3. Image Enhancement
The acquired image in RGB is first converted into gray. Now we want to bring our image
in contrast to background so that a proper threshold level may be selected while binary conversion is
carried out. This calls for image enhancement techniques. The objective of enhancement is to
process an image so that result is more suitable than the original image for the specific application.
There are many techniques that may be used to play with the features in an image but may not be
used in every case. Listed below are a few fundamental functions used frequently for image
enhancement.
Linear (negative and identity transformations)
Logarithmic (log and inverse log transformations)
Power law transformations(gamma correction)
Piecewise linear transformation functions
Where S is output gray level, r is input gray level, c and g are positive constants. For various
values of gamma applied on an acquired image we obtained the following graph shown in figure1.
From this figure it is evident that the power law curves with fractional values of g map a
narrow range of dark input values into a wide range of output values with the opposite being true for
higher values of input levels. It depicts the effect of increasing values of g >1. The images are
shown with g =1,2,3,4,5 as may be seen, the figure with g =1 gives the best results in terms of
making fine details identifiable. As is evident the fractional values of g can not be used since these
attempts show a reverse effect of brightening the image still further which we may find as
undesirable for the present case.
Gamma = 0.2
Gamma = 4
4. Edge Detection and Image Matching
Step 1: Edge detection: Among the key features of an image i.e. edges, lines, and points, we
have used edge in our present work which can be detected from the abrupt change in the gray
level. An edge essentially demarcates between two distinctly different regions, which means that
an edge is the border between two different regions.
Here we are using edge detection method for image matching:
Edge detection methods locate the pixels in the image that correspond to the edges of
the objects seen in the image.
The result is a binary image with the detected edge pixels.
Common algorithms used are Sobel, Prewitt and Laplacian operators.
We have used gradient based Edge Detection that detects the edges by looking for the
maximum and minimum in the first derivative of the image.
First derivative is used to detect the presence of an edge at a point in an image.
Sign of the second derivative is used to determine whether an edge pixel lies on the dark
or light side of an edge.
The change in intensity level is measured by the gradient of the image. Since an image f
(z, y) is a two dimensional function, its gradient is a vector
(1)
The magnitude of the gradient is given by
G[f (x,y)] = Ö Gx2 +Gy2
(2) The direction of the gradient is B(z, y) = tan-' (Gy/G)
(3) where the angle B is measured with respect to the X-axis. Gradient operators compute the
change in gray level intensities and also the direction in which the change occurs. This is calculated
by the difference in values of the neighboring pixels, i.e., the derivatives along the X-axis and Y-
axis. In a two-dimensional image the gradients are approximated by
Gx= f(i+1,j)-f(i,j)
(4) Gy=f(I,j+1) -f(i,j)
(5) Gradient operators require two masks, one to obtain the X-direction gradient and the other
to obtain the Y-direction gradient. These two gradients are combined to obtain a vector quantity
whose magnitude represents the strength of the edge gradient at a point in the image and whose angle
represents the gradient angle.
Step 2: Image matching: Edge based matching is the process in which two representatives
(edge) of the same objects are pared together. Any edge or its representation on one image is
compared and evaluated against all the edges on the other image.
Edge detection of reference and the real time images has been done using Prewitt operator.
Then these edge detected images are matched and accordingly the traffic light durations can be set.
Reference image
captured image
6. Summary and Conclusions
The study showed that image processing is a better technique to control the state change of the
traffic light. It shows that it can reduce the traffic congestion and avoids the time being wasted by a
green light on an empty road. It is also more consistent in detecting vehicle presence because it
uses actual traffic images. It visualizes the reality so it functions much better than those systems
that rely on the detection of the vehicles’ metal content. Overall, the system is good but it still
needs improvement to achieve a hundred percent accuracy.
Исследование показало, что обработка изображения является лучшей техникой для контроля
изменения состояния светофора. Это показывает, что она может уменьшить заторы на дорогах и
выигрывает время впустую на зеленый свет на пустой дороге. Кроме того, более последовательны
в выявлении наличия транспортного средства, поскольку он использует реальные изображения
трафика. Он отображает реальность так он работает гораздо лучше, чем те системы, которые
полагаются на обнаружение металла транспортных средств. В целом, система хороша, но она по-
прежнему нуждается в усовершенствовании для достижения точности сто процентов.
Bu çalışma, görüntü işleme trafik ışığı durum değişikliği kontrol etmek için daha iyi bir teknik
olduğunu gösterdi. Onu trafik sıkışıklığını azaltmak olduğunu gösterir ve boş bir yolda yeşil bir ışık
tarafından harcanan zamanı önler. Aynı zamanda gerçek trafik görüntüleri kullanır, çünkü aracın varlığını
saptamada daha tutarlıdır. Bu araç, metal içeriği tespit dayanan bu sistemleri daha iyi çalışır böylece
gerçeklik görselleştirir. Genel olarak, sistem iyi ama yine de yüzde yüz doğruluk elde etmek için
iyileştirilmesi gerekmektedir.
References
[1] M. Fathy and M. Y. Siyal, "An image detection technique based on morphological edge
detection and background differencing for real-time traffic analysis," Pattern Recognition Letters,
vol. 16, pp. 1321-1330, Dec 1995
[2] Rita Cucchiara, Massimo Piccardi and Paola Mello, “Image analysis and rule-based
reasoning for a traffic monitoring system,” IEEE Trans. on Intelligent Transportation Systems, Vol.
1, Issue 2, pp 119-130, 2000.
[3] David Beymer, Philip McLauchlan, Benn Coifman, and Jitendra Malik, “A real-time
computer vision system for measuring traffic parameters,” IEEE Conf. on Computer Vision and
Pattern Recognition, pp495 -501,1997..
[4] V. Kastrinaki, M. Zervakis, and K. Kalaitzakis, "A survey of video processing
techniques for traffic applications,"Image and Vision Computing, vol. 21, pp. 359-381, Apr 1
2003.
[5] N. J. Ferrier, S. M. Rowe, A. Blake, “Real-time traffic monitoring,” Proceedings of the
Second IEEE Workshop on Applications of Computer Vision, pp.81 -88, 1994.
УДК 62-501
Mobile Alarm System
Jachiyeva Kamila
Suleyman Demirel University, Engineering Faculty, Computer Science
Kazakhstan, Almaty, Kaskelen
kamila.dzhachieva@gmail.com
Abstract
This paper is about the LCD Alarm Toy Car. The idea of the project came from necessities of daily
life activities, which surely starts with awakening. According to statistics, only 40% of all world
population is considered as “larks”, who feel gentle awakening. Other 60% of humankind has stressful
mornings every day. The main function of the LCD Alarm Toy Car is to rouse the user actively. As the
car starts to run away, after applying signal from Alarm, till user turns it off, it might guarantee
immediate awakening. To turn off the alarm user must get up, catch the car and push the OFF button.
The platform which is used for programming such device is ARDUINO.
1.
Introduction
Arduino - is tool for designing electronic device (the electronic constructor) more tightly interacting
with surrounding physical environment, than standard personal computers, which practically do not leave
for frames vitality. This platform intended for physical computing with opened by program code, built on
simple printed board with modern environment for writing software.
Arduino is used for making electronic device with possibility of the acceptance signal from different
digital and analog sensor, which can be connected to him, and control different executive device. The
Projects device, founded on Arduino, can work by itself or interact with software on computer (e.g.:
Flash, Processing, MaxMSP). The Board can be collected by user by itself or are bought in collection.
The Environment of the development of the programs with opened by source text available to free
download.
The Programming language Arduino is a realization Wiring, similar platform for physical
computing, founded on multimedia environment of the programming Processing. [1]
2.
Environment of the Arduino development
The Environment of the development Arduino, shown in Figure 1, consists of built-in text editor of
the programmer code, area of the messages; window of the output of the text, panel’s instrument with
button often used commands and several menus. For boot the programs and relationship environment
development is connected to hardware part Arduino.
Figure 1 Arduino IDE
The Program written in environment Arduino, is identified the skit, allowing to write in text editor,
having instruments of the tenderloin/insertions, searching for/change the text. During conservation and
export of the project of the explanation appear in the field of messages, also can be displayed appeared
errors. The Window of the output of the text shows the messages Arduino, including full reports about
error and other information. The Buttons to panels’ instrument allow checking and writing the program,
create, open and save the skit. [2]
3.
Hardware and Realizing
Figure 2 Traditional Alarm Clock Figure 3
Arduino Uno
The idea was to construct the Alarm, which will ring until you awake finally. The basics are the
traditional alarm clock, show in Figure 2, and the toy car shown in Figure 4. The Arduino instruments
were used to join them together in one single part, like in Figure 3, 5.[3] To implement time on Arduino
exist special library named Time, which have several functions, e.g.: minute(), hour(), day(),week(),
month(), year() etc.[6] And the sound will be implemented by speaker. [5]
Figure 4 Simple Toy Car Figure 5
Arduino LCD Keypad [4]
4.
Results of the questioning
50 persons were asked several questions and their answers are below:
Do you have
problems with …
Yes
No
How many
alarm clocks …
one
Which type of
alarm do you …
Trradition
al
Electronic
Would you
buy my …
Yes
5.
Conclusion
Coming from questioning, the idea was confirmed by audience. It liked that device and was glad to
test it. The goals were reached, main idea realized. According to answers device is useful and it was very
interesting to implement. Also, there were some people, who didn’t like it, because “На вкус и цвет
товарищей нет!”
6.
References
1.
www.arduino.cc
- Arduino official website
2.
Michael Margolis. Arduino Cookbook. O`Reilly Media. 2001.(Chapter 1)
3.
Michael Margolis. Arduino Cookbook. O`Reilly Media. 2001.(Chapter 18)
4.
Michael Margolis. Arduino Cookbook. O`Reilly Media. 2001.(Chapter 11)
5.
Michael Margolis. Arduino Cookbook. O`Reilly Media. 2001.(Chapter 9)
6.
Michael Margolis. Arduino Cookbook. O`Reilly Media. 2001.(Chapter 16)
УДК 62-503
Amanzhol Akhtan
Staff Attendance Monitoring System
Staff Attendance Monitoring System (SAMS) provides easy & simple realization of staff monitoring
control, no matter where it’s applied: in universities, even in schools. The idea of application is to supply
every staff with an identical cards, whose have unique ID phrases, each of them. So that, every time staff
comes or departures, SAMS application registers time-stamps.
Application procedure:
SAMS reader part register staff income/outcome for whole working day, after then synchronizes
data with server’s database.
HR manager executes SAMS application part once in months, to retrieve arrival report data.
SAMS application part collects data, sorting them by staff’s ID, which is been chosen by HR
manager, lately finalizes report in .PDF format.
HR manager prints and signs retrieved report for future documentation
Why SAMS’s:
Application is developed on JAVA language – that’s multiplatform
Every data to be stored in database, to prevent information lose
In case of any problems with SAMS or server, report – data are saved in text file, which are ready
to be executed to database
Application’s procedures are scheduled, so that it doesn’t need hard implementation to deploy
Problem - Solution:
Weak data reliability - Accurate monthly report of staff attendance
Manual report verification - No paperwork for HR department, less problem
Editable(accessible) report - Reports to be saved in secured .PDF format
Hardware specification:
Pentium 4 – 2 Ghz , 1 Gb RAMM, 100 Gb HDD, Windows 7 SP1
StrongLink SL040, YHY638A Mifare Reader/Writer
Optello Contactless D16 R4 Mifare cards
УДК 62-503
ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫН ӨНДІРУДІҢ ТИІМДІ ТӘСІЛДЕРІ
Саржан Мағжан
Зерттеу бөлімі
Қазіргі энергетикаға көз жүгіртейік. Қазіргі уақытта есепсіз пайдаланып жатқан энергия
көздері мұнай, газ, көмір. Осы қорды бей-берекет пайдаланудың арқасында оның нәтижесі біліне
бастады. Ол бітіп таусылып қалмай тұрғанда жаңа энергия көзін тауып оны меңгеруді қолға
алмасақ энергиялық тапшылыққа әкеліп соғуы мүмкін. Қазіргі уақытта жаңа энергия көздері
қорғасыннан уранға дейінгі ауыр элементтер сутегі, гелий, бор сияқты жеңіл элементтердің
ядроларын өзара қосудың, яғни синтездеудің арқасында энергия алуға болатыны белгілі. Қазіргі
энергетикалық құрылғыларды толық алмастыру оңай емес екені белгілі. Сондықтан қуаты орасан
көп энергия көздері керек.
АЭС-тің жұмысы уранның балқу температурасы өте жоғары металдан жасалған және
түтікшелермен оралған. Түтікшелер ішіне су жіберіледі. Бұл уран реакцияға түскен кезде бөлініп
шығатын энергияны бойына сіңірудің нәтижесінде өзі буға айналып бу камерасына жиналады.
Әрі қарай қалақшаны бумен ұрып айналдырып энергия алынады. Алдағы 20-30 жылдар
аралығында термоядролық реакциялар жасалады деген үміт бар. Бұл деген күн мен жұлдыздағы
сәуле шығару энергиясының термоядролық тегі бір деген болжам бар. Күн мен жұлдыздардың
ішіндегі температураның жоғары болатыны гелий ядроларының бірігу реакциясы энергия
шығарумен қарбалас өтеді. Ал жерден басқаратын термоядролық реакцияны пайдалану мәселесін
шешу деген іс жүзінде таусылмайтын энергия көзі деген сөз.
Бұл реакция кезінде заттарды 100 млн. градус шамасына дейін қыздырғанда ғана жүзеге
асады. Осындай жоғары температурадағы плазманы қондырғы ішінде ұстап тұру ғана керек.
Бұған ешбір заттан жасалған қабырғалар жарамайды. Себебі соншалықты жоғары температурада
олар бірден буға айналып кетеді. Ал жоғары температурадағы плазманы белгілі бір көлемде ұстап
тұрудың мүмкін болатын әдісі өте күшті магнит өрісінің әсерін пайдалану керек. Бұл деген жер
бетінде күн қондырғыларын жасау деген сөз. Келешек адамзатты энергетикамен қамтамасыз
етудің алдағы болашағы осы. Жарық құбылысына, яғни, фотоэффект құбылысына негізделген
құралдарды - фотоэлемент дейміз. Мұның қарапайымы ауасы сорылған вакуумдық фотоэлемент.
Фотоэлемент аккумуляторлар батареялар тізбегіне қосылады. Ал қазіргі қолданылып жүргені
жабушы қабаты бар фотоэлемент. Ол металл мен металдың мөлдір қабаты жалатылған кемтіктік
жартылай өткізгіштен метал оксидінен тұрады. Металл мен жартылай өткізгіш шекарасында
диффузияның нәтижесінде кернеулігі жабушы қабат пайда болады. Жартылай өткізгішке жарық
ағыны түскенде электрондардың де кемтіктердің де концентрациясы артады. Диффузияның
арқасында электрондар контакт арқылы еркін өтіп кетеді, ал кемтіктер өте алмай қалады.
Сондықтан жарықтың әсерінен электрондар металда, ал кемтіктер жартылай өткізгіште
жинақталады да, контактілер арасында потенциялдар айырымы пайда болады. Ал жартылай
өткізгіштің жарықталынуына пропорционал болып отырады. Потенциометрдің көмегімен анод
пен катодтың арасындағы кернеуді өзгерте отырып, жарықтың әсерінен фотоэлементтің вольт-
амперлік өзгерісін аламыз.
Металға лазер сәулесі түскенде мүлдем басқаша болады. Лазер шоғының интенсивтілігі өте
жоғары болғандықтан электрон бір мезетте бірнеше квантты 2-ден 7-ге дейінгі аралықтағы
квантты жұтуы мүмкін. Ал қазіргі уақытта лазердің көмегімен интенсивтігі орасан зор жарық
шоқтарын алуға мүмкіндік туып отыр. Сондықтан лазердің мына қасиеттеріне тоқталамыз.
1. Интенсивтігі өте жоғары болғанда шағылған жарықтың жиілігі түскен жарықтың жиілігіне
тең. Шағылған сәуледен басқа жиілігі одан екі есе жоғары тағы бір шағылған сәуле пайда болады.
2. Паралелль жарық шоғы вакуумда, басқа кез-келген ортада таралғанда жарықтың
шашырауы азаяды. Интенсивтігі белгілі бір мәнге жеткенде шашырамай жарық шоғы параллель
күйінде, яғни бір нүктеге шоғырланып өздігінен фокустанады.
3. Интенсивтігі аса жоғары болмаған жағдайда hv=Em-En энергия айырымы кезінде бір
фотонды жұтады. Ал интенсивтігі аса жоғары болғанда, бір атом бірнеше фотонды жұтады.
4. Лазер ең қуатты жарық көзі болып табылады. Уақыттың қысқа мерзімі ішінде 10
-13
сек.
ішінде 10
17
вт/см
2
қуатты бере алады. Сондықтан лазер сәулесінің көмегімен электр энергиясының
өндіру жолдарын қарастыруымыз қажет.
Лазер жарық шоғы көмегімен мына схема бойынша, яғни ауданы 1м
2
айна көмегімен
алынған энергия шамасын анықтап көрелік.
1 см
2
ауданға лазер сәулесі 10
-13
с ішінде 10
17
вт/см
2
қуат бере алады. Ал 1м
2
ауданға 10
17
вт/10
-4
м
2
=10
21
вт/м
2
қуат береді. Осы шамаларды ескере отырып мына таблицаны жазамыз.
Ауданы
400 см
2
1600 см
2
3600 см
2
6400 см
2
1 м
2
Қуаты
25х10
17
вт
6х10
17
вт
3х10
17
вт
2х10
17
вт
1х10
17
вт
Энергияс
ы
25х10
14
квт/сағ.
6х10
14
квт/сағ.
3х10
14
квт/сағ.
2х10
14
квт/сағ
1х10
14
квт/сағ.
Р
1
=1*10
17
/4*10
2
см2=1*10
17
/4*10
-2
=0,25*10
19
вт=25*10
17
вт
Р
2
=1*10
17
вт/10*10
2
*10
-4
=1*10
17
вт/16*10
-2
=6*10
17
вт
Р
3
=1*10
17
вт/36*10
-2
м
2
=3*10
17
вт
Р
4
=1*10
17
вт/64*10
-2
м
2
=2*10
17
вт
Р
5
=1*10
17
/1м
2
=1*10
17
вт
Е
1
=R
1
t =25*10
17
вт=25*10
14
квт*сағ.
Е
2
=6*10
14
квт*сағ.
Е
3
=3*10
14
квт*сағ.
Е
4
=2*10
14
квт*сағ.
Е
5
=1*10
14
квт*сағ.
Күн батареясының жұмыс істеу принципі негізінен күн сәулесі не қолдан жасалған
жарық көздерін қолдану арқылы жүзеге асыруға болады. Мына схеманы қарастыралық:
2-сурет Күн батареясының жұмыс істеу принцпі
Ауданы 1м
2
айна көмегімен жарық түсіру арқылы күн батареясының жұмысына
тоқталамыз.
Күн сәулесі 1 см
2
ауданға 7х10
3
вт=7квт қуат береді. Ал ауданы 1м
2
айна көмегімен біз
7*10
3
/ 7*10
-4
м
2
=7*10
7
вт=7х10
4
квт жарық қуатын аламыз. Ал схема бойынша V
1
-вольтметрдің ішкі
кедергісі күн батареясының ішкі кедергісінен көп болып жасалған. Сондықтан күн батареясының
Э.Қ.К.анықтау үшін батареяға V
1
-вольтметрді паралелль қосамыз. Сонда тоқ көзінен Э.Қ.К.Е=0,5в
болатыны көрсетіледі. Мұндағы R
1
-белгілі, яғни R
1
=1,00+-0,010м. V
2
-вольтметрі тізбектегі тоқ
күшін айнымалы резистор арқылы өзгертіп отырамыз. Ауданы 1м
2
айна көмегімен алынған күн
батареясының шамаларын мына таблица арқылы көрсетуге болады. Тоқ күші мен кернеу
арасында байланыс графигінің таблицасы.
Күн элементінің негізгі шамаларын былай табуға болады.
1 минуттағы ағын судың істеген жұмысы А=F*H=4*10
6
м*400м=16*10
8
дж. Ағын судың қуаты
N=A/t=16
8
дж/60с=3*10
7
вт=3*10
4
квт=30мвт.
Бұл
деген
шығын
елді-мекендерді
электр
энергиясымен қамтамасыз ете алады деген сөз.
Электр энергиясын өндірудің тиімді тәсілдерінің бірі ретінде қарастырамыз.
Күн жүйесінде жерде бір жылдың 270 күні оңтүстіктен ашық болуына байланысты күн
энергиясын пайдалану тиімді. Ал күннің қоршаған ортаға шығаратын толық энергиясын
4х10
26
дж/м
2
деп есептеуге болады. Осы энергияның жер бетіне белгілі бөлігі ғана жетеді. Яғни,
1см
2
ауданға 1 минутта 2кал./см
2
жылу мөлшері келеді екен. Сондықтан есептеулер бойынша 1м
2
айна 100вт қуат бере алады деген сөз. 1м
2
ауданнан тұратын күн батареясы қуаты 100-150вт-қа
дейінгі энергия өндіре алады.
3-сурет Айналар жүйесі
Mұнай мен көмірді энергия алу үшін жаға бермей, энергияның жаңа көздерін қарастыруымыз
қажет. Осыған байланысты 1м
2
айна 100вт қуат өндіретін болса 100 айна, 100 м
2
10квт*сағ.энергия өндіреді. Ал 1000м
2
болғанда 100квт*сағ энергия өндіреді екен. Сондықтан
энергия өндірудің таблицасы жасалды.
4-сурет Айналарға энергиялардың түсуі
Достарыңызбен бөлісу: |