Masa Tenisi Kar¸sıla¸smalarında Denetimin Otomasyonu

Masa tenisi oldukça önermli ve yaygın bir spor dalıdır. Ayrıca oldukça hızlı oynanan bir spordur. Çok kısa süreler içerisinde top yer de˘gi¸stirmektedir. Bu bakımından resmi olmayan kar¸sıla¸smalarda hakemin yerini alacak, resmi müsabaklarda ise hakeme yardımcı olacak bir otomasyon sistemi, sa˘glıklı kar¸sıla¸sma denetimi için bir ihtiyaç haline gelmi¸stir. Masa tenisi kar¸sıla¸smalarının denetimine yönelik çe¸sitli çalı¸smalar mevcuttur. Akademik çalı¸smaların yanı sıra, ticari amaçlı geli¸stirilen ürünler de mevcuttur. Yapılan çalı¸smalar genellikle üç ana yönteme dayanılarak olu¸sturulmu¸stur. Bunlar görüntü i¸sleme, ses i¸sleme ve titre¸sim/basınç sensörleri ile yapılan çalı¸smalar olarak üç grup halinde incelenebilinir.

Görüntü i¸sleme yöntemleri, masa tenis otomasyonlarında oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu alanda farklı yöntemlerin uygulandı˘gı çe¸sitli çalı¸smalar bulunmaktadır. Bir çalı¸smada, resim önce ikili (binary) hale getirilmi¸s, ardından küçük nesneler silinmi¸s ve son olarak belirli bir e¸sik uygulanmı¸stır. Bunun ardından masa tenisi topu takip edilmi¸s ve topun hareketlerini tespit eden suretiyle kar¸sıla¸sma içerisinde kararları veren bir sistem olu¸sturulmu¸stur. ˙Ilgili çalı¸smada geli¸smi¸s bilgisayarların kullandı˘gı sistemlerin, topun hızına yeti¸sece˘gine inanılmaktadır [26].

Bir ba¸ska çalı¸smada topun hıznın ölçülmesine çalı¸sılmı¸stır. Maç görüntülerinin alındı˘gı video dosyasının her bir sahnesinde (frame) topun yönü ve konumu tespit edilmi¸stir. Dikey do˘grultuda bir kamera kullanılmı¸stır. Topun yuvarlak olmasından dolayı konumunun belirlenmesi kolaylıkla gerçekle¸sebilir. Açı ve konum bilgilerinden yararlanılarak topun hızı tespit edilmi¸stir [50]. Bir ba¸ska çalı¸smada da videodaki top takip edilmi¸s, masaya çarptı˘gı an baz alınarak, ilgili anın öncesi ve sonrası bir arada de˘gerlendirilmi¸stir. Bu ¸sekilde topun yörüngesi ve aerodinamik karekteristi˘gi hesaplanmı¸stır. Bu bilgi kullanılarak topun bir sonraki adımda gidece˘gi aday bölgeler tespit edilmi¸stir. Bu da görüntü i¸sleme prosesinin resmin tamamında de˘gil, bir kısmında uygulanmasını sa˘glayarak i¸slemciyi önemli miktarda rahatlatacak ve topun takibini hızlandıracaktır [27].

Masa tenisi topunun çarpıp çarpmadı˘gını anlamak için yapılan uygulamalrdan bir di˘geri ise ses i¸slemedir. Topun çarptı˘gı anda sesin enerjisinde bir artı¸s meydanan gelir. Bu kısa süreli enerji artı¸sı genellikle 10 ila 20 milisaniye kadar sürer. Bu çalı¸smada her ihtimale kar¸sı maksimum süre 100ms kabul edilmi¸stir. Sistemin sa˘glamlı˘gını (do˘grulu˘gunu) arttırmak için her 10ms de bir örnek alınır. Frame olarak adlandırılan bu örneklerden 100ms llik frameler olu¸sturulur. Her 100ms’lik zaman dilimi için kısa süreli enerjinin ortalaması alınır. Bu ortalamanın içeri˘ginden yola çıkılarak topun çarpıp çarpmadı˘gı anla¸sıl¸sır. Ayrıca topun farklı bölgelere çarpmasıyla olu¸san enerji sisteme ö˘gretilerek bir kar¸sıla¸stırma verisi edinilir. Bu veriye dayanarak topun masanın hangi bölgesine çarptı˘gı kestirilir [28].

Masa tenisi otomasyonlarında uygulanan bir di˘ger yöntem de basınç/titre¸sim sensörlerinden faydalanmaktır. Masa tenisinin altına yerle¸stirilen basınç/titre¸sim sensörleri aracılı˘gıyla masaya temas olup olmadı˘gı anla¸sılır ve bu bilgi i¸slenerek kar¸sıla¸sma denetlenir. Bu alanda yapılan ticari ve akademik çalı¸smalar mevcuttur. Bu tezde yapılan çalı¸smada cıva tabanlı titre¸sim sensörlerinden yararlanılmı¸stır.

Masa tenisi bilindi˘gi üzere çok hızlı oynanan bir oyundur. Görüntü ve ses i¸slemeye dayanan yöntemler geli¸smi¸s i¸slemci kullanımını gerektirmektedir. Üstelik yapılan çalı¸smalarda geli¸smi¸s i¸slemcilerin yeterince ba¸sarılı olaca˘gı iddiası, ilgili çalı¸smayı yapan ara¸stırmacıların öngörüsünden ibarettir [26]. ˙Ilgili alanlarda yapılmı¸s çalı¸smalar daha çok maç esnasında kaydedilen görüntülerin daha sonra i¸slenmesi ¸seklindedir. Bu da ancak bilgisayarlar eliyle yapılmakta ve gerçek zamanlı uygulamalara yönelik

bir çıktı içermemektedir. Ses i¸sleme yoluyla yapılan çalı¸smalarda ise, sesten dolayı meydana gelen enrji artı¸sının, masa tenisi tahtasının her bir alanından alınacak verilerin sisteme ö˘gretilmesi ile topun çarptı˘gı bölgelerin tespit edilece˘gi öngörülmektedir. Bu bilgi de bir öngörüden ibarettir. Bunun yanı sıra oynanan masa tenisi tahtalarının yüzeylerinin farklılı˘gı, alıcıların yerle¸stirilece˘gi konuma görüme olu¸sabilecek farklılıklar önemli etkiye sahip olacaktır. Bu durum her bir masa tenisi tahtası için ses i¸sleme sisteminin ayrı ayrı e˘gitilmesini gerekli kılmaktadır. Bu durumun gereksinim duydu˘gu emek oldukça fazladır. Bu eme˘gin fazla olu¸su ilgili sistemin maliyetini oldukça yüksek rakamlara ta¸sıyabilecektir. Titre¸sim sensörleriyle yapılan çalı¸smalar di˘ger yöntemlerle kar¸sıla¸stırıldı˘gında, güvenilirlik bakımından eksik bir yanları olmadı˘gı ortaya çıkmaktadır. Titre¸sim sensörleri ile yapılan çalı¸smalar çok daha dü¸sük maliyetlidir. Bu projede kullanılan ve kar¸sıla¸sma sonucunu denetlemeye yönelik olan sistemlerin maliyeti çok daha dü¸süktür. 8 bitlik ve yeterince giri¸s/çıkı¸s portu olan standart bir mikrodenetleyici ile on adet titre¸sim sensörü bu çalı¸smada kullanılmı¸stır. Maliyetinin yanı sıra kurulumu da oldukça kolay ve uzman olmayan ki¸siler eliyle de kurulması mümkündür. Sistemin kalibrasyonu bir tornavida aracılı˘gıyla yapılmaktadır. Bu da oldukça basit, hızlı ve ucuz bir yöntem olup çok az miktarda insan eme˘gine ihtiyaç duymaktadır. ˙Ilk kurulum maliyetinin dü¸süklü˘günün yanı sıra geli¸smi¸s i¸slemci gerektiren di˘ger sistemlere göre i¸sletme maliyetleri de oldukça dü¸süktür. Yukarıda açıklanan hususlar göz önüne alındı˘gında en uygun çözümün titre¸sim sensörü dayalı sistem oldu˘gu ortaya çıkmaktadır. Bu nedenden ötürü bu tezde titre¸sim sensörüne dayanan masa tenisi kar¸sıla¸sma denetleme sistemi (hakem otomasyonu) geli¸stirilmi¸stir.

Masa tenisi alanında yapılan otomasyon çalı¸smaları kar¸sıla¸sma sonuçlarının denetlenmesiyle sınırlı olmayıp, görüntü i¸sleme yoluyla masa tenisi topunun hızının hesaplanması [29], masa tenisi raketine piezoelektrik sensör yerle¸stirerek, raketin hangi noktasıyla topun daha çok temas etti˘ginin ö˘grenilmesi [30] gibi çalı¸smalar da mevcuttur. Masa tenisi için görsel süm¨latörler yapılmı¸stır [51]. Masa tenisi oynayan insansı otomatik robotlara yönelik çalı¸smalar da yapılmaktadır [52] [53] [54] .