Göz Kırpma ĠletiĢim Sisteminin Genel Yapısı ve Gelinen Nokta

Görüntü iĢleme ve mesaj gönderme istasyonunda, USB portu aracılığıyla veri gönderen bir kamera Windows iĢletim sistemi yüklü bir bilgisayarla birlikte kullanılmıĢtır. Kameradan alınan resim kareleri, görüntü iĢleme teknikleriyle

Bilgisayar Kamera PDA Verici Cihaz Hedef KiĢideki Telefon Hedef KiĢideki Alıcı Cihaz Görüntü ĠĢleme – Verici Ġstasyonu

hesaplamalara tabi tutulmuĢtur. Bu hesaplamalar içerisinde, görüntüdeki tek bir nokta ile ilgili olan piksel iĢleme fonksiyonlarının yanında resimdeki daire özelliklerinin veya yüz özelliklerinin çıkarıldığı dönüĢüm fonksiyonları da kullanılmıĢtır.

Görüntü iĢleme teknikleri kullanılırken OpenCv açık kaynak kodlu bilgisayar görme kütüphanesi kullanılmıĢtır. Literatürde bulunan birçok çalıĢmada görüntü iĢleme aĢaması OpenCv kullanılarak gerçekleĢtirilmiĢtir (Ayudhya ve Srinark, 2009). Bu araç içerisinde kullanılmak istenen görüntü iĢleme teknikleriyle ilgili fonksiyonlar bulunmaktadır. Açık kaynak kodlu olan aracın yeni versiyonları sürekli olarak yayınlanmaktadır.

Haar kaskad sınıflayıcısı kullanılarak alınan görüntüler içerisinden yüz resmi seçilmiĢtir. Ardından seçilen yüz resmindeki göz resimleri çıkarılmıĢtır. Sınıflayıcıların yüz ve göz özelliklerini ayırt edebilmeleri için önceden hazırlanmıĢ çok sayıda yüz ve göz resmi kullanılarak oluĢturulmuĢ xml dosyaları programda sınıflayıcı fonksiyonlara argüman olarak tanımlanmıĢtır.

Hough dönüĢümü, görüntü iĢlemede çok önemli bir yere sahip olan, resimler üzerindeki geometrik Ģekillerin tespit edilmesi aĢamasında kullanılabilmektedir. Hough dönüĢümünün plaka tanıma gibi uygulamaları bulunmaktadır. Çıkarılan göz resimleri üzerinde dairesel Hough dönüĢümü kullanılarak daire Ģekillerinin bulunması amaçlanmıĢtır. Böylece gözün iris tabakasının tespit edilmesi sağlanmıĢtır. Göz resimlerinde iris tespit edilmesi hastanın gözünün açık, irisin tespit edilememesi de hastanın gözünün kapalı olması Ģeklinde yorumlanmıĢtır. Programdaki göz kırpma algılama fonksiyonunun temeli bu ilkelere dayanmaktadır.

Göz kırpma algılaması yukarıda anlatıldığı gibi hesaplanıp bir değiĢkene yazılmaktadır. Bayrak olarak kullanılan “0” veya “1” değeri alan bu değiĢkenin değeri belirlenen bir örnekleme zamanı zarfında kontrol edilerek kırpma olup olmadığına karar verilmektedir. Bu kontrol iĢleminin bir örnekleme zamanı zarfında yapılması programın fonksiyonel bir kullanıma kavuĢmasını sağlamıĢ ve kullanımı kolaylaĢtırmıĢtır. Örnekleme zamanı programın ayar kısmından istenilen değere ayarlanabilmektedir. Böylece programın kiĢiselleĢtirilebilir olması sağlanmıĢtır. Örnekleme zamanının kullanıcı için az veya fazla olması gereken komutları vermesi sırasında problemlere yol açmaktadır. Örnekleme zamanının az olması durumunda kullanıcı mesaj periyoduna yetiĢememektedir. Yani zaman azaldıkça kullanıcının daha hızlı göz açıp kapama zorunluluğu, kullanıcının istediği komutu verememesine veya birkaç deneme sonrasında verebilmesine sebep olmaktadır.

Örnekleme zamanı sonrasında belirlenen kırpma bayrağı, hangi komutun verildiğinin tespiti amacıyla kullanılmaktadır. Kırpma bayrağı komutların girildiği, ikilik veri barındıran dizilerle karĢılaĢtırılmaktadır. Her dizinin kendine özgü bir indis değiĢkeni bulunmaktadır. Bu indis kırpma bayrağı indisin gösterdiği dizi elemanıyla eĢleĢtikçe artırılmaktadır. Eğer indisin gösterdiği eleman ve kırpma bayrağı örtüĢmezse indis sıfırlanmaktadır. Çünkü verilen komutla dizi içeriği uyuĢmamaktadır. Böylelikle bir sonraki örnekleme zamanında verilen kırpma komutu dizinin ilk elemanıyla karĢılaĢtırılacaktır. Kayıtlı olan tüm komutlar paralel olarak kontrol edilerek ilgili komutun tespit edilmesi sağlanmıĢtır. Dizi elemanlarının tümünün kontrol edilmesi, dizilerin sonuna ikilik olamayan bir sayının yazılmasıyla sağlanmıĢtır. Eğer en sonda olan bu elemana eriĢim sağlanırsa tüm dizi elemanlarına karĢılık gelen komutlar sırasıyla alınmıĢ demektir. Bu durumun tespitinin ardından tüm elemanları sırayla taranan diziye iliĢkin mesajın aktarılması gerçekleĢtirilmektedir.

Mesajın aktarılması aĢamasında, RF ve GSM olmak üzere iki kanal vardır. Bu kanallardan hangisinin kullanılacağı göz kırpma sinyalleriyle seçilebilmektedir. Hangi kanalın seçildiği SMS gönderildiği takdirde mali yükümlülükler getireceğinden önemlidir.

SMS gönderilebilmesi için bir PDA ile bilgisayar USB protokolü aracılığıyla bağlanmıĢ ve gönderilecek mesajlar ve telefon numaraları bu kanalla iletilmiĢtir. Kullanılan PDA android iĢletim sistemi ile çalıĢmaktadır. Android hata ayıklama köprüsü (Android Debug Bridge - ADB) protokolü ile gerekli bilgiler iletilmektedir. ADB’nin kullanılabilmesi için android yazılım geliĢtirme kiti (Software Development Kit - SDK) bilgisayara kurulmalıdır. ADB protokolü kullanılarak mesajın içeriği ve hedef numara PDA’ya iletildiğinde mesaj karĢı tarafa gönderilmektedir. Bu durumda karĢı taraftaki alıcı da GSM tabanlı bir cihazdır. Bu bir telefon veya GSM modül kullanılarak geliĢtirilmiĢ herhangi bir cihaz olabilir.

Diğer bir iletiĢim kanalı da endüstriyel, bilimsel ve medikal (Industrial, Scientific and Medical - ISM) frekans bandında çalıĢan verici-alıcı cihazlardır. Bu kanal kullanılırsa daha ekonomik olan ve kısa mesafeler için daha verimli bir yol tercih edilmiĢ olur. 2.4 GHz frekansında haberleĢmenin yapıldığı cihazlar flash hafızalı mikrodenetleyici tabanlı olarak tasarlanmıĢtır. Böylece yazılımın güncellenmesi gerektiğinde en az maliyetle sistem devreye alınabilecektir. Bilgisayara bağlı olan verici cihazda USB protokolünü UART’a çeviren FT232 entegresi kullanılmıĢtır. Bu entegrenin ilgili sürücüsü bilgisayara yüklenerek, devre bağlandığında sanal seri port

oluĢması sağlanmıĢtır. Ardından seri olarak alınan mesaj karĢı taraftaki alıcı cihaza gönderilmektedir. Göz kırpma dizisine karĢılık, alıcı cihazda metin mesajının oluĢması nihai amaçtır. Alıcı cihazdan verici cihaza metinin değil mesaj kodunun iletilmesiyle olası problemlerin önüne geçmek amaçlanmıĢtır. Böylece iletiĢim daha sade bir Ģekilde gerçekleĢtirilmiĢ ve gereksiz veri aktarımının önüne geçilmiĢtir. Verici devre enerjisini USB hattından sağlamaktadır. USB hattı 500 mA sınırına kadar akım çekmeye izin vermektedir. Bu kaynak mikrodenetleyici için doğrudan kullanılabilmektedir. Fakat RFM70 telsiz modül için 5V’luk gerilim çok fazladır. Bunun için ayrı bir voltaj düzenleyici ile 3.3 V’luk besleme sinyali elde edilmiĢtir. Alıcı cihazın devresi pil ile beslendiği için tasarımında güç sarfiyatına özen gösterilmiĢtir. Kullanılan LCD ekran olabildiğince küçük seçilmiĢ ve arka plan ıĢığı gerekmediği durumlarda kullanılmamıĢtır. Bu devrede de telsiz modül olarak RFM70 kullanıldığından 3.3 V’luk voltaj düzenleyici kısmı bu cihazda da kullanılmıĢtır. Mesajın geldiği durumda sesli olarak uyarı sinyali vermek için buzzer elemanı cihaza dâhil edilmiĢtir. Buzzer genelde iki durumlu dijital ses sinyali üretmek için kullanılır. Besleme voltajı uygulandığında bir frekans değerinde ses sinyali üreten devre elemanıdır.

Bilgisayar, örnekleme zamanı sonunda göz kırpma durumunu kontrol edip buna göre bir ses sinyali üretmektedir. Göz kırpıldığı zaman kırpılmamasına oranla daha tiz bir ses üretilir. Böylece sistemin durumu hakkında kullanıcıya geribildirim verilmiĢ olur. Programın kullanılması da bu geribildirim sayesinde oldukça kolaylaĢmaktadır. Ancak bu ses sinyalin sürekli olarak üretilmesi mesaj gönderilmek istenmeyen süreçte rahatsızlık oluĢturabilir. Diğer yandan göz kırpma komutlarının aranması için öncelikle bir baĢlangıç komutun oluĢturulması hatalı algılamaların önüne geçebilecektir. Bu baĢlangıç komutunun algılanmasından sonra ses geribildiriminin belirli bir süre oluĢturulması ve komutların da bu süre zarfında kontrol edilmesi sağlanmıĢtır. Bu süre sonunda geribildirim sesi kesilerek sadece baĢlangıç komutu aranmaktadır. BaĢlangıç komutun verilmesinin ardından genel amaçlı göz kırpma komutlarıyla kullanıcının göz kırpma dizileri karĢılaĢtırılmaya baĢlanmaktadır. Böylece çalıĢmaya, gerçek uygulamalarda gereksiz ses üretilmesiyle rahatsızlık vermeyen ve daha tutarlı komut tespiti yapan fonksiyonel bir özellik kazandırılmıĢtır.

Kırpma komutları, sadece ilgili mesajların gönderilmesinin dıĢında, programın çeĢitli fonksiyonlarını ayarlamak için de kullanılmaktadır. Bazı kırpma dizileri mesajın gönderileceği kanalın seçilmesi için ayrılmıĢtır. SMS yönteminin kullanımıyla ilgili olarak mesajın gönderileceği telefon numarası da göz kırpma komutlarıyla

seçilebilmektedir. Böylece bunun gibi ayarlamalar için kullanıcı bağımsız Ģekilde hareket edebilmektedir. Ayrıca verici cihazda bulunan, genel amaçlı bir röle çıkıĢı da kullanıcı kırpma komutlarıyla aktif hale getirebilinmektedir.

Programın ayarlarının yapıldığı kısımda, örnekleme zamanı, geribildirim üretim zamanı, göz kırpma komutları ve mesaj içerikleri gibi parametrelerin kullanıcı isteği doğrultusunda düzenlenmesine imkân sağlanmıĢtır. Böylece programın kullanımı aĢamasında minimum teknik servis ihtiyacı ortaya çıkması planlanmıĢtır. Bu durum ayrıca, sistemin farklı kullanıcılar tarafınca kullanılmasını daha kolay bir hale getirmiĢtir.

Resmin yakalanmasından sonra dıĢarıdan belirlenebilen değiĢkenler ıĢığında, aritmetik iĢlemlere tabi tutularak parlaklık karĢıtlık gibi öniĢlemci ayarlarının yapılması değiĢik ortamlarda programın daha gürbüz sonuçlar vermesini sağlamıĢtır. Normal Ģartlarda çok iyi sonuçlar veren bir görüntü iĢleme yazılımı bile ıĢık Ģartlarının değiĢmesiyle bu durumdan çok büyük ölçüde etkilenebilir. Çünkü sistemin yegâne girdisi konumunda olan resmin piksel değerleri oldukça farklı değerler alabilmektedir. Bu durum da sınıflayıcı çıkıĢından göz kırpma yakalama fonksiyonuna kadar programın tümünü olumsuz yönde etkileyebilmektedir. Bu durumda kameraya doğrudan gelen ıĢık kaynaklarını engellemek veya ortamı yeterince aydınlatmak olumlu sonuçlar verebilmektedir. Ancak öniĢlemci fonksiyonlarının ayarlanmasına imkân verilmesi daha geniĢ bir aralıktaki olumsuz koĢulları tolere edebilmeyi mümkün kılmıĢtır.