Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Mini Drone ile Demiryollarında Engel ve Kurp Algılaması için Görüntü İşlemede Doğrusal Hough Dönüşümü Yaklaşımı

Yıl 2025, Sayı: 22, 147 - 158, 31.07.2025
https://doi.org/10.47072/demiryolu.1731563

Öz

Bu çalışma, demiryolları üzerinde uçarak görüntü alan mini drone'lar için Hough dönüşümüne dayalı bir engel ve kurp algılama sistemi tanıtmaktadır. Drone’lar daha önce, demiryolu altyapısını izlemek ve ray boyunca olası bir arızayı tespit etmek için kullanılmıştır. Diğer taraftan, yapay zeka raylı sistemlerde hem engel hem de ray kusurlarını tespit amacıyla kullanılmıştır. Bu teknolojiler henüz geliştirmeye açıktır. Bu sebeple, güvenirlilik açısından, ve destek veya yedek sistem olarak insanlarca geliştirilmiş, görüntü işlemeye dayalı engel tanıma algoritmalarının geliştirilmesi önemini korumaktadır. Çalışma, rayların ufuk noktası sinüzoidi boyunca Hough dönüşümünün kesitinin izlenerek ray üzerindeki engellerin tespit edilmesini önermektedir. Bu sayede, iki boyutlu Hough dönüşüm bilgisi, Hough tepelerinin tamamının aynı anda gözlemlenebileceği tek boyutlu bir bilgiye indirgenmiş olur. Bu yaklaşım, mini drone’lar için daha az karmaşık bir algoritma ortaya koyacaktır. Yine, kurp algılaması için görüntü daha küçük yatay parçalara ayrılarak yine Hough tepelerinin hareketleri incelenmektedir. Önerilen çözümün performansını test etmek amacıyla, drone’ların demiryolu üzerinde uçarken video kaydı yaptığı gerçek senaryoların simüle edildiği demiryolu animasyon videoları oluşturulmuştur. Yapılan testlerde, önerilen çözümün raylar üzerindeki engellerin tespitinde başarılı olduğu gösterilmiştir.

Kaynakça

  • [1] European Union Agency for Railways, Railway Safety Performance in the European Union, (2016), Available: https://erail.era.europa.eu/documents/SPR.pdf
  • [2] Punekar, N. S., & Raut, A. A., "Improving Railway Safety with Obstacle Detection and Tracking System using GPS-GSM Model", International Journal of Science & Engineering Research, vol. 4, no.8, pp. 288-292, 2013.
  • [3] Ruder, M., Mohler, N., & Ahmed, F. (2003). "An obstacle detection system for automated trains", In IEEE Intelligent Vehicles Symposium, pp. 180-185, 2003
  • [4] Ukai, M., Nassu, B., T., Nagamine, N., Watanabe, M., Inaba, T., "Obstacle Detection on Railway Track by Fusing Radar and Image Sensor", in World congress on railway research. 2008.
  • [5] Weichselbaum, J., Zinner, C., Gebauer, O., & Pree, W., "Accurate 3D-vision-based obstacle detection for an autonomous train", Computers in Industry, vol. 64, no. 9, pp. 1209-1220, 2013.
  • [6] Rodriguez, L. F., Uribe, J. A., Bonilla, J. V., "Obstacle detection over rails using hough transform". Image, Signal Processing, Artificial Vision Sympos., pp. 317-322, 2012.
  • [7] Flammini, F., Pragliola, C., & Smarra, G. "Railway infrastructure monitoring by drones". in International Conference on ESARS-ITEC , November, 2016.
  • [8] Yan, F., Gu, Y., & Sun, Y. (2025). "Deep Learning-Based Train Obstacle Detection Technology: Application and Testing in Metros", Electronics, 2079-9292, vol. 14 no. 7.
  • [9] Chen, C., et al. (2025). "Real-Time Railway Obstacle Detection Based on Multitask Perception Learning", IEEE Trans. on Intelligent Transportation Systems, vol. 25, no. 5, pp. 7142 - 7155.
  • [10] Kırat, S. S., & Aydın, İ. (2023). "Açıklanabilir yapay zekâ tabanlı denetimsiz öğrenme ile ray kusur tespiti". Demiryolu Mühendisliği, vol. 18, pp. 1-13.
  • [11] Illingworth, J., & Kittler, J., "A survey of the Hough transform", Computer vision, graphics, and image processing, vol. 44, no.1, pp. 87-116, 1988
  • [12] Saleh, B. "Introduction to subsurface imaging". Cambridge University Press. New York, 2011.
  • [13] Chen, X., Jia, R., Ren, H., & Zhang, Y., "A new vanishing point detection algorithm based on Hough transform", Conference on Computational Science and Optimization (CSO), 2010, pp. 440-443.
  • [14] Papusha, I., & Ho, M. (2010), Hough Transform for Directional Orientation, Online resource, Available: http://www.ivanpapusha.com/pdf/hough_directional.pdf

Railway Obstacle and Curve Detection via Straight Line Hough Transform for Image Processing by Mini Drones

Yıl 2025, Sayı: 22, 147 - 158, 31.07.2025
https://doi.org/10.47072/demiryolu.1731563

Öz

This study introduces an obstacle and curve detection system based on the Hough Transform, specifically designed for small drones that capture imagery while flying over railway tracks. Drones have previously been utilized for monitoring railway infrastructure and detecting potential faults along the track. On the other hand, artificial intelligence has been applied in railway systems for detecting both obstacles and rail defects. However, these technologies are still open to development. Therefore, to enhance reliability and provide a supportive or redundant mechanism, it remains important to develop obstacle detection algorithms based on image processing, independently of AI-based systems. The proposed approach suggests monitoring the section of the Hough transform along the sinusoid of the track’s vanishing point to detect of obstacles located on the rails. By this way, the two-dimensional Hough transform information is reduced to a one-dimensional representation, in which all Hough peaks can be observed simultaneously. This reduction leads to a less complex algorithm suitable for implementation on small drones. For curve detection, the image is divided into smaller horizontal segments, and the movement of Hough peaks is analyzed accordingly. To evaluate the performance of the proposed solution, railway animation videos simulating real scenarios where drones record video while flying over tracks have been generated. Test results demonstrate that the proposed method effectively detects obstacles on the railway tracks.

Kaynakça

  • [1] European Union Agency for Railways, Railway Safety Performance in the European Union, (2016), Available: https://erail.era.europa.eu/documents/SPR.pdf
  • [2] Punekar, N. S., & Raut, A. A., "Improving Railway Safety with Obstacle Detection and Tracking System using GPS-GSM Model", International Journal of Science & Engineering Research, vol. 4, no.8, pp. 288-292, 2013.
  • [3] Ruder, M., Mohler, N., & Ahmed, F. (2003). "An obstacle detection system for automated trains", In IEEE Intelligent Vehicles Symposium, pp. 180-185, 2003
  • [4] Ukai, M., Nassu, B., T., Nagamine, N., Watanabe, M., Inaba, T., "Obstacle Detection on Railway Track by Fusing Radar and Image Sensor", in World congress on railway research. 2008.
  • [5] Weichselbaum, J., Zinner, C., Gebauer, O., & Pree, W., "Accurate 3D-vision-based obstacle detection for an autonomous train", Computers in Industry, vol. 64, no. 9, pp. 1209-1220, 2013.
  • [6] Rodriguez, L. F., Uribe, J. A., Bonilla, J. V., "Obstacle detection over rails using hough transform". Image, Signal Processing, Artificial Vision Sympos., pp. 317-322, 2012.
  • [7] Flammini, F., Pragliola, C., & Smarra, G. "Railway infrastructure monitoring by drones". in International Conference on ESARS-ITEC , November, 2016.
  • [8] Yan, F., Gu, Y., & Sun, Y. (2025). "Deep Learning-Based Train Obstacle Detection Technology: Application and Testing in Metros", Electronics, 2079-9292, vol. 14 no. 7.
  • [9] Chen, C., et al. (2025). "Real-Time Railway Obstacle Detection Based on Multitask Perception Learning", IEEE Trans. on Intelligent Transportation Systems, vol. 25, no. 5, pp. 7142 - 7155.
  • [10] Kırat, S. S., & Aydın, İ. (2023). "Açıklanabilir yapay zekâ tabanlı denetimsiz öğrenme ile ray kusur tespiti". Demiryolu Mühendisliği, vol. 18, pp. 1-13.
  • [11] Illingworth, J., & Kittler, J., "A survey of the Hough transform", Computer vision, graphics, and image processing, vol. 44, no.1, pp. 87-116, 1988
  • [12] Saleh, B. "Introduction to subsurface imaging". Cambridge University Press. New York, 2011.
  • [13] Chen, X., Jia, R., Ren, H., & Zhang, Y., "A new vanishing point detection algorithm based on Hough transform", Conference on Computational Science and Optimization (CSO), 2010, pp. 440-443.
  • [14] Papusha, I., & Ho, M. (2010), Hough Transform for Directional Orientation, Online resource, Available: http://www.ivanpapusha.com/pdf/hough_directional.pdf
Toplam 14 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Sinyal İşleme
Bölüm Bilimsel Yayınlar (Hakemli Araştırma ve Derleme Makaleler)
Yazarlar

Seçkin Uluskan 0000-0002-1527-9302

Yayımlanma Tarihi 31 Temmuz 2025
Gönderilme Tarihi 1 Temmuz 2025
Kabul Tarihi 17 Temmuz 2025
Yayımlandığı Sayı Yıl 2025 Sayı: 22

Kaynak Göster

IEEE S. Uluskan, “Mini Drone ile Demiryollarında Engel ve Kurp Algılaması için Görüntü İşlemede Doğrusal Hough Dönüşümü Yaklaşımı”, Demiryolu Mühendisliği, sy. 22, ss. 147–158, Temmuz 2025, doi: 10.47072/demiryolu.1731563.