TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol. 12, No. 11, Novembe r   2014, pp. 77 9 8  ~ 780 7   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i11.63 71          7798     Re cei v ed  Jun e  5, 2014; Re vised Septem ber  14, 20 14;  Accept ed O c tober 2, 201 4   Mosquito Tracking by Image S e gmentation of Optical  Flow Field      Jahan gir Ala m  SM, Hu Guoqing*   Schoo l of Mechan ical & Auto motive Eng i ne er in g, South C h in a Univ ersit y  of  T e chnolo g y Room 3 14, Bui l din g  No 2 9 , 51 064 1,  T i anhe District, Guang zhou, Gua ngd ong, Ch in a   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : gqhu @scut.e du.cn       A b st r a ct   High s pee dy  Mosqu i to tracking a nd a ti me effici ent techn i qu e hav e bee n pres e n ted b y   consi deri ng o n  ima ge se g m e n tation of  the  optica l  flow  w h ich has b e e n  compute d  by i m a ge succ essi v e   frames to trac k the Mosq uito  of a  specific r egi on of i n tere st on the re gio n  of fiel d w i th seg m e n ted flo w   regi ons. T he o p tical fl ow  has  bee n estab lis hed  by the su ccessive tw o frames to co nsi der ac quir i ng t h e   imag e for c o mputin g. A fu zz y  anta g o n is m i n dex  has  be en  indic a ted  as  th e d egre e   of th e co nsistency   of  flying M o sq uit o . T he i m ag frames  are  us ed to s e g m ent  the o p tica l flo w  field. T he  i m a ges  hav e b e e n   seg m e n ted i n  flow  field w i th in  the different consiste ncy  of regi on of inter e st. T he s pecific regio n  of inter e st  can be d e tecte d  in the differe nt regio n  of interest s paces.  T herefore, the  Mosqu i to can b e  tracked fro m  tw o   subse q u ent i m ages. H o w e ver ,  the detect ed  specific re gi on  of interest is a  sub-re gio n  of r egi on of i n tere st.  T he specific re gio n  of interest  is smal ler i n  the  i m a ge fra m es w h ich can  be red u ce d the time to co mp ute   the sp ecific re gio n  of i n terest . It is  the facil i tating r e a l -time  process  of Mo squito tr ackin g . In the  prop os e d   techni qu e, it h a s be en  de mo nstrated i m ag e  sequ enc es  of  movin g  Mos q uito for  detecti on a nd  pos itio tacking.     Ke y w ords : mosquito, tim e  efficient, tra cking,  segm entation, optical flow     Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion   Tra cki ng an d  locali zation  of flying Mosquito det e c tio n  is the m o st  intere sting a nd funny  but ch allen g i ng research  work to  save  huma n  lif e from Mala ria.  This  re sea r ch wo rk ha s o t her  appli c ation s  i n  defen se vi sion  analy s is. Some  co n v entional me thods  are  prese n ted in t he  literature [1-3 ] for tra c king   of moving  fro m  a m o tion  si ght. The r are some  techn i que s a r use d   with morphol ogical metho d s. But the inherent pr obl em of these tech niqu es h a s  bee n u s ed  for  the morp holo g ical o peratio ns.   The imag e flow [4-7] from  a 2D pe rsp e ctive  sp ecifi e s the am ou nt of the pixels of an  image move s between t w o adja c e n t time-ord ere d  frame s  [8]. The flow field has be en  con s id ere d  to refer a s  the  optical flo w  field [6]. The optical flow i s   su ch an effici ent and effect ive  techni que  tha t  su spe c t o b j e ct m o tion  wi th image  inte nsity variatio n s   whi c h i s   co mputed  between  two co nsecutive image fra m es [9, 10]  a nd the optical  flow score is  the techni que  in the literatu r [11-15]. T he  optical  flow approxim ation  is  capability to find i n  de tecting Mosquit o ’s pattern.  It  is  deriving  in th e 3D motion   and  stru cture  of the  Mo sq uito in a n  im age frame. T he opti c al flo w   techni que s in clud e re al-tim e multiple Mo squito tr ackin g . The dete c tion of Mosqui to is motion  of  neon atal sei z ure s  [16]. It can be segme n ted of 3D m o tion [17].  The o p tical  flow a s se ssm ent metho d   rep r e s ent s th e chang es i n  Mo squito’ s  image  brightn e ss. The partial de ri vative constraint equat ion  can be u s e d  for time com p utation. The two  simila r eq uati ons the o p tical flow  co nst r aint  e quatio n (O FCE )  an d the  contin u i ty equation  of  fluid-dyna mics  can  be  u s e d  [7]. It assu mes that  the   Mosq uito’s i m age i n ten s ity is  stationa ry due  to time refe re nce. T here a r e two comp utation of  opt ical flo w  such as re gula r i z ation  and  m u lti- con s trai nt-b a s ed a pproa ches. Regula r ization  ap proached mo d e l of the optical flow field   estimated  a s   an ill-po sed  p r oble m  [18].  The mi nimize d an d regul arized  ha s b e e n  con s ide r ed   b y   an ap propri a tely weighte d  sm oothn ess  con s trai nt. In this  anal ysis, the  velocity ha s b e e n   evaluated  at  every poi nt i n  the  Mo squi to im age.  Re gulari z atio n-b a se d a pproa che s   usi ng t he  OFCE  ca n b e  found  in [1 9-21]. It has the  uniq uen ess.  The  reg u lari zation p r o c e s ses  also h e lp t o   determi ne of  the Mosquit o ’s  shap e [2 0]. Thus it  can be h e lpful  to determin e  the Mo squi to’s  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Mosq uito Tra cki ng b y  Im a ge Segm enta t ion of Optical  Flow Field (Jahan gir Alam  SM)  7799 pattern. Th conto u rs of the opti c al flo w  can  b e  asse ssed to d e tect the flying Mosquito.  The  image b r ight ness statio na ry con d ition i s  the mu lti-constraint-ba s ed app roa c h e s flying-inva riant  function  like  contrast,  ave r age,  varia n ce, entropy , curvature, mo ments,  gra d i ent ma gnitud e  of   colo r spe c tru m , local inte n s ity, images  obtaine d.  Th ese m e thod s are inte nde d  at formative  the   inversi on o r  p s eu do-i n versi on of the coe fficient  matrix of these functions . The e q u ivalent optical  flow me cha n i s m s  are u s e d  to set the  con s trai nt fo r image [21,  2 2 ]. To brig ht of intensity, it is  use d  the second-order  pa rtial derivativ es to co mput e the flow m e ch ani sm [23 ,  24]. The main  theme of these techniq u e s  is in the image pi xel  neigh borhoo d s  simila rity of velocity. T he  neigh bori ng  p i xels a r e  in  a  smooth  o p tical flow fiel d  [7]. This multi point m e thod   [25] app ro ach  is  usually involving as,   a)  Sequen ce of i m age is p r e - filtered to re gul arize the initial data [21], [24], [26];  b)  Colle cting a l a rge n u mb er  of con s traint s for large n e ig hborhoo d [27 ] a)  The estim a te d optical flo w  fields  are use d  for po st-filtering [24];   All are use d  to smooth out  the optical flow  me cha n ism obtained in  the multi-con s traint - based a p p r o a ch es. It is e x tended S c h unck’ s meth o d  [28,  29]  by  Ne si et al. [3 0] to optical f l ow   control (EOF C) eq uation.  It uses the di vergen ce  of the flow field of the image brightn e ss. T he  EOFC ha s b een u s ed to  estimate the  optical flo w  mech ani sm i n  a motional  flying position .  The  local  optical f l ow e s timatio n  metho d a r relati vely faster but le ss  stable  and  larg er th an t he  global e s tima tion method s (GEM).   There a r e two optical flow co m pon ents su ch  a s  Co h e rent Optical Flow (COFF )   regi on and in coh e rent Optical  Flow  (IOFF )  regio n s.  Th e co herent  can  be a r isen out of a c tual  displ a cement s of  flying M o squito  an d th e in coh e re nt region ca n b e  a r isen  out o f  cha nge s in t h e   intensity level. These ch a nge s can b e  occu rred du e to in surfa c e refle c tan c e and ambie n illumination  condition s. But the se con d  movement s a r e the no n-ref l ective in the  motion or flyi ng   scene. T here  are  seve ral  regio n matching of o p tical flow te chni que s have  b een p r op ose d  to   get better the  preci s io n of the optical flow by  eliminati ng differentiat i on of image i n tensitie s [7].  In this  re sea r ch, the  mo sq uito can b e  d e tection  from   the opti c al flo w  field  or flying imag in the motion al flying scen e to follow th e con s trai nts of  spatial coh e ren c e over very  small  ti me   [31]. It can b e  exploited in  the present treatm ent to focu s on a smaller regio n  of the motional  flying sce ne o f  the Mosquit o  for the  com putation of the optical field.   The flow fiel d can be  co mputed the  pre s ent an d  next image frames for  effective   segm entation  [7] of the  re gion s of i n terest  (ROI).  A  specific region of  interest is called sub- regio n  of interest (S ROI).  The SROI ca n be det e c ted  base d  on its  coh e re nce co nstrai nt, density  of the opti c al  flow,  sub s e quent flo w  fi eld of  the  ROI’s n e ighb orhood s of th e  dete c ted S R OI.  Re sults of th ese p r o p o s ed  method ha been p r e s ent ed on the tra cki ng of imag e seq uen ce of  flying Mosq ui to. The timing req u ire m en ts of the pro posed meth o d  are the m a in fact to detect  Mosq uito. He re, the co nventional Horn  and Sch u n ck’ s method i s  a l so re po rted.       2. Mathem atica l   O v er v i e w   The math em atical ove r vie w  of the  opti c al flo w  field,  fuzzy  neu ral  con c e p ts  an d logi c   index of th Mosq uito’s I m age  pixel  n e ighb orh ood   has be en  ske t ched.  The r e   are  limitation s  of  the inhe rent  optical flo w  field metho d  d ue to Ho rn a nd Sch u n ck [ 6 ] has b een  remove d. Th prop osed im a ge segm entat ion p r o c e ss  h a s b een  im proved the time  efficien cy an d effectivene ss  of the optical  flow to com p ute by fuzzy theory  con c ep ts [32]. The smoothne ss constraints  ha ve   been  in corpo r ated  in th optical  flow  computat ion   method s to  regula r ize the  way  by m e a n of  smooth n e s s i n tegratio n of  data. The  sm oothne ss  co h e ren c e  con s traints  su ppo se that the flyi ng   Mosq uito in  t he m o tional  i m age  are  structurally  inte gral  and   smo o th. The  opti c al flo w   ba se d   flying or m o ving pattern  of the Mo sq uito is  a seq uen ce of tim e  in o r de red  image cau s e s   seq uential v a riation s  a r e  exclu s ively due to  ima g e  motion s. T hen the  se q uen ce of im age s   indicates for t he e s timation  of 2 D  di screte imag e di spl a cem ents o r   velocitie s . It can b e   referre d   to as the optical field or M o sq uito imag e velocity  filed. The intensi t ies of the Mosquito ima ge and  its de rivatives a r used t o  explain  th e motion al  fl ying pa ram e ters of the  M o sq uito’s ima ge  scene s. Th optical flo w   e x plains t w mech ani sm o f  the motiona l flying Mosq uito of a  regi on  feature  such as probo scis,  head, throat ,  abdome n  or  wing in the im age [31, 32].  Suppo se that    ,  is the image  intensity [5],  then        ,  ,                           ( 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 11, Novem ber 20 14:  77 98 – 780 7   7800 Whe r   is the displaceme n t  of the local image regi on at   ,  after time   . Taylor expansio n   of the left hand side  can ex pre s sed a s    , ,              ( 2 )     Whe r  ,  and   are respe c tively, the order pa rtial de rivatives of the Mosquito  image inte nsity function   ,  with respe c t to the sp a c e fo r Mo sq uito and tim e  and    rep r e s ent s th e highe r o r d e r term whi c can  b e  el iminated a n d  the above  Equation (2)  can  rew r ite a s      0                ( 3 )     Or,        0     i.e.    0              ( 4 )     Whe r e,   , is the velocity of the Mosquit o   image. The above equ ation is the OFC  equatio n [5]. The velo city dire ction  of  the Mo squito  image i s  th e local  slop e  of the inten s ity  function  ca be  comp uted . It can b e  re ferre d a s  the  ape rture  p r o b lem. Th e e s timation of th e   motion at Mo squito i m age   locatio n  is  en ough i n ten s ity. The velocit y  of the Mosquito imag can  be determin ed by the Equation (4).  To sati sfy,  it need s so m e  crite r ion  such a s  unifo rm  illumination,  Lambe rtian surface refle c t ance,  and transl a tion mo tion parall e l to the Mosq u i to   image pla ne.   It can be  used a  regul ari z ation te rm t o  app roximat e  the motion s of the n e ig hbori n g   regio n s with  Mosq uito’s m o tion. It has  been i n tro d u c ed  a gl obal  smooth n e s con s trai nt [6] to  formali z e the  image flo w  con s traint [7]. It has b een g ene rat ed an i n com p lete correlat ion  betwe en the  Mosq uito’s  m o tional d o mai n  and th e im age inte nsity  domain. T he  error te rm of  the   con s trai nt ha s bee n define d  [5] by,                             ( 5 )     Whe r e,   ,  is the Gau s s-Seid el equation in  the domain  D,   is the term of weight, and     is the er ror te rm.  The o p tical  flow  based t e ch niqu es  h a anoth e probl em. Thi s  te chni que  is hi ghly   sen s itive toward s to the  smaller i n ten s i t y variat ions i n  the con s e c utive Mosq uito image s fra m e.  In the in coh e r ent o p tical  flow fiel d regi ons, th e Mo squito a c tually  ca nnot  be d e tected  in th movement  situation. Th ese  uneven  ve ct ors are contri buted to by m i nor va riation s  a s   chan ge s in  illumination, li ttle movements in t he background, and use  the differential eq. in  the optical field   for computati on. Thu s , the   OFF   comp rises a n  allo cati on of in coh e rent flow  regio n s in th e sen s e   of the intensity variations and co here n t flow r egio n s are actu a lly significant  travels of the   Mosq uito in  motional pi ct ure. Thi s   can  be di st ribute d  as  a map  of motion ve ctors. The  m ap  indicated as an  inte nsity structu r e,  it ca be   rep r ese n ted a s  a  bin a ry ima g e  scene  whi c h  ca n be  comp ri sed a s  the coh e ren t  and incohe rent flow fiel ds. The i n te nsity ca n be  dark level s  and   whi c h is directly proportion al to the degree of mo vement pictured b y  the motion  vectors. Thu s  in  the co herent  situation fo r t he probl e m  o f  tracking  of the moving  or flying Mosq u i to in a motio n   scene eli m ina t e probl em of Mosq uito ima ge se gm e n tation. The cohe rent an d inco here n t regi on are the re pre s entatio n of the motion ve ctors fo r the segm entation  of the intensities [7]. The  segm ented  m o tion  scene  can b e  u s ed  for extractin g   the cohe rent  regio n s. It  ca n be  depi cted  in   the Mosq uito’ s  motional pi cture.   In [33], the  membe r ship  function ha been defin ed  as   , 1,2 , 3, ,  whe r e the  fuz z y  s e t,   , , ,… , .   lie s in  0 ,1 . This function refle c ts the degre e  of control of  the rudim ent s within the  fuzzy set. The high er  value of a compon ent, the greate r  is the   contai nment  of the compo nent withi n  th e fuzzy set a nd lo wer valu e indi cate s a  wea k e r   cont rol  [32]. Accordi ng to Zade h’ s notation [3 3], a fuzzy set  M , then the modified  equatio n ca n  be   expre s sed a s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Mosq uito Tra cki ng b y  Im a ge Segm enta t ion of Optical  Flow Field (Jahan gir Alam  SM)  7801     , 1 , 2 , 3 ,…,              ( 6 )     Whe r e,  n  is the numbe r of the com pone nts in t he fuzzy set  and      e xpr e sses  a set of  comp one nts,   is the error o f  the field.                            (a)                                     (b)                                        ( c )                                           (d)                                                         (e)                                   (f)                                        (g)                                              (h)                           (i)                        (j)                                            (k )                                           (l)                                                           (m)                                (n)                                         (o)                                            ( p)    Figure 1. Pixel Intensity Information of  OFF       The O FF  ca n be vi suali z ed a s  a  2D fuzzy 0 o r  1  intensity plot.  The  den se regio n  i s   darke r in the  intensity plot.  But, in the IOFF regi on  reflects  brig hter an d sparser inten s ity. The  degree  of CO FF an d IOFF  in the  co mp uted OF F i s   kno w n  by the  un certai nty in the i n tensit y in  the neig hbo rhood s of a fl ow regio n . T he di stri butio n and  den sity of the darker pixel s  in t h e   comp uted  OF F de pict th attendan ce  in  the n e igh b o r hood  of a  pa rticular opti c al  flow  re gion  [7].  A pixel neig hborhoo d ca n be me asured of the a m ount of ho mogen eity/heteroge neity o f  the  neighborhood of the  candi date pixel  which i s  i n   the fuzzy hostility [32, 34]. T he pixel s  in t h e   neigh borhoo d  are  mo re  h o moge neo us then the  fe wer pixel s  a r e in  the a n t agoni sm to  its   neigh bors. F r om the correlation to the intensit y structu r e of OFF that implies a de nser  neigh borhoo d  that indicati ng more CO FF neig hbo rh ood regio n . Ho wever, a  pixel in an I O FF   neigh borhoo d  region i s  more ant ago nism to its neigh bors du e to the gre a ter deg ree  of  hetero gen eity. Suppose th at, seco nd-order nei ghb orhood g eomet ry, the antago n ism ind e x ( ) of  the se con d -o rder nei ghb orhood  can b e  defined a s  [3 4],  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 11, Novem ber 20 14:  77 98 – 780 7   7802                      ( 7 )     Whe r is th e ca ndid a te  pixel and  , 1 ,2 , 3 , ,8  is  the fuzzy member ship value of   neigh bors in the se con d  order neig hbo rhood fu zzy subset and c is the fuzzy errors. The    li e s   in [0,1], maximum index is   1 , minimum index is   0 , the higher value of    then the higher  index in the candid a te pixel in the neigh borh ood.  Th e  fuzzy index  of the pixel in a neighb orh ood  flow i s  me ntioned  of COF F  or IOFF i n   the compute d  flow  regi on in a m o tion i m age  whi c h   can  be used bet ween the COF F  and IOFF.   In Figure 1 shows the di st ribution  of  the pixel intensity levels in 2 nd  order  neig hborhoo OFF re gion, Figure 1a, an d Figure 1b a r e not pe rfect l y homogen e ous b u t Figure 1c, Figu re  1d,  and Fig u re  1 g  are p e rfe c tl y homoge ne ous  whi c h h a s  lea s t index   0 , Figure 1 e , Figure 1f,  and Figu re 1h are perfe ct ly heterogen eou s and the index is   1 , Figure 1i -1p shows the   threshold  [35 ]  regio n  of h o moge neity/heterog eneity  at   0 . 5 . Thu s  the  thre shol ding  at and   above   0 . 5  homo gene ou s optical flow re gio n s. Ho wever,  OFF regi on s comp ri se onl y darke r   regio n s i ndi cating the h o m ogen eou region s that a r e the  esse n t ial logical re gion s for  act ual  motions [7] b e twee n the COFF and IOF F     3.   Proposed Algorithm  The Mo sq uito  detectio n  an d tra cki ng by  usin g fuzzy th eory h a bee n se gmente d   of OFF  to accompli sh ed in Figu re 2  that has presented in the followin g  way s a)  Time-o rd ere d  image fra m e s  can be  extrac ted from a  video se que n c e u s ing  stan dard  libra ry routine s  and the n  the extracted  M o sq uito for the comp utatio n of OFF.   b)  The OFF b e twee n the initial two imag e frame s  whi c h  can be  com puted for inte nsity   betwe en Mo squito image frames. Th e O FF is  co mput ed by usin g Equation (4)  along  with Horn  an d Schu nck  re gulari z atio n term  whi c h h a s  given i n  Eq uation (5). Th e flow  vectors are  measured at   each pixel lo cation al ong  with the X an d Y dire ction s  put in   to the Mo squ i to image vel o citie s . It can  be summa ri zed  as  (i)  de nse r  flow re g i ons  corre s p ondin g  to the m o ving or flying Mo squito  and  (ii)  sp arser flo w   region equivalent to  the ambient  luminan ce c hang es b e tween fram es  and any noi ses. It  may move stealthily in duri ng the attain ment of the video sequ en ce.   c)  It can be  det ermin ed the  optical flo w  o n  ROI u s in pixel antago n i sm ind e x wh ich i s   useful  seg m e n tation of the  OFF into CO FF and IOF F  regio n s i s  th e most  signifi can t   pha se fo r th e re moval of  the IOFF  re gion s an su bse que nt re moval of the  COF F   regio n s. It ca n be  co nsid ered the  com p u t ed OFF to  b e  a fu zzy inte nsity map  of IOFF  or COFF regi ons, the fu zzy antagoni sm  index    of ea ch flow  regi o n  neigh bo rho o d   pixel is  comp uted by u s in g Equation  (7) an d then t he OFF i s  th reshold ed [3 5] at a   antago nism i ndex whi c h value of   0 . 5 . It c o rrespon ds to the outer line betwe en  the IOFF and COFF di stribution s . All of fuzzy indexes a r  0 . 5  that can be  comp ri sed  th e filtere d   whi c h i s  out f r o m  the flo w  field [7], [35]. I t  can  b e  trea ted a s   rand om  distu r ban ce s of in coh e re nt regi ons  in th O FF which a r e  ra rely  clu s te red  jointly. Where a s, a pixel  wh ich i s  anta g o n istic  suffici e n t in its nei gh borh ood. It can be  unspe cified to be a part of the incoh e rent re gion s in the OFF which i s  re moval  method  outco me in the  co here n t opti c al  flow  regio n only. It can b e  mad e  cohe rent  regio n s fo rm the ROI s  for furthe r cal c ul a t ion of the OFF of the video succe s sion [ 36].    d)  The S R OI on   ROI by d e tect ing hig h e s t d ens ity opti c al  flow regio n by a pixel  position  (x, y)  of inte rest on th e ex tracted  co he rent ROI s  for  able to Mo sq uito dete c tion  and   its position tracking. The p o sition can b e  la id on the moving or flying ROI. At fir s t, the   ROI mu st be minimum  size whi c should b e  sp atial coh e re n c e con s traint  and   se con d ly the pixel position  on the ROI m u st be the ma ximum neigh borh ood atte ntion   of optical  flow. The  sh arp noi se in  th e OFF  must  be in th e h o stility index  based  filtering pro c ess. The SROI on ROI of Mosquito  image whi c h have maximum  absolute [7, 3 1 ] OFF. It me ans that the t r ac king th e fa stest m o ving  or flying  regi o n . In   the first  one  can a c hieve d  i n  neig hbo rh o od OF F atten t ion of ea ch  p i xel is m easu r ed.  Ho wev e r,  m n  neighbo rho od a v eragin g  of the OFF is do ne for minim u m size  ( 3 3 ) in cohe rentl y  for flying Mosq uito. Thu s , the summati on of the ab solute value of  th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Mosq uito Tra cki ng b y  Im a ge Segm enta t ion of Optical  Flow Field (Jahan gir Alam  SM)  7803 OFF v e ct or s in it 33  in Figure 1 to Figure 1l or  2 2   in  Figure 1m to Figure 1p   neigh borhoo d  in the X an Y dire ction s . At last, the pi xel with the  maximum val ue of  comp uted  su mmation is ta ken a s  SROI on a ROI. It can be e s timat ed in a SROI  on a   desi r ed  ROI  even in tho s e motion ima ges. It ca n b e  com p ri sed  multiple movi ng or  flying Mosquit o  with  differe nt velocitie s  o f   the Mo squit o  be ca use  of  the faste r   spe edy  Mosq uito turn  out stron ger  OFF whi c h i s  applied fo r the high est op tical flow st re ngth  to pertain the  high-sp eedy  Mosq uito.           Figure 2. Mosquito Dete ctio n and po sitio n  Tra cki ng Algorithm       e)  Optical flo w  can b e  com p uted in the  neighb orh ood  of SROI in subsequ ent image   frame s   conta i n the  movin g  region s th at ca con s ti tute the  ba ckgrou nd. A  small  positio n o r  S R OI  can  be  tracked  on  a  m o vi ng regio n   whi c h i s   equi valent to tracking   the wh ole  re gion  whi c can redu ce th e time  compl e xity of the tracking te ch ni que.  Then  it can  b e  obtai ned  th e flying o r  m o ving Mo squit o . It is  noted  that time-orde r ed  frame s  ca n b e  pro c e s sed  to track whi c h can b e  esti mated the sp atial coh e re n c e   con s trai nt an d it can be  ensure d  the  int egrity of the moving o r  flying Mosq uito   SROI. The firs t two time ordered frames   OFF an d a SROI on the moving or flying   Mosq uito for dete c ting a n d  po sition tra cki ng. If the  flying or m o ving Mo sq uito  is  detecte d an d  the po sition i s  tra c ked i n  the nei ghb orh ood p o int tha t  con s titutes t he  Removal of time- o rdere d  Mosquito image frames   Measure the op tical flow  bet w e en  consecutive tw o image frames   Estimate the OF F regions of R O b y  using pixel an tagonism index  Detect and track  position of SROI  on ROI  in th e hig hest density of OFF re gions  Determine the  op tical flow  in the n e ighbor hood  of S R OI in the subse quent Mosquito  image frames   Start   Live Video Fram es  Furthe r processing for Ro botic  actions (such as Destro y )   End  Ye s   No  Ye s   No  Mosquito  Detected?   Position  Tracked?   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 11, Novem ber 20 14:  77 98 – 780 7   7804 ROI for  ope ration in the  sub s e que nt frame s  to b e  pro c e s sed.  Tra cki ng of t he  moving o r  flying Mo sq uito  then syn ony mous to  shifting the  ROI in  agreeme n with  the OFF ca n be dete c ted  SROI.       5.   Resul t s and  Discus s ions   The propo se d algorithm  has be en ap plied for det ecting an d p o sition tra c ki ng of the   Mosq uito. Th e expe riment s have  be en  con d u c ted by  the time  seri es of th e ima ge fram es [7],  [36] in the li ve video  seq uen ce s by G i gE 490 0C camera in  Fig u re  3 a nd Fi gure  4  whi c h   corre s p ondin g  the Mo squit o  image fram es al ong  with  the tracke d S R OI. The al g o rithm h a s b e e n   impleme n ted  on Keyen c e  cont rolle r a r ound th e d e tected S R OI.  In assum p tio n , the targ et ed   point of the  Mosquito  can  shoot by LASER  that cause  t he M o squito  should  be destroyed  su ccessfully. The mentio ned alg o rith mic techni q u e  has l e ss  complexity. Table 1  sho w s the  comp utationa l times in se cond s req u ire d  by  the pro posed techni que. The tabl e sho w s evid ent  for the  pro p o s ed t e ch niqu e. In the p r o posed te chni que  whi c b e com e s mo re famou s   as the  numbe rs, less time con s u m ing, and di mensi o n s  of  flying sequ en ces can ri se. In finally, it can be   con c lu ded th at the pro p o s ed te chni qu e out pe rf orms the o p tical flow comp utation tech n i que  whi c h takes i n to reflectio n  the entire ima ge frame s .         (a)     (b)       (c )     (d)     Figure 3. Orig inal Image s F r ame s  of the Mosq uito                       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Mosq uito Tra cki ng b y  Im a ge Segm enta t ion of Optical  Flow Field (Jahan gir Alam  SM)  7805   (a)     (b)       (c )     (d)       (e)     (f)       (g)     (h)     Figure 4. Det e ction a nd Po siti on Trackin g  of the Mosq uito      Table 1. Posit i ons a nd their Execution Ti me    Position (x, y )   Time elapsed 1   Time elapsed 2   Time elapsed 3   Avg. Time (ms)  (187,133. 5)   0.0345326   0.0340094   0.0343725   0.034305   (180,230. 5)   0.034277   0.0342373   0.0336188   0.034044   (169,368. 5)   0.0348935   0.0347315   0.0335772   0.034401   (180,246 )   0.0327388   0.0308947   0.0314708   0.031701       6.   Conclu sion   Mosq uito det ection  and p o sition tracki ng algo ri thm throug the computation o f   Optical  Flow  Field  h a bee n expl ained  in thi s   resea r ch p a p e r. Th e m a in  aim  of this  pape r h a s be en  prop osed to   segm ent the  optical flow  field re gion s comp uted be tween   succe ssive   Mo squi to  image f r ame s  of live vide seq uen ce s i n to co herent  o p tical flo w  fiel d an d in co herent opti c al flo w   field by u s ing  fuzzy in dex of  the flow  re gi ons. Ti me  red u cin g  to attai n  by the  sele ction of  a regi on  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 11, Novem ber 20 14:  77 98 – 780 7   7806 of intere st an d a spe c ific  region  of interest  am ong th e co herent o p tical flo w  fie l d and  sp ecifi c   regio n  of inte rest  com putat ion in o p tical  flow  field follo wed  by se gm ented o p tical  flow field ove r   sele cted  nei g hborhoo d of   spe c ific regio n  of int e re st. This  techniqu is  efficie n t and effective of  fast detectio n  and tra ckin g  pro c e ss.       Ackn o w l e dg ements   Wa rm exp r e ssi on  and   sin c ere tha n k s to F u zh ou  Jufen g   Elect Ltd.  Co., 26 8   Gushan zh ou,  zho u tou, T ong kou  cu n, Mingho ujin g x izhen g, Fu zhou, China  esp e ci ally to Li  Zhang don g for hi s supp ort to a c co mplish th e e x perime n t an d sp eci a l th anks to Xia m en  University, China 86 3 pro j ect (2 014AA Q 002 83), Pr oject Numb e r  2,Chi na for supp ortin g  the   proje c t.      Referen ces   [1]  Cox  IJ, Hingorani SL. An  effi cient imp l em en tation of re ids  multipl e  h y p o th esis trackin g  a l gorithm a n d   its evalu a tio n  for the purp o se  of visual tracki ng.  IEEE trans. Pattern Anal . 199 6; 18:13 8– 150.    [2]  Etoh M, Shirai  Y. Segmentation  a nd 2D m o tion estim a tio n  b y  re gio n  fragments. In: Procee din g s o f   Internatio na l C onfere n ce o n  Co mp uter Visi on . 199 4; 192- 199.    [3]  W ang JYA, A d elso n EH.  Repr esenti ng m o vi n g  ima ges   w i th  l a yers.  IEEE Trans. Image Process . 19 94 ;   3(5): 625- 63 8.  [4]  Dunc an JH, C hou T .  On  the detection  of mo tion a nd th e computati o n  of optical flo w IEEE Trans.   Pattern Anal.  1 992; 14( 3): 346 -352.   [5]  Beauc hemi n  S S , Barron JL. T he comp utatio n of optical.  ACM Comput. Sur v .  1995; 27( 3): 433- 467.   [6]  Horn BKP, Schunk BG.  Determining optic al flo w Artif . 1981 ; 17: 185-2 04.   [7]  Sing h A. A n  estimati on-th eoretic  fr ame w o r k for  ima ge-flo w   com p utation.  I n : P r ocee din g of   Internatio na l C onfere n ce o n  Co mp uter Visi on.  199 0; 168- 177.   [8]  Sidd harth a Bh attachar yya, U j j w a l  Ma ulik, P a rama rth a  Dut t a, High  –Sp e ed targ et tracking  b y  fuz z hostilit y-i n d u ce d segm entati o n Comp utin g o f  Optical flo w  fi eld.  Ap pli ed S o ft Comp utin g . 200 9; 9: 12 6- 134.   [9]  Giachetti A, Campa n i M, T o rre V.  T he  use  of optical flo w  for road nav i gatio n.  IEEE Trans. Robot.  Atom . 19 98; 14 (1): 34-48.   [10]  Barron J L , F l eet DJ, Bea u c hemi n  SS. Systems  a nd  e x p e rime nts: p e rformanc e of  optica l  flo w   techni qu es.  Int.  J. Com p ut. Vision . 19 94; 12( 1 ) : 43-77.   [11]  Uras S, Girosi F, Verri A,  Torre V.  A Co mputatio nal  ap proac h to moti on p e rcepti on.   Biol. Cybern 198 8; 60: 79-9 7 [12]  F l eet DJ, Jeps on AD. C o mp u t at ion of c o mp one nt ima ge v e locit y   from  loc a l p hase  infor m ation.  Int. J.   Com p ut. Vision . 1990; 5: 77-1 04.   [13]  Szeliski R. Ba ysian Mo del in g of  Uncertai nt y  i n  Lo w - leve l Vis i on.  Kluw er, No rw ell, MA . 1989.  [14]  Chin T M , Karl W C , W illsky   AS. Seque ntia l f ilterin g for multi-frame vis ual rec onstruc tion.  Si g nal  Process . 199 2;  28: 311-3 33.   [15]  Martinez  JC, V a ldiv ia  JF . A n e w   appr oac h t o  moti on  patte rn rec ogn itio and  its a p p lica t ion to  o p tica l   flo w  estimation.  IEEE  Trans. Sys. Man Cybern. C: Appl. Rev . 2007; 37( 1): 39-5 1 [16]  Kara yi ann is N B , varughes e B,  T ao G, F r o s t JD W i se MS, Mizrahi EM. Quantif y i ng m o tion i n  vide o   recordi ngs  of  neo nata l  seiz u r es b y  r egu lari zed o p tica l flo w  m e tho d s.  IEEE Trans. Image Proc ess 200 5; 14(7): 89 0-90 3.  [17]  Mitiche A, Sek k ati H. Optical  flo w  3D s egme n ta tion  and  int e rpretati on: a v a riati on meth o d   w i th activ e   curve evo l utio n  and lev e l sets.   IEEE Trans. P a ttern Anal . 2 0 06; 28(1 1 ): 181 8-12 9.  [18]  Had a mard  J. L e ctures  on t he  Cauc h y   Pro b le m in  Li near  Par t ial D i fferenti a Eqs.  Ya le  Un i v e r si ty Pre ss,  New  Haven, C T . 1923.  [19]  Nag e l H H , E n kelm ann  W .  An i n vestig a t ion  of sm oot hness c onstra i nts for the   estimatio n  of   displ a cem ent vector fields fro m  seque nces. IEEE  T r ans.  Pattern Anal . 19 8 6 ; 8: 565-5 93.   [20]  Nesi  P. Vari at ion a ap proac h for  optic al  f l o w   estimati on  man agi ng  di scontin uities.   Im ag e Vi si on  Co mp ut . 1993;  11(7): 419- 43 9.  [21]  W oodh am RI.  Multipl e   lig ht s ource  optic al  fl o w .   In: Proc eedings of  3rd IEEE International Confer enc on Co mputer V i sion (ICCV 9 0) .  1990; 42- 46.   [22]  Mitiche A, W a ng YF , Agg a r w a l  JK. E x p e ri ments  in c o m putin g o p tical f l o w   w i t h  the  g r adi ent-bas ed   multi-comstrai n t  method.  Pattern Recognit . 19 87; 20(2): 1 73- 179.   [23]  Verri A, Poggi o   T .  Motion field   and o p tical flo w :  q ual itative p r operti es.  IEEE Trans. Patern Anal . 19 89 ;   11(5): 49 0-4 9 8 .   [24]  Verri, Girosi F,  T o rre V.  Diffe rentia l techn i qu es for optical fl o w J. Opt. Soc. Am 1990; 7: 912- 922.   [25]  Nesi P, De lBim bo A, Ben-T zvi D. A r obust al gorithm for o p ti cal flo w   estima tion.  Comput. Vision Graph.   Imag e Process :  Image U nder st.  1995.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Mosq uito Tra cki ng b y  Im a ge Segm enta t ion of Optical  Flow Field (Jahan gir Alam  SM)  7807 [26]  Indah  Ag ustie n  Sira dju d d i n, R a mat W i d y a n to  M, Ba sar u d d in  T .  Particle F ilt er  w i t h  Ga ussi an W e ighti n g   for Human T r acking.  T E LKOMNIKA Indon e s ian Jo urn a l of  Electrical E ngi neer ing.  2 0 1 2 ; 10(6): 14 53 - 145 7.  [27] Campani M, Verri A.  Computi ng optic al flow  from an ov er  constrai ned syst em of li near a l gebr aic eqs Proceedings of  3rd IEEE Internat ional Confer ence on Com p uter  Vision (ICCV’90). 1990; 22-26.  [28] Schunck   BG.  T he  motio n  c onstrai nt eq. f o r optic al fl ow .  Procee din g s  of 7th IEEE  Internati ona l   Confer ence  on  Pattern Reco g n itio n. 198 4; 20-22.   [29] Schunck  BG.  Ima ge flow : funda mentals  an d future rese a r ch . Proceedings of IEEE Conferenc on  Comp uter Visi on Pattern R e c ogn ition (CVP R’85). 1 985; 5 60-5 71.   [30]  Nesi P, DelBi m bo A, Sanz JLC.  Multi-con s traints-bas ed  optica l  flow  estimati on a nd s e g m e n tatio n .   Procee din g o f   Internation a l W o rkshop on Comp utation a l  Architecture  Machi ne Perc eptio n .  19 91 ;   419- 426.   [31]  Jaha ngir  Alam  SM, Hu Gu oq ing, C h e ng  Ch en. C o mpar ati v e Stud y, P a ttern A nal ys is a nd D e tectio n   Algorit hm of Mosqu i to.  T E LKOMNIKA Indon esia n Journ a l o f  Electrical Eng i ne erin g.  201 4; Accepted.   [32]  Ai yu W a n g , H ong xia P an, H u ili ng  Li u. Stud on F a ult F e a t ure E x tractio n  of Hi gh-Sp ee d Autom a tion .   T E LKOMNIKA Indon esi an Jou r nal of Electric al Eng i ne eri n g .  2013; 1 1 (10):  586 7-58 75.   [33] Z adeh  LA.  Fu z z y Set. Inform Control . 196 5; 8: 338-3 53.   [34]  Bhattachar yya   S, Dutta P, Maulik  U. Bi nar y o b ject e x tracti on  using  bi-d irecti ona l self-or gan izing  ne ura l   net w o rk (B DS ONN) arch itec ture  w i th f u zz y c onte x t se n s itive thres h o l din g Pattern Analys is  a nd  Appl icatio ns.  2 007; 34 5-3 60.   [35]  Li Jin hu, Ma ji an ting. Improv ed Alg o rithm o f  the L T E Random Access P r eambl e Detec t ion un der th e   High  Sp ee d C ond ition.  T E L K OMNIKA Ind ones ian  Jo urn a of Electric al  Eng i ne eri ng.  201 3;  1 1 (8):   464 6-46 50.   [36]  Qigui Z h a ng, B o  LI, Ni Z hang.  Researc h  on  Auto matic T a rget  T r acking Ba sed on Pl atfor m-lens Vi deo   Sy s t e m T E LK OMNIKA Indon esia n Journ a l o f  Electrical Eng i ne erin g.  201 2; 10(7): 158 2-1 587.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.