di vicinanza di diverse apparecchiature elettroniche. Inoltre, l’emissione di radiazioni elettromagnetiche può avere un forte impatto negativo sia sull’ambiente sia sulla salute dell’uomo. E’ di notevole interesse lo sviluppo di tecnologie che consentano di ridurre tale inquinamento elettromagnetico.
Si presenta quindi un sistema passivo, che funziona cioè senza emissione di onde elettromagnetiche, per la rivelazione e la determinazione della posizione di un bersaglio, anche ad elevata distanza. Il sistema è composto da una coppia stereoscopica di termocamere opportunamente posizionate per inquadrare la stessa scena di interesse. Le termocamere possono essere collocate a piacimento, permettendo dunque al sistema di adattarsi a molteplici utilizzi. L’impiego di questo apparato per la scoperta di bersagli a bassa quota sul livello del mare consente di superare il limite di scoperta dei sistemi radar dovuto alle riflessioni delle onde emesse sulla superficie marina. Un ulteriore vantaggio rispetto a un radar, soprattutto in ambito militare, è quello di non incrementare il livello di osservabilità dell’unità o della sede dove viene montato il sistema.
Nell’elaborato viene proposto un algoritmo di rivelazione e di localizzazione automatica di bersagli in ambiente marittimo, realizzato specificamente per funzionare sul sistema sopra descritto.
Selezionando un bersaglio di interesse nell’immagine fornita dalla prima termocamera, l’algoritmo implementato è in grado di sfruttare la geometria che descrive il processo di acquisizione di entrambi i dispositivi, per individuare automaticamente un’area nella seconda immagine entro la quale si troverà il bersaglio scelto. Utilizzando una tecnica di rivelazione basata sulla sottrazione del background all’interno dell’area di interesse e sulla stima della linea dell’orizzonte al fine di segmentare le aree di cielo e di mare, l’algoritmo procede con il riconoscimento del baricentro del bersaglio. Nota la posizione del bersaglio sulle due immagini, l’uso congiunto dei due punti di vista differenti permette di effettuare la triangolazione e, dunque, di ricavare posizione e distanza del bersaglio.
L’algoritmo è stato validato su un dataset di immagini reali acquisite in ambiente marittimo, dando risultati promettenti anche in caso di bersagli a grande distanza dalle telecamere. Per poter operare anche una valutazione quantitativa della bontà dell’algoritmo è stato implementato un simulatore in grado di ricreare dei bersagli all’interno delle immagini reali. Il simulatore permette all’utente di definire le caratteristiche dei bersagli che, essendo note, possono essere usate in seguito come ground truth da comparare con i risultati ottenuti dall’algoritmo. In fase di validazione del simulatore, questo è stato applicato anche a sequenze video, rivelandosi un utile strumento anche per il test di algoritmi di tracking.
I risultati ottenuti dimostrano che il sistema è particolarmente adatto a tutte quelle situazioni nelle quali si rendono necessarie delle valutazioni sulla presenza e sulla posizione di oggetti in ambiente marittimo. Operazioni di search and rescue (uomo a mare, soccorso profughi…), di sorveglianza (intrusioni in aree portuali, lotta alla pirateria…) e di monitoraggio di incidenti (incendi a bordo di navi, unità navali alla deriva…) sono solo alcune delle possibili applicazioni che potrebbero beneficiare dell’utilizzo del sistema e dell’algoritmo di scoperta implementato.
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