Funcionalidades avançadas e rastreio

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Este capítulo descreve em detalhe as funcionalidades de rastreio automático do sistema, incluindo o rastreio de cores, o rastreio de rostos e o rastreio de códigos QR, bem como o mecanismo de bloqueio de alvos e a afinação de parâmetros.

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Visão geral dos modos de rastreio automático

O sistema suporta três modos de rastreio automático:

1. Rastreio de cores: rastrear objetos de uma cor específica
2. Rastreio de rostos: rastrear rostos
3. Rastreio de códigos QR: rastrear códigos QR

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Rastreio de cores

Seleção de cor

O sistema suporta o rastreio de várias cores:

• Vermelho
• Verde
• Azul No programa, pode alternar a cor através das teclas:
• X: selecionar vermelho
• Y: selecionar verde
• Z: selecionar azul

Fluxo de utilização do rastreio de cores

1. Prima C para conectar o gimbal
2. Prima 2 para entrar no modo de rastreio de cores
3. Coloque o objeto com a cor pretendida no centro da imagem
4. Prima T para bloquear o alvo
5. Mova o alvo e observe o efeito de seguimento do gimbal

Exemplo simples de rastreio de cores

Também pode utilizar o programa de exemplo simples de rastreio de cores:

python examples/04_color_track_simple.py --camera 0 --port COM3 --color red

Este programa disponibiliza a funcionalidade de rastreio de cores mais básica; adequado para aprendizagem.

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Rastreio de rostos

Princípio do rastreio de rostos

O sistema utiliza o classificador em cascata de Haar do OpenCV para a deteção de rostos. Após detetar um rosto, o sistema calcula automaticamente a posição do alvo e controla o gimbal para o seguir.

Fluxo de utilização do rastreio de rostos

1. Prima C para conectar o gimbal
2. Prima 1 para entrar no modo de rastreio de rostos
3. Coloque o rosto no centro da imagem
4. Prima T para bloquear o alvo
5. Mova o rosto; o gimbal segue automaticamente

Sugestões para melhorar a taxa de sucesso da deteção de rostos

• Mantenha uma iluminação adequada e evite contraluz
• O rosto deve estar virado de frente para a câmara
• Mantenha uma distância adequada (recomendado: 1-3 metros)
• Evite cenas com vários rostos ou utilize o mecanismo de bloqueio para fixar o alvo do rastreio

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Rastreio de códigos QR

O modo de rastreio de códigos QR utiliza o QRCodeDetector do OpenCV para o reconhecimento e a localização de códigos QR. O método de utilização é semelhante ao dos dois modos anteriores:

1. Conecte o gimbal e entre no modo de rastreio de códigos QR
2. Coloque o código QR no centro da imagem e prima T para bloquear
3. Mova o código QR e observe o efeito de seguimento do gimbal

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Mecanismo de bloqueio de alvos

Função do bloqueio

O mecanismo de bloqueio de alvos é uma funcionalidade essencial do sistema e desempenha as seguintes funções:

• Regista a posição central e o tamanho do alvo no momento do bloqueio
• Quando aparecem vários alvos, dá prioridade ao alvo mais próximo do ponto de bloqueio
• Evita que o alvo mude constantemente e mantém a estabilidade do rastreio

Fluxo de bloqueio

1. Coloque o objeto alvo no centro da imagem
2. Prima T para bloquear
3. Após o bloqueio bem-sucedido, o sistema dá prioridade ao alvo mais semelhante ao do momento do bloqueio
4. Prima S para cancelar o bloqueio e parar o rastreio

Lógica de seleção no bloqueio

Ao selecionar o alvo após o bloqueio, o sistema tem em conta dois fatores:

• Distância: proximidade do centro do alvo em relação ao ponto de bloqueio (peso 70%)
• Tamanho: semelhança do tamanho do alvo com o do momento do bloqueio (peso 30%)
• O sistema escolhe para rastreio o alvo com a pontuação global mais elevada

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Afinação dos parâmetros de controlo do rastreio

Em src/trackers/tracking_controller.py, existem os seguintes parâmetros ajustáveis:

Nome do parâmetro	Valor predefinido	Descrição
kp_pan	0.08	Ganho proporcional do rastreio horizontal
kp_tilt	0.12	Ganho proporcional do rastreio vertical
dead_zone	30	Intervalo da zona morta (píxeis); dentro deste intervalo o gimbal não se move
min_move_interval	0.15	Intervalo mínimo entre movimentos (segundos); limita a frequência de movimento do gimbal

Métodos de ajuste dos parâmetros

• Rastreio demasiado lento: aumente kp_pan e kp_tilt
• Rastreio demasiado sensível, que causa vibração: diminua kp_pan e kp_tilt, ou aumente min_move_interval, ou aumente dead_zone
• Ajustes finos frequentes, que causam vibração: aumente dead_zone
• Direção invertida: altere o sinal de delta_pan ou delta_tilt no método calculate_move

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Exemplo completo de utilização do rastreio

Segue-se um exemplo completo do fluxo de utilização:

1. Inicie o programa:

python examples/auto_tracking_demo.py --camera 0 --port COM3 --color red

1. Prima C para conectar o gimbal
2. Prima 2 para selecionar o modo de rastreio de cores
3. Coloque o objeto vermelho no centro da imagem
4. Prima T para bloquear o alvo
5. Mova o objeto e observe o efeito de seguimento do gimbal
6. Se quiser mudar para verde, prima Y e volte a premir T para bloquear
7. Prima S para parar o rastreio e R para recentrar
8. Prima Q para sair

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Sugestões de desenvolvimento avançado

Se precisar de personalizar funcionalidades ou desenvolver trabalho adicional, pode consultar:

• src/sc_servo.py: camada de comunicação de baixo nível com os servos
• src/gimbal.py: controlo do gimbal
• src/trackers/tracking_controller.py: controlador de rastreio
• src/detectors/: vários detetores de alvos