OPIS MERITEV

Naloge smo se lotili tako, da smo preko merila (velik list papirja z enakomerno natisnjenimi pikami) porinili hovercraft, ki se je zaletaval v neprožno tarčo (na tla pritrjena miza), pri tem smo potovanje hovercrafta snemali s kamero. Ta postopek smo večkrat ponovili pod različnimi pogoji - začetna hitrost, vpadni kot in hitrost ter smer rotacije. Za končni poskus smo nadomestili neprožno tarčo s prožno (pena).

Ker nismo imeli načina kontroliranja začetnih pogojev (oz. bi postavitev takega sistema zahtevala preveč časa), mora naša meritev določiti tako začetne kot končne pogoje. Za olajšanje sledenja gibanja na videu smo na disk nalepili dve barvni nalepki, eno v center s katero smo določali hitrost in smer potovanja ter drugo na obod, s pomočjo katere smo določili kotno hitrost. Zaradi časovne potratnosti ročnega določanja lokacije teh nalepk v vsakem frame-u videa, smo sklenili napisati program, ki bo postopek avtomatiziral. Izvorna koda je na voljo v sledečem GitHub repozitoriju.



Trulli Trulli Trulli Trulli



DELOVANJE PROGRAMA

Kot že rečeno smo podatke zajete s kamero analizirani s programom lastne izdelave. Njegovo delovanje in sestava sta s pravo knjižnico povsem preprosta. Uvožen video se najprej pretvori v barvni spekter HSV (hue, saturation, value), ker je splošno znano da je primernejši za detekcijo specifične barve, saj lažje upošteva spremembe zaradi neenakomerne osvetlitve. Nato je vsaka sličica videa pregledana za svetlobne točke, ki so znotraj mejnih vrednosti barve zelene in roza nalepke. Koordinate teh svetlobnih točk so nato povprečene na srednjo vrednost, da se zmanjša vpliv šuma. Postopek se ponovi na celotnem posnetku. Da iz koordinat dobimo hitrost vzamemo koordinate roza pike na prvi sličici in ob trku, izračunamo razdaljo (razdalja med sosednjimi pikami je bila umerjena prej) in delimo s časom, ki je znan iz števila pretečenih slik in hitrosti snemanja. Kotna hitrost se računa tako, da program izračuna kot med zeleno in rdečo piko glede na navpičnico in sešteva spremembe teh kotov do trka, nato pa deli z istim časom kot hitrost. Podatki po trku so pridobljeni ekvivalentno.

video in maska

OCENA NAPAK

Opazili smo, da ko hovercraft prižgemo in ga poližimo na tla po nekaj sekundah začne počasi krožiti in se premikati. Pojav pripisujemo neenakomerni razporeditvi teže. Ker so naši trki potekali v krajših časovnih intervalih kot je bilo potrebno da je lastno gibanje postalo znatno, ocenjujemo, da je prispevek zanemarljiv.

Pri zajemanju s kamero vedno obstaja tudi napaka zaradi paralakse. Če vzamemo podatke za najslabši možni pogoj (višina kamere 120cm, oddaljenost pike od osi leče 50cm, višina diska 8cm) ocenimo, da je izmerjena razdalja od dejanske oddaljena za 3cm. Pri povprečni poti 60cm se to odraža kot relativna napaka hitrosti 5%.

Znatna je še napaka med pikami na papirju, ki se nato pretvori v razdaljo med svetlobnimi pikami posnetka. Pri razdalji med 10 pik = 14.0cm±0.2cm to doprinese še 1% napake na razdaljo, na kot pa ne vpliva.

Zajemanje videa pri 120 sličicah na sekundo prinese tudi napako v času. Pri hitrejših metih je pot od začetka do trka opravljena v 40 sličicah zato ocenjujemo maksimalno relativno napako v času kot 1/40 ali 2,5%. Seveda je ta pri počasnejših metih sorazmerno manjša.