Mensuração da Velocidade de Deslocamento de Corpos Rígidos em Tempo Real Por Análise de Sequência de Imagens e pela Transformação Empírica baseada nas Funções Racionais

Abstract

Resumo: Este trabalho apresenta uma metodologia para mensurar a velocidade de um corpo rígido em movimento por meio da análise de sequências de imagens adquiridas por uma filmadora digital comercial. Tal metodologia necessita do resultado da segmentação dos corpos de interesse em movimento nas sequências de imagens. Esse resultado é obtido pela aplicação da técnica de segmentação baseada na média temporal dos valores de brilho de cada pixel registrado em N quadros de imagens consecutivos. Após a detecção e a segmentação dos corpos em movimento, alguns pontos dispostos sobre as suas imagens (pontos do espaço-imagem) são transformados em coordenadas métricas do espaço-objeto. Neste trabalho, essa transformação é feita pela aplicação do modelo matemático obtido por transformações feitas pelo uso das funções polinomiais. Transformando os pontos desejados do plano-imagem (2D) para seus respectivos correspondentes no espaço-objeto (3D), a distância percorrida pelo corpo em um determinado intervalo de tempo pode ser calculada e, dessa forma, a velocidade de deslocamento do corpo é mensurada. Para validar a metodologia proposta, foi montado um experimento, no qual um corpo desliza sobre um trilho de ar (para minimizar efeito do atrito), passando por cinco sensores fotoelétricos conectados a um cronômetro. No momento em que o corpo passa por um sensor, o respectivo cronômetro é paralisado e fornece o valor do intervalo de tempo (com referência ao primeiro sensor). As distâncias entre os sensores e os intervalos de tempo gastos para cruzar cada sensor permitem calcular a velocidade média de deslocamento do corpo com precisão de ±1%. A partir disso, tomase esses valores como corretos, os quais podem ser usados numa comparação com a velocidade calculada somente com base na análise de sequência de imagens.