Application of artificial vision techniques in different spectral domains

Abstract

L'applicazione di tecniche di visione artificiale in diversi domini spettrali è argomento molto trattato in letteratura. L'approccio che abbiamo deciso di seguire riguarda l'applicazione di alcune tra tali tecniche in situazioni poco affrontate dai lavori precedenti e con uno sguardo rivolto a quanto avviene nel sistema visivo umano, cercando di sopperire alle carenze valutative tipiche di un sistema artificiale che tenta di emularne uno naturale, anche con l'impiego di sensori che forniscono immagini dal contenuto informativo diverso rispetto a quello che caratterizza le immagini percepibili dall'occhio. Sono state effettuate tre sperimentazioni, impiegando sensori operanti nelle tre regioni dello spettro elettromagnetico che risultano abitualmente utilizzate nell'ambito della visione artificiale: visibile, NIR e FIR. Obiettivo comune delle sperimentazioni è stato individuare oggetti, anche se di natura diversa, nelle immagini acquisite: pedoni e veicoli, nel caso della prima indagine; solo pedoni, nella seconda, ed oggetti generici nella terza. Per ogni sperimentazione, le ricerche sono state condotte concentrando l'attenzione sull'aspetto che, dall'osservazione delle immagini, abbiamo ritenuto più significativo per la discriminazione degli oggetti all'interno delle immagini stesse da parte del nostro sistema visivo di osservatori umani. Così, ci è sembrato che il movimento potesse essere l'aspetto distintivo degli oggetti nelle immagini acquisite per la prima sperimentazione, mentre la forma è stata ritenuta la caratteristica più idonea alla trattazione della seconda e, per la terza, il colore degli oggetti rispetto a quello di sfondo.The application of artificial vision techniques in different spectral domains is a very popular subject in literature. The approach we chose has to do with the application of some of them among those techniques in situations not very much dealt with in previous works. Seeing what happens in the human visual system, trying to face eventual shortcomings typical of an artificial system that attempts to emulate a natural one, also with the employment of sensors that provide images with a different informative content in respect of that which characterizes the images as perceived by the eye. Three experiments have been performed using sensors working the three electromagnetic spectrum regions that are usually employed in artificial vision: visible, near infrared and far infrared. The common purpose of the experiments was to detect different kinds of objects in the acquired images: pedestrians and vehicles in the first investigation, pedestrians only in the second one and generic obstacles in the third. For each experiment, research has been conducted concentrating attention on those aspects which, looking at the images, we thought to be the most significant in discriminating objects by our visual system of human observers. Thus we thought that movement would be the distinctive aspect of objects in acquired images for the first experiment, whereas shape seemed to be the most appropriate characteristic for the second one. For the third one, the colour of objects in respect to being part of the background