كاشف الحركة
كاشف الحركة هو جهاز كهربائي يستخدم مستشعرًا للكشف عن الحركة القريبة ( كشف الحركة ). غالبًا ما يتم دمج مثل هذا الجهاز كمكون لنظام يؤدي مهمة تلقائيًا أو ينبه المستخدم بالحركة في منطقة ما. إنها تشكل مكونًا حيويًا للأمن والتحكم الآلي في الإضاءة والتحكم في المنزل وكفاءة الطاقة وأنظمة مفيدة أخرى. يمكن تحقيق ذلك إما بالطرق الميكانيكية أو الإلكترونية . [1] عندما يتم ذلك بواسطة الكائنات الحية الطبيعية، يطلق عليه إدراك الحركة .
ملخص
يحتوي كاشف الحركة الإلكتروني النشط على مستشعر بصري أو ميكروويف أو صوتي، بالإضافة إلى جهاز إرسال. ومع ذلك، يحتوي الكاشف السلبي على مستشعر فقط ولا يستشعر سوى توقيع من الجسم المتحرك عبر الانبعاث أو الانعكاس. يتم تفسير التغييرات في المجال البصري أو الميكروويف أو الصوتي في قرب الجهاز بواسطة الإلكترونيات بناءً على إحدى التقنيات العديدة. يمكن لمعظم كاشفات الحركة منخفضة التكلفة اكتشاف الحركة على مسافات تبلغ حوالي 4.6 متر (15 قدمًا). الأنظمة المتخصصة أكثر تكلفة ولكنها إما تتمتع بحساسية متزايدة أو نطاقات أطول بكثير. يمكن لأنظمة اكتشاف الحركة التصويرية المقطعية تغطية مناطق أكبر بكثير لأن الموجات الراديوية التي تستشعرها تكون بترددات تخترق معظم الجدران والعوائق، ويمكن اكتشافها في مواقع متعددة.
لقد وجدت أجهزة كشف الحركة استخدامًا واسع النطاق في التطبيقات التجارية. أحد التطبيقات الشائعة هو تنشيط فتحات الأبواب الأوتوماتيكية في الشركات والمباني العامة. تُستخدم أجهزة كشف الحركة أيضًا على نطاق واسع بدلاً من مستشعر الإشغال الحقيقي في تنشيط أضواء الشوارع أو الأضواء الداخلية في الممرات، مثل الردهات والسلالم. في أنظمة الإضاءة الذكية هذه ، يتم الحفاظ على الطاقة من خلال تشغيل الأضواء فقط لمدة مؤقت، وبعدها من المفترض أن يغادر الشخص المنطقة. قد يكون كاشف الحركة من بين أجهزة استشعار إنذار السرقة المستخدم لتنبيه مالك المنزل أو خدمة الأمن عندما يكتشف حركة متسلل محتمل. قد يقوم هذا الكاشف أيضًا بتشغيل كاميرا أمنية لتسجيل الاقتحام المحتمل.
تُستخدم وحدات التحكم بالحركة أيضًا في وحدات تحكم ألعاب الفيديو كوحدات تحكم في الألعاب . كما يمكن للكاميرا أيضًا أن تسمح باستخدام حركات الجسم للتحكم، كما هو الحال في نظام Kinect .
تكنولوجيا الاستشعار
يمكن اكتشاف الحركة من خلال مراقبة التغييرات في:
- الضوء تحت الأحمر (أجهزة استشعار سلبية ونشطة)
- الضوء المرئي (أنظمة الفيديو والكاميرات)
- طاقة الترددات الراديوية (الرادار، [2] والميكروويف وكشف الحركة التصويرية المقطعية )
- الصوت (الميكروفونات وأجهزة الاستشعار الصوتية الأخرى)
- الطاقة الحركية ( أجهزة الاستشعار الكهربائية الاحتكاكية والزلزالية ومفتاح القصور الذاتي)
- المغناطيسية (أجهزة الاستشعار المغناطيسية، أجهزة قياس المغناطيسية)
- إشارات Wi-Fi ( استشعار Wi-Fi )
هناك عدة أنواع من اكتشاف الحركة تستخدم على نطاق واسع:
الأشعة تحت الحمراء السلبية (PIR)
أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء السلبية (PIR) حساسة لدرجة حرارة جلد الشخص من خلال إشعاع الجسم الأسود المنبعث عند أطوال موجية متوسطة للأشعة تحت الحمراء ، على النقيض من الأجسام الخلفية عند درجة حرارة الغرفة. لا يتم انبعاث أي طاقة من المستشعر، ومن هنا جاء اسم الأشعة تحت الحمراء السلبية . [3] وهذا يميزها عن العين الكهربائية على سبيل المثال (لا تعتبر عادةً كاشف حركة )، حيث يقاطع عبور شخص أو مركبة شعاعًا مرئيًا أو تحت الأحمر. يمكن لهذه الأجهزة اكتشاف الأشياء أو الأشخاص أو الحيوانات عن طريق التقاط الأشعة تحت الحمراء الخاصة بالشخص. [4]
ميكانيكي
تعتمد الأشكال الأساسية لكشف الحركة الميكانيكية على مفتاح أو مشغل. على سبيل المثال، تستخدم مفاتيح الآلة الكاتبة طريقة ميكانيكية لكشف الحركة، حيث يكون كل مفتاح بمثابة مفتاح إما متوقف أو مفتوح، وكل حرف يظهر هو نتيجة لحركة المفتاح.
ميكروويف
تكتشف هذه الأجهزة الحركة من خلال مبدأ رادار دوبلر ، وهي تشبه مسدس سرعة الرادار . يتم إصدار موجة مستمرة من إشعاع الميكروويف ، وتؤدي التحولات الطورية في الموجات الدقيقة المنعكسة بسبب حركة الجسم نحو (أو بعيدًا عن) المستقبل إلى إشارة غير متجانسة بتردد صوتي منخفض .
الموجات فوق الصوتية
يصدر محول الموجات فوق الصوتية موجة فوق صوتية (صوت بتردد أعلى مما تستطيع الأذن البشرية سماعه) ويتلقى انعكاسات من الأشياء القريبة. [5] تمامًا كما هو الحال في رادار دوبلر ، يشير الكشف المتغاير للحقل المستقبل إلى الحركة. يكون تحول دوبلر المكتشف أيضًا عند ترددات صوتية منخفضة (لسرعات المشي) نظرًا لأن الطول الموجي بالموجات فوق الصوتية الذي يبلغ حوالي سنتيمتر واحد يشبه الأطوال الموجية المستخدمة في أجهزة كشف الحركة بالميكروويف. أحد العيوب المحتملة لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هو أن المستشعر يمكن أن يكون حساسًا للحركة في المناطق التي تكون فيها التغطية غير مرغوب فيها، على سبيل المثال، بسبب انعكاسات الموجات الصوتية حول الزوايا. [6] قد تكون هذه التغطية الممتدة مرغوبة للتحكم في الإضاءة، حيث يكون الهدف هو اكتشاف أي إشغال في منطقة ما، ولكن لفتح باب أوتوماتيكي، على سبيل المثال، يكون المستشعر الانتقائي لحركة المرور في المسار المؤدي إلى الباب متفوقًا.
كاشف الحركة التصويري المقطعي
تستشعر هذه الأنظمة الاضطرابات التي تطرأ على الموجات الراديوية أثناء انتقالها من عقدة إلى عقدة في شبكة شبكية. ولديها القدرة على الكشف عن مناطق واسعة بشكل كامل لأنها تستطيع الاستشعار عبر الجدران والعوائق الأخرى. وقد تستخدم أنظمة الكشف عن الحركة بالتصوير المقطعي بالترددات الراديوية أجهزة مخصصة أو أجهزة أخرى قادرة على الاتصال اللاسلكي أو مزيج من الاثنين. ويمكن للأجهزة الأخرى القادرة على الاتصال اللاسلكي أن تعمل كعقد على الشبكة بعد تلقي تحديث للبرنامج. [7]
برنامج كاميرا الفيديو
مع انتشار الكاميرات الرقمية منخفضة التكلفة القادرة على تصوير الفيديو، فمن الممكن استخدام خرج هذه الكاميرا للكشف عن الحركة في مجال رؤيتها باستخدام البرامج . [8] [9] هذا الحل جذاب بشكل خاص عندما يكون القصد هو تسجيل الفيديو الناتج عن اكتشاف الحركة، حيث لا توجد حاجة إلى أجهزة بخلاف الكاميرا والكمبيوتر. نظرًا لأن المجال المرصود قد يكون مضاءً بشكل طبيعي، فقد يُعتبر هذا تقنية سلبية أخرى . ومع ذلك، يمكن استخدامه أيضًا مع الإضاءة القريبة من الأشعة تحت الحمراء للكشف عن الحركة في الظلام ، أي مع الإضاءة عند طول موجي لا يمكن للعين البشرية اكتشافه.
هناك حاجة إلى خوارزميات أكثر تعقيدًا لاكتشاف الحركة عندما تقوم الكاميرا نفسها بالتصوير البانورامي ، أو عندما يتعين اكتشاف حركة كائن معين في حقل يحتوي على حركة أخرى غير ذات صلة - على سبيل المثال، لوحة محاطة بالزوار في معرض فني . باستخدام كاميرا التصوير البانورامي، يتم استخدام النماذج القائمة على التدفق البصري للتمييز بين الحركة الخلفية الظاهرة الناجمة عن حركة الكاميرا وحركة الكائنات المتحركة بشكل مستقل. [10]
كاشف الإيماءات
يمكن أن تدعم أجهزة الكشف الضوئية وعناصر الإضاءة بالأشعة تحت الحمراء الشاشات الرقمية للكشف عن حركات اليد والإيماءات بمساعدة خوارزميات التعلم الآلي. [11]
أجهزة كشف الحركة ذات التقنية المزدوجة
تستخدم العديد من أجهزة الكشف عن الحركة الحديثة مجموعات من التقنيات المختلفة. وفي حين أن الجمع بين تقنيات الاستشعار المتعددة في جهاز كشف واحد يمكن أن يساعد في تقليل التشغيل الخاطئ، فإنه يفعل ذلك على حساب انخفاض احتمالات الكشف وزيادة الضعف. [ بحاجة لمصدر ] على سبيل المثال، تجمع العديد من أجهزة الاستشعار ذات التقنية المزدوجة بين مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبية ومستشعر الميكروويف في وحدة واحدة. لكي يتم اكتشاف الحركة، يجب أن ينطلق كلا المستشعرين معًا. [ بحاجة لمصدر ] يقلل هذا من احتمالية حدوث إنذار كاذب لأن تغيرات الحرارة والضوء قد تؤدي إلى تشغيل الأشعة تحت الحمراء السلبية (الأشعة تحت الحمراء) ولكن ليس الميكروويف، أو قد تؤدي أغصان الأشجار المتحركة إلى تشغيل الميكروويف ولكن ليس الأشعة تحت الحمراء السلبية. ومع ذلك، إذا كان المتسلل قادرًا على خداع الأشعة تحت الحمراء السلبية أو الميكروويف، فلن يكتشفه المستشعر. [ بحاجة لمصدر ]
في كثير من الأحيان، يتم إقران تقنية PIR بنموذج آخر لزيادة الدقة وتقليل استخدام الطاقة. [ بحاجة لمصدر ] تستهلك تقنية PIR طاقة أقل من الكشف عن الموجات الدقيقة الانبعاثية، ويتم معايرة العديد من المستشعرات بحيث عندما يتم تشغيل مستشعر PIR، فإنه يقوم بتنشيط مستشعر الموجات الدقيقة. [ بحاجة لمصدر ] [ بحاجة لمصدر ] إذا التقط الأخير أيضًا متسللًا، فسيتم تشغيل الإنذار.
انظر أيضا
- مفتاح الشفق
- كاشف الحرارة
- التقاط الحركة
- وحدة تحكم الحركة لوحدات تحكم ألعاب الفيديو
- إلتقاط (تكنولوجيا الموسيقى)
- مستشعر القرب
- كاميرا عن بعد
- كاشف الدخان
مراجع
- ^ "كشف الحركة" . تم الاسترجاع في 26 يناير 2015 .
- ^ أمين، موينيس (2017-09-14). رادار للمراقبة الداخلية: الكشف والتصنيف والتقييم. CRC Press. ISBN 978-1-4987-8200-5.
- ^ دمج أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية والأشعة تحت الحمراء السلبية لتكنولوجيا مزدوجة لأجهزة استشعار اكتشاف المستخدم
- ^ "لماذا تتفاعل أجهزة استشعار الحركة مع الحيوانات وكيفية تجنب ذلك | مدونة Ajax Systems". Ajax Systems . تم الاسترجاع في 2020-02-03 .
- ^ "ما هو جهاز كشف الحركة بالموجات فوق الصوتية؟ (مع صورة)". Wisegeek.com. 2016-01-19 . تم الاسترجاع في 2016-01-27 .
- ^ "مقارنة بين تقنيات أجهزة استشعار الحركة". ecosirius.com . تم الاسترجاع في 19 يوليو 2014 .
- ^ "XANDEM – استشعار الأشخاص باستخدام الشبكات اللاسلكية" . تم الاسترجاع في 2020-12-14 .
- ^ كشف حركة الفيديو (VMD) محفوظ في 2011-10-23 على موقع Wayback Machine
- ^ آليات الحركة البصرية
- ^ Bewley, A., Guizilini, V., Ramos, F., & Upcroft, B. (2014). Online Self-Supervised Multi-Instance Segmentation of Dynamic Objects. In International Conference on Robotics and Automation (pp. 1296–1303). هونج كونج، الصين: معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. doi :10.1109/ICRA.2014.6907020
- ^ تشو، يونغجون (2014). "براءة اختراع أمريكية: جهاز إلكتروني يحتوي على وظيفة اللمس عن قرب وطريقة التحكم فيه".
روابط خارجية
- كشف الحركة العلائقية
- www.cs.rochester.edu/~nelson/research
- خوارزميات اكتشاف الحركة في معالجة الصور
- البحث في مجال اكتشاف الحركة والتعرف عليها
- شرح الكشف عن الحضور والغياب
- فيديو تنفيذ خوارزمية عينة كشف الحركة
