Indonesi an  Journa of  El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   12 ,  No.   3 Decem ber   201 8 , p p.   1349 ~ 1357   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 2 .i 3 .pp 1349 - 1357          1349       Journ al h om e page http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Improve ment   o f Au to - T racking  Mobi le Robot   b ased on  HSI  C olor  M odel       Suresh   Sun daraj oo 1 Ah m ad Sh ah ri z an   Ab d ul Gh an i 2   1 DN Autom at ion  (M) Sdn.  Bhd . ,   Ta m an   Industr Mera n ti Ja y a ,   4 7100  Puchong,   Sela ngor ,   Ma lay si a   2 Facul t y   of  Man ufa ct ur ing  En gin ee ring ,   Univ ersiti  Mal a y s ia Pahang ,   26600   Pekan ,   Pahang ,   M al a ysia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A ug  9,   2018   Re vised Oct  2, 2018   Accepte d Oct  30, 201 8       Auto  tra ck ing  m obil robo is  a   devi c th at   abl to  detec t   and  track  ta rge t .   For  an  aut tr acking  device ,   the   m ost  cru ci al   p ar of  the   s y s te m   i the   object   ide nti f icati on   an tracki ng  of   th m oving  t arg ets .   In  orde to   i m prove   th e   ac cur acy   of   id en ti ficat ion   of   object   in   diff ere n t   ill um ina ti on   and   b ac kground   condi ti ons ,   th i m ple m ent at ion   o HS col or  m ode is  used  in  image   proc essing   al gorit hm .   In  th i proje ct  HS I - ba sed  col or  enha n c ement   a lgori thm   were   used  for  object   ide n tification.  Th is  is   because  HS p ara m et er   ar m o re  stab le   in  diffe ren l ight   a nd  bac kground   condi ti ons ,   so  i is  sel ec t ed  as  the   m ai n   par amete rs  of   th is  s y stem.  Pix y   CMU ca m is  us ed  as  th vision  sensor  whil e   Arduino  Uno  as  the   m ai n   m ic roc ontrol ler  th at  co ntrol a ll   the  inp ut  and   outpu t   o the  dev ic e .   M ore over ,   two  se r vo  m otors  were   used  to  cont rol   t he  pan - ti l t   m ovement  of  th v ision  sensor .   Expe riment al  re sults  demons tra t tha t   whe n   HS col or - base d   fil t eri ng   al gor ithm   is  appl i ed  to   visual  tracki ng  it   improve s   the   ac cur acy   a nd  stabi l ity   of   tracki ng  und e the  condition   of  var y i ng   bright ness,   or  e ven  in  the  low - li ght - l evel  envi r onm ent .   B esides   tha t ,   thi s   al gorit hm   al so   pre vent s   tracki n loss  due   to   o bje c col or   app ea rs  in  the  bac kground.   Ke yw or d s :   C olo r  trac king    HS I  co l our - bas ed fil te ring  PixyC MUcam 5   M ob il e r obot   Copyright   ©   201 Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Ah m ad  S hahri zan  Abd ul Gha ni,    Faculty  of Ma nufactu rin E nginee rin g,   U niv ersit i M al ay sia  Pah a ng,    26600 Pe kan,  Paha ng,   Ma la ysi a .   Em a il sh ahr iz an@um p. ed u.m y       1.   INTROD U CTION   The  c ontrib ution  of  r obots  is   rap i dly  increa s ing  day  by  day  as  r obots   are   sta rting  to   substi tute  hum ans  in  e ver yday   ta sk s.   At  t he sa m tim robo ts   c an  do  ta sks  tha would  ei the be i m po ssible  f or  hum an bei ng  to   do  or  it  wo uld  tak e a longer  ti m e  f or h im  o he r t com plete  it Th us , ro bots m ake hum an’ w ork  easi er a nd  m or pro du ct ive T he   functi on  of   r obot  ca be  f urt her  increa sed   by  gi ving  visi on   t the  r obot Colo vision  base d   m ob il ro bot  pa th  tracki ng   is  pro po se by  Luo   et   al [1] In  this  pro po se syst e m path  f ol lowing  al gorit hm   is   pro po se base on   t he  data  e xtracted   f ro m   HS I   ( Hue,  Sat ur at io n,   i ntensi ty colo m od e us in fu zzy   c on t ro l.   As  the   im age  i captu re d,   it   will   be  co nvert ed  int H SI   c ol or   m od el   an us in se gm entat ion   m et ho d,  the  path   is  extrac te fro m   the  i m age  us ing   optim al   th reshold  i H SI  m od ule.  The  pa th  sk el et on  is  then  e xtracted  us i ng   sk el et on e xtrac ti on  m et ho d. I n ad diti on ,  fuzz y con t ro l i us e d for  rob ot p at trac king c ontrol.     So a ns   et   al [2]   us ed  a da ptiv colo th res hold  m et ho w hich   is  e qu i pp ed  wit hin   m ob il r obot  t o   detect   a nd  fo ll ow  a   par ti cular   col or  of  a ob je ct As t he   r obot  e quip ped  with  m echan ic al   arm , t he m ob il r obot   is  able  to  pic the  ta rg et   obj e ct Ba sed  on   t he   pro po se m eth od,  t he  ca ptu r ed  im ages  are  trans ferre to  c olor   thres ho l ding  al gorithm   to  detect   the  ta rg et T he  noise ar fi lt ered   out  an f inall the  colored  ob j ect   is  det ect ed   and  picke up.   I ad diti on,  as   m entioned  by   So a ns   et   al .   [ 2],  on e   of  the   m a in  pro blem   in  colo trac ki ng  is  th e   insig nificant  of   current   c olor  thres holdin te chn i qu w hich   cause by  e. g.  ref le ct ion   of  s m oo th  gro und  plane.  This  re flect ion  res ults  i fals ob j ect   detect ion  a nd  c on s e qu e nces   le ad to  false  c olor   tracki ng.  O t he   ot her  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 Dece m ber  2 01 8   :   1349     1357   1350   hand,  the   var ia ti on   of  s urr oundin li ghti ng   c onditi ons  al s o   le ads  t false  c olor  detect ion  and  trac king.   These   pro blem s ar e the  fo c us   obj ect ives in  this  paper.   People   detect ion  a nd  trac king  syst em   base on  real - ti m e   RGB - D   f or  m ob il robo t   is  pr opos e by     Fang  et al [ 3].  In   t he  pr opose syst em an  op e s ource  r ob ot  op e rati ng  s yst e m   (ROS is  i m ple m ented  to  m ob il ro bot  t trac ta r get I the syst e m the f eat ure o t he  ta r get  is   ext racted b e fore  t he  de pth   i nform at ion   is  colle ct ed  a nd  us e t tr ack  the  ta rg et   base on   t he   near e st  poi nt  posit ion  in form ation Th en t he  i m ple m entat io of  C AM - S hi ft  al gorithm   w hich   is  base on  R GB  i nfor m at ion   is   ap plie t im pr ove  t he  a nti - interfe ren ce  abi li t y.     For  t he  pur po se  of  im age  c ontrast   im pr ove m ent  of  in hom og e ne ous  il lu m inati on A bdul  Gh a ni  a nd  Ma Isa  [ 4]   ha ve   ap plyi ng   rec ur si ve  a dap ti ve   histo gr am   m od ific at ion  w hic f oc us es  on  a pp ly in cl ip - li m it   and   gr ay - le vel  m app in of  the  ca pt ur e im ages.  Fr om   the  res ults,  the  ou t pu i m ages  show  t he   sign ific a nt  outp ut  by  pro du ci ng  a   ho m og eneous   il lum inati on   of  t he   im ag es.  T his  m et ho c ou l r edu ce   t he  noise   le vel   in   the   ca ptured   i m age  of  the   a ut o - trac king  m ob il r obot.   I a dd it io t t his  a lgorit hm un s uper vised   c on t ra st  co rr ect io t hro ugh  integrate d - i ntensity   stret che d - Ra yl ei gh  Hist ogram   [4 ] ,   co ul be c om anot her  opti on   t address   lo w   co ntrast   and no n - hom og ene ous il lum i nation i m ages.    This  a uto  trac ki ng  de vice  ca be  us e t e nh ance  t he  s urvei ll ance  syst em .   F or  in sta nce,   it   can   be  us e to  trac valua bl things.  F or  e xam ple,  this  syst e m   can  act   as   m ov ing  CC TV  as   it   not  on ly   able  to  ob s er ve  bu t   it   al so   able  to   track  t hings.  B esi des  that,   ne te ch nolo gy  inv e nts  a el ect ric  w heelchair   wh e re  th use r   can   con t ro l   the   m ov em ent  of  wheel chair.   N ow ,   with   a uto  tra ckin te c hnol ogy ,   t he   el ect ric  w heelc hair  c an  be   conve rt  into  a aut om atic  wh eel chair  w herea the  m ov em ent  of   the  w heelchair  t certai point  i done   autom at ic ally  base on  li ne  or   m ov in ob je ct ’s  colo r.   In   add it io n,   the  t echnolo gy  al s can  be  a pp li ed  to  luggage  or s ho pp i ng tr olley  where  the syste m  w ill autom atical ly  t rack  and  fo ll ow it owner.   In  this  pro j ect the  cam era  will   be   at ta ched  at   t he  m ob il r obot   as  c om po ne nt  to   m ov f r om   locat ion  to  an oth e l oca ti on   base on  t he  m ov in ta r ge t.  M ic ro c on t r oller  with   im a ge  processi ng   i m ple m entat ion   play an  im po rtant  r ole.   A   c olo r - ba sed  filt ering  al gorithm   is  us ed  f or  obj ect   tra ckin g.   C olor - ba sed  filt ering  m et ho ds  are  popula r be cause t hey are   fast, e ff ic ie nt,   and relat ively  robust.   Nex t,   a   m ic ro con t ro ll er   is  al s a esse ntial   par i a ut tra ckin de vice.  Mi cro co ntr oller  ac a t he   br ai of  the  de vice.    On ce  t he   i m age  has  bee capt ur e by  the  cam era,  the  i m age  will   be  deco m po se in to  it ind ivi du al   col or  c hannel.   Ba s ed  on  the se  c olo r   cha nnel s,  t he   total   inte ns it an the   m axim u m   intensit values   of  eac col or  channel   are   c al culat ed.  T he   m axi m u m   intensit val ues   betwee these   c olo r   c ha nn el will  determ ine  the  do m inant  col or  of  the  obj ect   f or   t he  pur po se   of   t he  dev ic or  m ob il rob ot  to  ide ntify  it . B esi des  that,  the   m ic ro con t ro ll er   al so  sen ds   el ect rica sign al   t t he  m ob il ro bot’s   act uato rs  t re act   to  the   m oti on  of   tracke d object.   The  directi on  of  this  pro j ect   is  to  fa br ic at e   sim ple   an  auto  t r ackin m ob il rob ot  that  is  a bl to  detect   an  obj ect   an tr acks  it .   T he  m ai f oc us  of  t his  researc pro j ec is  to   im pr ov e   the  detect i on  a nd  trac king   abi li ti es   of   t he  ta r get  co lor,   a m entione by  So a ns   et   al [2 ] The   al gorithm   of   im age  processi ng  to   detect   the  obj e ct   is  base on  the   c olor  of  the  obje ct A   ( Hu e S at ur at io a nd  I ntensity HSI  colo r - base filt erin al go rith m   wer us e in  t his  pr oj ect   t detect   the  ta r get.  First ly the  cam era  will   captu re  th i m age  an th m ic ro co ntr oller  will   process  t he  i nfor m at ion   an m on it or   the  be hav i or  of  the   obj ect Ne xt,  wh e t he  obj e ct   sta rts  to  m ov e,  t his   m ob il ro bot  al so   will   f ollow   a nd   t rack t he  obj ect At  the  sa m tim e,  the  m ob il r obot  al w ay m ai ntain  distance   with  t he   ob j ect   to   pr e ven t   f r om   colli sion   with  t he   ob j ect .   Be sides  t hat,   the   visi on  of  the   r obot  is   up  t 180°  i x - a xis  a nd   y - a xis  as   t he  cam era  is   at ta che to  a   pan - ti lt   w hich   is  a ble   to   ro ta te .   T he  r otati on  of  t he   ca m era  is  con t ro by  two  servo  m oto rs  wh e reas  on s ervo  m oto is  us e to  co ntr ol   x - a xis  m ov em ent  an an oth e ser vo   m oto is use d f or y - axis  m ov em ent.       2.   RESEA R CH  MA TE RIA L S  AND  METH OD OL OG Y   Fr om   the   li te ra ture   re view sui ta ble  com pone nts  f or  th e   proj ect   wer e   sel e ct ed.  T he   ci rcui desig of  the  pro j ect   is  de velo ped.  T his  fo ll owe by  s oft war de velo pm ent  of   the  pro j ect A fter  this,   the  syst e m   is  t est ed  un ti the  syst e m   wo r ks   acc ordin to  the   ob je ct ive  of   t his  pro j ect Fi gure  sh o ws  t he  m eth od ology  flo w char of   the pr oj ect   of a uto - tracki ng m ob il rob ot.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Impr ovem e nt  of  Au to - Tr ackin M obil e Robot  b ase d o n H SI Color  M od el  ( Su r esh  Su ndarajo o )   1351       Figure  1. Me th odology  flo wc har of aut o - tr a ckin m ob il e r obot       a.   Pixy C M Ucam5      The  visi on  se nsor  sel ect e f or this p r oject  is Pixy CM Ucam 5.  T he  Pixy C MUcam vision  senso is   fast  im age  sens or   t hat  trac ks  obj ect   a nd  it   can   directl co nne ct   to  A rduin Uno  t hroug I CSP  po rt  on Arduin Uno  boar d.   Be sides  that,   Pix has  it ow powe rful  proc essor  to  proces the  im age.  Since  Pi xy  has   it ow process or,  it   wi ll   process   the   c aptu re im ages  f ro m   the   sen sor  a nd  e xtract   th use f ul  in f or m at ion .   Be sid es   t hat,  Pixy  c om with  a   c olor   al gorithm   to  detect   ob j ect ’s   col or.  Norm al l y,  RGB  (r e d,  gr ee n,  an bl ue)  use to   represe nt  c olor s.  B ut,   Pixy   ca lc ulate the   hue  c olo r   a nd  sat ur at io of   each   R GB   pix el   f rom   the  i m age  s ens or   and  us es   these   as  the   pri m ary  filt ering  pa ram et ers.   Th us ,   c onve rsion   al gori thm   to  co nv e rt   RGB   to  HSI   c olor   base is  not  re qu i red  in   the  pro gr am m ing   pa rt  as  t he  al gorithm   is  al ready   integrate i the  Pixy  CM Ucam i m age  sens or   m od ule.  Ne vert heless,  Pi xy  proces ses  a ent ire  640x 400  i m age  fr am ev ery  1/50th   of  a   seco nd.   This m eans th e  cam era d et ect ed object s'  posit ion s e ver 20  m illi secon ds.     b.   Ardu in o Un     In  this  pro j ect   of  de velo pi ng  an  a uto - trac king  de vice,  Ard ui no  U no  was   s el e ct ed  as  t he  con t ro ll er   of   the  syst em Th A rduin U no   boar is  m ic ro c ontrolle r   ba sed  on  ATm ega3 28.   It   has   14  di gital   input/ outp ut   pin in  w hich  can  be  us ed  as  P W outp uts,  16   M Hz  cera m ic   reso nato r,   an  ICS hea de r,   U SB  co nn e ct ion,   a nalo in puts , a   powe r jack   and a  reset b utt on.  T he  cam era can   be direct l y connect ed  to   ICSP hea der.       c.   L293D  Moto r   Driver   L2 93D  m oto r dr i ver  is a int egr at e ci rc uit chip w hich  is  usual ly  u se to  con t ro l. M otor  dr i ver  act a s   an  i nterfac bet ween  Ard uino  and  the   m oto rs .   T h ese  ICs   are   desig ne t c ontr ol  tw DC   m otors  sim ultane ou sly .   L2 93D  c onsist   of tw H - br i dge. H - br id ge  is  the sim plest ci rcu it  for  c ontr olli ng  a l ow curr ent r at e m oto r .     d.   Circui t Desig n   The   m ai hard war e   c om po ne nts  sel ect e t bu il t he  protot ype  for   aut o - tr ackin m ob il rob ot  ar t he   Ardu i no  U no,   Pixy  CM Ucam cam era,  A rduin M oto r   S h ie ld,  ser vo  m oto r   an DC  m oto r T he  dev el opm ent   of  ci rc uit  desig f or  this   proj e ct   was   sta rte with  a   blo c di agr am   as  s how i Fig ur e   2.  blo c diagr a m   is  a   diag ram  o a   s yst e m  in  w hich  the  pri ncipal  parts are  r e prese nted  b blo c ks  and c onnected   by li nes  to sh ow t he  inputs a nd out pu ts  of a  syst em                                   L it e ra ture  re view   De fine  prob lem  state ment?   De ter mi ne  objec ti ve   De c lar e  proje c t scope   C omponent se lec ti on   C irc uit  De ve lopm e nt   S y stem  wor k?   F a bric a te of  the pr ojec t   No   No   Ye s   Ye s   S TA R T   S oftw a re  De ve lopm e nt   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 Dece m ber  2 01 8   :   1349     1357   1352   The  com plete   schem at ic   c ircuit   diagram   of   auto - tracki ng  m ob il ro bo de vice  is  sh ow in  Figure  3.  The  m ai com pone nt  of  the  c ircuit   is  Ardu i no  U no  as  it   rec ei ves  data  a bout   the  po sit io of  tracke obj ec fr om  the  Pixy  CM U ca m 5.   The n,  A rduin will   cont ro the  m ov em ent  of  DC  m otor  acco r ding  to  t he  m otion   of  tr acke obj ect . Besi des  that, the  serv o m oto rs  are  dire ct ly  co ntr olled  by P ixy C M Uc a m it sel f.             Figure  2. Bl oc k diag ram  o a uto - tracki ng m ob il rob ot       Figure  3. Sc he m at ic  circuit diagr am  o a uto - trackin m ob il e r obot       e.   Co m pleted  h ar dware de sign   The  f ollo wing  Figure 4  s how s  the co m plete   m ob il e ro bo t e qu i pp e d wit P ixy ca m er a fo r t he  pur pose  of  c olo r   detect ion  an trac ki ng.  I a ddit ion  to   the   cam era,  the   m ob il r obot  is   al s e quipee with   t wo  DC  m oto rs,  m oto r dr i ver ,  and  pa n - ti lt   m echan ism  w hich  co ns i sts of tw i nter - co nnect ed  se r vo m oto rs.         Figure  4. Final  h a rdwar e  d e sign                           Ar d u in o   Un o   P ixy  CM U ca m 5   L 2 9 3 D   M o to r   D riv er   D M o to r   D M o to r   Serv o   M o to r   Serv o   M o to r   P o we r Su p p ly   9V   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Impr ovem e nt  of  Au to - Tr ackin M obil e Robot  b ase d o n H SI Color  M od el  ( Su r esh  Su ndarajo o )   1353   f.   Pro gra m mi ng flowch art   Figure  sho ws   the  pro gr am m ing  flo wc har of  a uto - tracki ng   m ob il rob ot.  Firstl y,  w he n t he  de vice  is  tur on,  the  sy stem   will   be  init ia li zed.  Af te r   that,  the  Pixy  CM Ucam vision   se nsor  will   find   t he  sig nat ur of   the  tracki ng   ob j ect O nce  t he  obj ect   is  detect ed  the  visio s ens or   will   cal culat the  area  a nd   x - co ordinat of   t he  trackin obj ect   for  eve ry  20  m illi secon ds.  To  m ake  su re  the  tracke obj ect   al ways  pa rall el   with  the  visio sens or  an   op ti m u m   area  an x - c oor din at a r set   as   re fer e nc val ue  w her e   the   re fer e nce   values   are   def i ned  as    ,  ,          If         >      m eans  t he   ob j ect   is  t oo  near  to   the   de vi ce.  Th us,  t he  dev ic e   will   m ov e   ba ck wards   to  kee the   de vice  a nd  ob j e ct   at   op tim u m   range.   Sam goes  if        <     this  m eans  the  obj ect   this  fa f ro m   the  dev i ce.  Th us t he  m ob il ro bot  will   m ov f orward  un ti it   is  at   an  opti m u m   range.   Be side that,  x - c oor di nates  are  us e to  determ ine  the  m ov em ent  of   t he   obj ect   in  x - directi on.   I th ob j ect     <     m ea ns   t he  obj ect   is  at   le ft.   Th us,  t he  pro gr am   will   set   the  rig ht  m oto r   on  a nd  le ft   m oto r   off s that   th m ob il r obot   can  t urn   le ft.   S a m goes  f or    >    c onditi on  w her e   f or  t his con diti on  t he object  is t t he rig ht.           Figure  5. Pro gra m m ing   flo wc har of aut o - tr a ckin m ob il e r obot       3.   RESU LT S   A ND  DI SCUS S ION   The  a uto - track ing   m ob il r obot  able  to  t racki ng   obj ect e ffec ti ve ly   as  pro po s ed  at   norm al   conditi on .   Seve ral  e xp e rim ents  we re  ca r ried  out  on  the   pro po se syst em   to  ensure   the   ob j ect ive  of  th pro j ect   is   ac hi eved.   First  ex per im e nt  was  to  deter m ine  the  m axim u m   ta rg et   locking  distan ce.   Anothe r   ob j ec ti ve  of   this  pro j ect   to  ev al uate   the   ac cur acy   of  c ol our   ide ntific at io i dif fer e nt  i ll u m inati on   a nd  bac kgr ound  conditi ons ,   an t hus  i m pr oves  it   e f fici ency  in   tra ckin within   var i ou s   e nv i ronm ent  includi ng  lo w   co ntra st  an al m os si m il ar   backg rou nd - ta r get  col or  en vir on m ent T hu s ,   th sec ond  ex per im ent  is  car ried  out  to  det erm ine  the  effe ct   of      STA RT   F i nd O b j ec t   Sig nat ur e     O b j ec t   s i g nat u r e   de t e ct ed ?       >   <   <   >   C a lcula te   obj ec t a r e a a nd   x - coor di nat e   I nit ializ ing  the s y stem     Rig h M o t o r &  L eft   M o to r   in  fo r ward  d irectio n   Onl y   L eft   M o t o in   fo rward   d ir ect i o n       Rig h M o t o r &  L eft   M o to r   in   b ack wards   d irectio n   Onl y   R ig h M o t o in   fo rward   d ir ect i o n     No v   No   No   No   No   Yes   Yes   Yes   Yes   Yes   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 Dece m ber  2 01 8   :   1349     1357   1354   backg rou nd  co lour  durin ob j ect   trac king.   Thir e xperim ent  wa to   exe rm ine   the  eff e ct   of  il lum inati on   on   detect ion an t arg et  tra cki ng.     a.   Maximum  tar get lockin g di sta n ce   The  ob j ect ive  of this  exp e rim ent is  to  d et e r m ine the  m axi m u m  d ist ance  of tar get  from  the  de vice t hat  giv es  acc ur a cy   and   e ff ic ie nt  tracki ng.  Th re su lt   of   t he  ex pe rim ent  is  in  T able  1 Ba se on   Table  it   is  fou nd   that  wh e t he  de te ct ion   ra ng is  increase as  the  sta bili ty   of   the  t arg et   loc ki ng   dec reases.  At  sig natur ra ng of   8.5,  t he  visi on   sens or   a ble  to  detect   ta rg et   th at   240cm   away  from   the  visio se ns or.  H owever,  at   this  ra ng e   of   detect ion  the   tr ackin l os s   occ ur s   f re qu e ntly   du e   to   un sta ble   ta r get  loc king   as  s how i Figure   8.   At  si gnat ur e   range  of  1.5  th ta rg et   loc king  is  ve ry  sta ble  as  sh ow in  Fi gure  6.  But,  t he   range  of  de te ct ion   is  ve ry  shor t.  The   m os m axi m um  ta rg et   locki ng   distance   an the  m os sta ble  ta rg et   l ock  is  giv e at   sig natu re  ra nge  of  5.5  a s   sh ow in  Fi gur e 7   a nd  this  is the  op ti m u m  sett ing  of si gn at ure ra nge  for be st detec ti on and e ff ect ive  trac king.          Table  1.  Res ult o E xp e rim ent  A   Sig n atu re  rang e   Ran g e of  Detec tio n (c m )   Tar g et  Lock   Stab ility   1 .5   90   Hig h   2 .5   125   Hig h   3 .5   150   Hig h   4 .5   170   Hig h   5 .5   190   Hig h   6 .5   210   Mod erate   7 .5   225   Mod erate   8 .5   240   Low               Figure  6.   Pix y   o utput   at   sing at ur ran ge  of   1. 5     Figure   7.   Pix y   o utput   at   sing at ur ran ge  of   5. 5     Figure  8.   Pix y   o utput   at   sing at ur ran ge  of   8. 5       b.   Effect  of  ba c k ground  du ri n g objec tr acki ng   The   ob j ect ive   of  t his  e xperim e nt  was   to   deter m ine  the   ca pabi li t y   of  visio s ens or  to  diff e re ntiat ta r get   and  bac kgr ound  if  both  hav e   alm os si m i la colo r.   Be side that,  the  acc ur a cy   of   detect ion  an trac king  i this   conditi on  is   stu died.  In  this   e xperim ent  gr e en  ball  is   use as  a   tracki ng  obj ect   an the   ba ckgr ound  c ol our   al so   set   as  green   c olo ur.   T his  e xper i m ent  is  co nduc te by  m anipula ti ng   t he  si gn a ture   ra ng e   par a m et er.  T he  res ult   of   the expe rim ent   is   ta bula te in   Table  2.       Table  2.  Res ult o E xp e rim ent  B   Sig n atu re  rang e   No ise Level   Tar g et  Lock   Stab ility   1 .5   No n e   Hig h   2 .5   No n e   Hig h   3 .5   No n e   Hig h   4 .5   Low   Hig h   5 .5   Mod erate   Mod erate   6 .5   Hig h   Low   7 .5   Hig h   Low   8 .5   Hig h   Low       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Impr ovem e nt  of  Au to - Tr ackin M obil e Robot  b ase d o n H SI Color  M od el  ( Su r esh  Su ndarajo o )   1355           Figure  9. Pixy  ou t pu t at   sig na ture  range  of 3.5     Figure  10. Pi xy  o ut pu t at   sign at ur ra ng e  of  5.5     Figure  11. Pi xy  o ut pu t at   sign at ur ra ng e  of  8.5       Ba sed  on    Tabl the   best   set ti ng  f or  sig natu r ra ng e   par am et er  is  at   3.5.  T hi is  beca us e   at   this  value   the  PixyC MUc a m giv es   the   best  detect io and  ta r get   loc ki ng  without  a ny   noise .   At  the   sam tim e,  the   gree backg rou nd  al so  d id not  inter r up t he  trac king  as sho wn   i Figure 1 0.   Be s ides  that,   it   al so  g ives  t he  m axim u m   range   of   detect ion  with out  no ise   w hich   is   a bout  150  cm This  m eans  t he   aut o - t rack i ng  m ob il e   r obot   able  t o   track  an  obj ect   from   distance  of   150  cm .A sign at ure  ra nge  of   5.5  ther is  ve ry  sli gh bac kgr ound  inter ruption  as  show Fig ure  10.  Be si des   that  at   sig na ture  range  of   8.5  t he  Pixy  C MUcam un a bl to  dif fer e ntiat the  backg rou nd  an ta r get  when   bo t a re  i sa m color  as  show i Fig ur e   11  ,   this  will   cause  t rack i ng  loss    due   m isi nterp et ion   betwee ta r get  and   obj ect . Th us si gn at ur ra ng of   3.5  giv e the  best  trac ki ng   wh e the  obj ect   colo a pp ea i n bac kgr ound.      c.   Effect  of ill u m inat i on   durin g   object  t r acki ng   The  s urr ounding  bri ghtness   al so   play a i m po rtant  ro le   in  pe rfo rm ance  an se ns it ivit of   Pixy  CM Ucam 5 visi on   se nsor . Fi rst ly , t he a uto - tra ckin g m ob il was t est ed i va rio us   li gh ti ng  conditi on. It   is  fou nd   that  the   dev ic e   loss   trac king   wh e the re  is   dr am at ic   change  i li gh ti ng   conditi on.   H oweve r,  the   trac king  was   sti ll   sta ble  wh e the re  is  on ly   sli gh cha nge  i il lum inati on Th us a e xp e ri m ent  was  c onduct ed  at   five  di ff e ren t   su r rou nd i ng  li gh ti ng  c onditi on s At  the  sa m tim PixyC MUcam cam era’s   bri ghtn ess  ke pt  co ns t ant.    T he   resu lt   of  the  e xperim ent  ta bu la te in  Ta ble  3 .   At  this  point,  we  awa re  with  the  i m pr ovem e nt  pro posed  by  Abd ul   Gh a ni  ( 2018 a nd  A bdul  G ha ni   an Ma Isa   (20 15)  for  t he   en han cem ent  of   im age  co ntr ast This  m et ho will   be  im ple m ente in  ou r next e nh a ncem ent syst e m  f or a  bette c olo r  d et ect i on w it h va rio us i ll umi nations.       Table  3.  Res ult o E xp e rim ent  C (bef or e  cali br at in g)   Su rr o u n d in g  Brightnes s   Pix y  Brigh tn ess   No ise Level   Tar g et  Lock  Stabil ity     Ver y  brig h t   80   Hig h   No n e   Brig h t   80   Mod erate   Low   No r m al   80   No n e   Hig h   Less Brig h t   80   Less   Hig h   Dark   80   Mod erate   Low       Ba sed  on  Ta bl the  facto rs  that  dif fer e ntiat al this  cond it ion   are  th sta bili ty   of   the  ta rg et   loc by  Pixy  visio se nsor  a nd  the  no i se  ge ner at ed  from   the  back gr ound  of  the  tra ckin ob j ect H ow e ve r,   this  prob le m   can  be  overc om by  cal ibrati ng  the   bri ghtne ss  of  Pixy  CM Ucam visio sens or  unti th ta rg et   loc is   sta ble.   Hen ce ,   the  Pix CM Uca m vi sion   se nsor  m us be  cal ib rate eve ry  tim the  m ob il rob ot  exp e rience  sig nificant   su r rou nd i ng  bri gh tne ss  c hang e.  T hu s the   ex per im ent  is  repea te by  ad justi ng   t he  br i gh t ne ss  of  Pi xy  ca m era   un ti l t he  ta rg et   lock  is  stable a nd the  noise  l e vel is re duced . T he res ult i s tabu la te d i n Tabl e 4 .       Table  4.  Res ult o E xp e rim ent  C (a fter cali br at ing )   Su rr o u n d in g  Brightnes s   Pix y  Brigh tn ess   No ise Level   Tar g et  Lock  Stabil ity   Ver y  brig h t   20   Less   Mod erate   Brig h t   50   No n e   Hig h   No r m al   80   No n e   Hig h   Less Brig h t   100   No n e   Hig h   Di m   120   No n e   Mod erate     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 Dece m ber  2 01 8   :   1349     1357   1356   Table  sho ws  the  data  c ollec te afte cal ibra ti ng   the  Pixy  br igh tne ss  wit the  s urrou nd i ng  br i gh t ness .   Re su lt pro ves   that  the  PixyC MUcam able  to  detect   an tr ack  ob j ect   at   va rio us   il lum ina ti on T his  will   m ake   the  a uto - trac kin m ob il r ob ot  ine ff e ct ive  as  it   will   lo ss   tracki ng  wh e the  bri ghtness   changes   dr am at ic al ly  un ti l i t i s cali brat ed  agai n. The  r es ults o ta r ge t l ock in g an d no ise  level a re  sh ow in  Fi gur e s   12 - 15.                 Figure  12. Pi xy   ou t pu t at   ve r y br i gh t c ondit ion .   (b e fore a nd aft er cali brat ing)         Figure  13 Pi xy outp ut at bri gh t condit ion.  (b e fore  and after  cali brat ing )             Figure  14. Pi xy  o ut pu t at   nor m al  an le ss  br igh conditi on. (be f or e  and a fter c al ibrati ng)     Figure 15.  Pi xy outp ut at da r k condit ion.  (b e f or e  and  after cali brat in g)       4.   CONCL US I O N   The   im ple m ent at ion   of   en ha nc e m ent  integra te with   filt ering  m et ho ds   in   auto - tracki ng  m ob il ro bot   giv es   a   sat isfac tory  s olu ti on   to   the   pr ob le m that  discusse i n t he  pro blem   sta tem ent.  T i m pr ov e   the   acc ur acy   of  ide ntific at io of  obj ect   c olo r   in   diff e re nt  il lu m inati on   a nd  bac kgrou nd  co ndit ion s ,   th H SI  c olor  m od el   is   us e in   im age  processi ng  al gorithm The  enh a ncem ent  and  filt erin processes   in  HS I   col or  m od el   ha s   su ccess fu ll in te gr at ed  t so l ve  the  pro blem of   l os of   c olo trac king.  Ex per im ental   resu lt dem on stra te   that  wh e H SI  col or - base filt erin al gorithm   is  app li ed   t visua tracki ng  it   im pr ov es   the   ac cur acy   an sta bili ty   of   colo r   trac king  unde the  co nd it ion   of  var yi ng  br ig ht ness,   or  ev en  i the   lo w - c ontrast   e nviro nm ent as  di scusse in the res ults . B esi des  that,  th is al gorithm  al so   pr e ve nts tra ckin lo ss  du e   to  sim i la bac kgr ound   c olor .   Althou gh   t he  t rack i ng   l os is su du s ud de li gh ti ng   c ha nge  ca be  s ol ve by  cal ib rati ng   t he  vision   sens or .  One  of   the futur e  work that ca be d on e t his projec t i s to  m ake  hig acc uracy  col or   detect ion   of   visi on   sens or  es pecia ll wh e n   the   bri ghtness   c hanges.   Be side t hat,   this   pro bl e m   al so  can   be   s olv e by   re placi ng  PixyC MUcam wit m or reli able  cam e ra  that  a ble  to   ad j us cam era  br i gh t ness  w hen  the  s urr ound i ng   il lu m inati on   va ries.   F or  f uture   i m pr ovem ent,  the  in vestigat i on  on  t he  reli able  an r obus al gorithm   fo bette r   colo trac king   will   be   inclu de d.  T he  rob us c olor  trac king   w il be  base on  the  c urren t   fi nding  w hich   a re  r el at ed   to  the   prob le m of   in hom og ene ous  il lum i nation,  va ri ou bac kgr ound   colo r,  an sim il arit of   ta rget   an backg rou nd col or .       ACKN OWLE DGE MENTS   Au t hors  w ou l li ke  to  t hank  a ll   rev ie we rs  for   the  c on tri bu ti on  to ward  im pr ovin the   pa per.   This  w ork  is  sup ported   by   internal   gra nt   U niv er sit Ma la ysi Paha ng  ( UMP),  Au t om ot ive  E ng i ne erin Ce ntre  ( AEC) RDU 180313 entit le De velo pm ent  of  Mult i - Visio G uid e Ob st acl Avoida nc Syst em   fo Gro un Veh ic le ”.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Impr ovem e nt  of  Au to - Tr ackin M obil e Robot  b ase d o n H SI Color  M od el  ( Su r esh  Su ndarajo o )   1357   REFERE NCE S   [1]     Luo  B. ,   Ding  Y . ,   Hao   K.,  Li u   J.  (2015)  R ese ar c on  Mobile  rob ot  pat h   tracki ng   base on  col or  vision.   Chin ese   Autom at ion  Con gre ss .   W uhan, C hina .   27 - 29  Nov ember  2015.     [2]     Fang  F.,  Qian   K.,   Zhou   B. ,   M X.   (2017) .   R e al - T ime  RGB - base d   Peopl Dete c ti on   and   T rac king   S y s te m   for   Mobile   Robo ts.  Proce edi ng   of   20 17  IEEE,  Int ern a ti onal  Conf ere nc on   Mec h at roni cs  and   Autom at i on ,   Augus t     9 Ta kamatsu, Japa n.   [3]     Abdul  Ghani   A. S.,   R aj a   Aris  R . S.N.A. ,   Muhd  Z ai M. 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