Yıl 2019, Cilt 7 , Sayı 3, Sayfalar 473 - 480 2019-09-28

Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı
Data Transfer Platform Design for Kinect Platform for Kinect Applications

Erdal Erdal [1] , Atilla Ergüzen [2]


Son yıllarda yazılım, donanım ve algoritma konularında büyük gelişmeler meydana gelmiştir.  Teknolojide yaşanan bu gelişmeler sensör teknolojilerini de etkilemiştir. Başlangıçta bir oyun cihazı olarak piyasaya sürülen Kinect sensör gerek araştırmacılar gerek geliştiriciler tarafından büyük ilgiyle karşılanmıştır. Kinect sensör literatürde farklı alanlarda farklı amaçlar için kullanılmıştır. Kinect sensörden alınan tüm veriler Microsoft tarafından geliştirilen Yazılım Geliştirme Kiti (YGK) ile geliştiricilere iletilmektedir. Kinect sensörü sahne karmaşıklığına göre değişmek üzere normal durumlarda her saniyede 240 bin ile 270 bin nokta verisi üretmektedir. Bu çalışmanın amacı Kinect uygulamaları için veri transfer platformu tasarlanmasıdır. Geliştirilen platform istemci sunucu mimarisi üzerinde çalışmaktadır. Çevrimiçi ve çevrimdışı haberleşme durumlara uygun farklı senaryolar barındıran platform, aynı zamanda bir dizi filtreleme ve şifreleme algoritmalarını da sunmaktadır. Platformda 2D/3D görüntü ve nokta bulutu işleme için büyük ölçekli, açık kaynaklı bir proje olan Nokta Bulut Kütüphanesini (NBK) kullanılmıştır. İsteğe bağlı olarak VoxelGrid (VG) Filtre, Outlier Filtre, Histogram Tabanlı Koşullu Filtre, Octree-tabanlı Sıkıştırma ve PGP Şifreleme yöntemlerini de barındırmaktadır. Ayrıca Kinect uygulamalarına özel bir veri yapısı da geliştirilmiştir. Çevrimiçi haberleşme için WebRTC ara katman yazılımı kullanılmıştır. Tüm bu aşamalar sonucunda gereksiz veri noktaları temizlenmiş, sıkıştırılmış, güvenli hale getirilmiş ve geliştirilen veri yapısına uygun veri paketleri elde edilmiştir. Filtrelemeler sonucunda % 19.96 sıkıştırma oranı elde edilmiştir. İsteğe bağlı tasarım sayesinde uygulama veya istemci bazlı filtreleme sağlanmıştır. Filtrelemeler sonrasında uygulanan dosya sıkıştırma yaklaşımı ile % 10.38 oranında dosya sıkıştırma sonucu da elde edilmiştir. Sunulan platform araştırmacılar ve geliştiriciler tarafından kullanılan Kinect uygulamalarında performans sağlayacaktır.

In recent years, software, hardware, and algorithms have come to fruition. These developments in technology have also affected sensor technologies. The Kinect sensor, initially marketed as a gaming device, has been met with great interest by both researchers and developers. The Kinect sensor has been used in different areas in the literature for different purposes. All data from the Kinect sensor is transmitted to developers through the Software Development Kit ( SDK) developed by Microsoft. The Kinect sensor produces between 240 and 270 thousand points per second in normal conditions, depending on scene complexity. The purpose of this work is to design a data transfer platform for Kinect applications. The developed platform works on client server architecture. The platform, which has different scenarios for online and offline communication situations, also offers several filtering and encryption algorithms. The platform uses the Point Cloud Library (PCL), a large-scale open source project for 2D / 3D image and point cloud processing. VoxelGrid (VG) Filter, Outlier Filter, Histogram Based Conditional Filter, Octree-based Compression and PGP Encryption methods are also available on request. In addition, a special data structure has been developed for Kinect applications. WebRTC middleware software is used for online communication. Thanks to all these steps, unnecessary data points have been cleaned, compressed, secured and data packages suitable for the developed data structure have been obtained. Because of the filtering, a compression ratio of 19.96% has been obtained. Application-based or client-based filtering is provided through custom design. A file compression result of 10.38% has been obtained with the file compression approach applied after filtering. The presented platform will provide performance for Kinect applications used by researchers and developers.

  • [1] Z. Zhang, "Microsoft Kinect Sensor and Its Effect," IEEE Multimedia, vol. 19, no. 2, pp. 4-10, 2012.
  • [2] M. Gabel, R. Gilad-Bachrach, E. Renshaw, and A. Schuster, "Full body gait analysis with Kinect," Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, vol. 2012, pp. 1964-7, 2012.
  • [3] N. Kitsunezaki, E. Adachi, T. Masuda, and J. Mizusawa, "KINECT applications for the physical rehabilitation," pp. 294-299, 2013.
  • [4] B. Lange et al., "Interactive game-based rehabilitation using the Microsoft Kinect," pp. 171-172, 2012.
  • [5] T. Dutta, "Evaluation of the Kinect sensor for 3-D kinematic measurement in the workplace," Appl Ergon, vol. 43, no. 4, pp. 645-9, Jul 2012.
  • [6] I. P. T. Weerasinghe, J. Y. Ruwanpura, J. E. Boyd, and A. F. Habib, "Application of Microsoft Kinect Sensor for Tracking Construction Workers," pp. 858-867, 2012.
  • [7] Z. Zhang, M. Zhang, Y. Chang, E.-S. Aziz, S. K. Esche, and C. Chassapis, "Real-Time 3D Model Reconstruction and Interaction Using Kinect for a Game-Based Virtual Laboratory," p. V005T05A053, 2013.
  • [8] L. Cruz, D. Lucio, and L. Velho, "Kinect and RGBD Images: Challenges and Applications," pp. 36-49, 2012.
  • [9] H. Richards-Rissetto, J. von Schwerin, and G. Girardi, "Kinect and 3D GIS in archaeology," pp. 331-337, 2012.
  • [10] S. Izadi et al., "KinectFusion," p. 559, 2011.
  • [11] G. Du and P. Zhang, "Markerless human–robot interface for dual robot manipulators using Kinect sensor," Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol. 30, no. 2, pp. 150-159, 2014.
  • [12] S. Zolkiewski and D. Pioskowik, "Robot Control and Online Programming by Human Gestures Using a Kinect Motion Sensor," vol. 275, pp. 593-604, 2014.
  • [13] R. A. El-laithy, J. Huang, and M. Yeh, "Study on the use of Microsoft Kinect for robotics applications," pp. 1280-1288, 2012.
  • [14] M. Eiji, C. Meifen, M. Toshiyuki, and H. Hiroshi, "Human motion tracking of mobile robot with Kinect 3D sensor," presented at the 2012 Proceedings of SICE Annual Conference (SICE), Akita, Japan, 20-23 Aug. 2012,
  • [15] Z.-R. Tsai, "Robust Kinect-based guidance and positioning of a multidirectional robot by Log-ab recognition," Expert Systems with Applications, vol. 41, no. 4, pp. 1271-1282, 2014.
  • [16] B. Lau, C. Sprunk, and W. Burgard, "Efficient grid-based spatial representations for robot navigation in dynamic environments," Robotics and Autonomous Systems, vol. 61, no. 10, pp. 1116-1130, 2013.
  • [17] K. Berger, S. Meister, R. Nair, and D. Kondermann, "A State of the Art Report on Kinect Sensor Setups in Computer Vision," vol. 8200, pp. 257-272, 2013.
  • [18] L. Yang, L. Zhang, H. Dong, A. Alelaiwi, and A. E. Saddik, "Evaluating and Improving the Depth Accuracy of Kinect for Windows v2," IEEE Sensors Journal, vol. 15, no. 8, pp. 4275-4285, 2015.
  • [19] B. Galna, G. Barry, D. Jackson, D. Mhiripiri, P. Olivier, and L. Rochester, "Accuracy of the Microsoft Kinect sensor for measuring movement in people with Parkinson's disease," Gait Posture, vol. 39, no. 4, pp. 1062-8, Apr 2014.
  • [20] C. Raposo, J. P. Barreto, and U. Nunes, "Fast and Accurate Calibration of a Kinect Sensor," pp. 342-349, 2013.
  • [21] K. Khoshelham and S. O. Elberink, "Accuracy and resolution of Kinect depth data for indoor mapping applications," Sensors (Basel), vol. 12, no. 2, pp. 1437-54, 2012.
  • [22] H. Gonzalez-Jorge, B. Riveiro, E. Vazquez-Fernandez, J. Martínez-Sánchez, and P. Arias, "Metrological evaluation of Microsoft Kinect and Asus Xtion sensors," Measurement, vol. 46, no. 6, pp. 1800-1806, 2013.
  • [23] J. Kramer, N. Burrus, F. Echtler, H. C. Daniel, and M. Parker, Hacking the Kinect. Apress, 2012.
  • [24] L. Caruso, R. Russo, and S. Savino, "Microsoft Kinect V2 vision system in a manufacturing application," Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol. 48, pp. 174-181, 2017.
  • [25] R. B. Rusu and S. Cousins, "3D is here: Point Cloud Library (PCL)," pp. 1-4, 2011.
  • [26] E. Bertin, S. Cubaud, S. Tuffin, N. Crespi, and V. Beltran, "WebRTC, the day after: What's next for conversational services?," pp. 46-52, 2013.
  • [27] S. Loreto and S. P. Romano, "Real-Time Communications in the Web: Issues, Achievements, and Ongoing Standardization Efforts," IEEE Internet Computing, vol. 16, no. 5, pp. 68-73, 2012.
  • [28] J. Alan and B. Daniel, WebRTC: APIs and RTCWEB Protocols of the HTML5 Real-Time Web. Digital Codex LLC, 2014.
  • [29] C. Connolly, "Cumulative generation of octree models from range data," vol. 1, pp. 25-32, 1984.
  • [30] L. Kobbelt and M. Botsch, "A survey of point-based techniques in computer graphics," Computers & Graphics, vol. 28, no. 6, pp. 801-814, 2004.
  • [31] H. Tsaknakis and P. Papantoni-Kazakos, "Outlier resistant filtering and smoothing," Information and Computation, vol. 79, no. 2, pp. 163-192, 1988.
  • [32] Y. Wang and H.-Y. Feng, "Outlier detection for scanned point clouds using majority voting," Computer-Aided Design, vol. 62, pp. 31-43, 2015.
  • [33] T. Kaur and R. K. Sidhu, "Performance Evaluation of Fuzzy and Histogram Based Color Image Enhancement," Procedia Computer Science, vol. 58, pp. 470-477, 2015.
  • [34] V. Rajinikanth and M. S. Couceiro, "RGB Histogram Based Color Image Segmentation Using Firefly Algorithm," Procedia Computer Science, vol. 46, pp. 1449-1457, 2015.
  • [35] J. Navarrete, D. Viejo, and M. Cazorla, "Compression and registration of 3D point clouds using GMMs," Pattern Recognition Letters, vol. 110, pp. 8-15, 2018.
  • [36] V. Morell, S. Orts, M. Cazorla, and J. Garcia-Rodriguez, "Geometric 3D point cloud compression," Pattern Recognition Letters, vol. 50, pp. 55-62, 2014.
  • [37] H. Meyer, "Privacy better than ‘Pretty Good’," Computers & Security, vol. 16, no. 7, p. 620, 1997.
  • [38] B. Zajac, "Pretty good privacy," Computer Fraud & Security Bulletin, vol. 1994, no. 9, pp. 14-17, 1994.
  • [39] M. Becke, E. P. Rathgeb, S. Werner, I. Rungeler, M. Tuxen, and R. Stewart, "Data channel considerations for RTCWeb," IEEE Communications Magazine, vol. 51, no. 4, pp. 34-41, 2013.
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Yayımlanma Tarihi Eylül 2019
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0003-1174-1974
Yazar: Erdal Erdal (Sorumlu Yazar)
Kurum: KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0003-4562-2578
Yazar: Atilla Ergüzen
Kurum: KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 28 Eylül 2019

Bibtex @araştırma makalesi { apjes451125, journal = {Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi}, issn = {}, eissn = {2147-4575}, address = {}, publisher = {Akademik Platform}, year = {2019}, volume = {7}, pages = {473 - 480}, doi = {10.21541/apjes.451125}, title = {Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı}, key = {cite}, author = {Erdal, Erdal and Ergüzen, Atilla} }
APA Erdal, E , Ergüzen, A . (2019). Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı. Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi , 7 (3) , 473-480 . DOI: 10.21541/apjes.451125
MLA Erdal, E , Ergüzen, A . "Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı". Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi 7 (2019 ): 473-480 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/apjes/issue/44190/451125>
Chicago Erdal, E , Ergüzen, A . "Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı". Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi 7 (2019 ): 473-480
RIS TY - JOUR T1 - Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı AU - Erdal Erdal , Atilla Ergüzen Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.21541/apjes.451125 DO - 10.21541/apjes.451125 T2 - Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 473 EP - 480 VL - 7 IS - 3 SN - -2147-4575 M3 - doi: 10.21541/apjes.451125 UR - https://doi.org/10.21541/apjes.451125 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı %A Erdal Erdal , Atilla Ergüzen %T Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı %D 2019 %J Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi %P -2147-4575 %V 7 %N 3 %R doi: 10.21541/apjes.451125 %U 10.21541/apjes.451125
ISNAD Erdal, Erdal , Ergüzen, Atilla . "Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı". Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi 7 / 3 (Eylül 2019): 473-480 . https://doi.org/10.21541/apjes.451125
AMA Erdal E , Ergüzen A . Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı. APJES. 2019; 7(3): 473-480.
Vancouver Erdal E , Ergüzen A . Kinect Uygulamaları için Veri Transfer Platformu Tasarımı. Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi. 2019; 7(3): 480-473.