아두이노와 서보로 구현하는 정밀 객체 추적 감시 시스템

프로젝트 개요

컴퓨터 비전 분야에서 객체 추적은 움직이는 관심 객체를 감지하고, 프레임 간 궤적을 추적하며, 행동 패턴을 분석하는 3단계로 구성됩니다. 본 프로젝트는 CCTV 카메라 영상에서 얼굴/객체를 실시간 검출하고, 팬-틸트 서보 구동 로봇 팔(레이저 마운트)로 대상을 물리적으로 추적하는 감시 시스템을 구현합니다. 처리(Processing) 환경에서 OpenCV 라이브러리를 활용해 얼굴 검출(하르 캐스케이드) 및 마우스 드래그 수동 제어 두 가지 모드를 제공합니다.

활용 분야

• 자동 감시: 의심스러운 활동/이상 이벤트 실시간 모니터링
• 모션 기반 인식: 보행 패턴 기반 인물 식별, 자동 객체 검출
• 비디오 인덱싱: 멀티미디어 DB 자동 주석 및 검색
• 인간-컴퓨터 상호작용: 제스처 인식, 시선 추적 입력
• 교통 모니터링: 실시간 교통 통계 수집 및 흐름 제어
• 차량 내비게이션: 비디오 기반 경로 계획 및 장애물 회피

하드웨어 구성

소프트웨어 아키텍처

PC (Processing + OpenCV) → 시리얼(9600 bps) → 아두이노 → 서보 PWM 제어

• Processing 스케치: 비디오 캡처, OpenCV 얼굴 검출, 마우스 좌표 읽기, 팬/틸트 각도 계산(0~180°), 시리얼 전송 프로토콜(팬, 틸트, 255 종료 바이트)
• 아두이노 스케치: 시리얼 수신 파싱, 서보 라이브러리로 각도 적용

소스 코드

1. 마우스 드래그 수동 제어 모드 (Processing)

// mouse_drag_final_arduino_working_code.pde
import processing.serial.*;
import processing.video.*;
import java.awt.*;
import gab.opencv.*;

Capture video;
OpenCV opencv;
Serial Com7;
int pan, tilt;
int[] inBytes = new int[3];

void setup() {
  size(500,500);
  String portName = Serial.list()[0];
  Com7 = new Serial(this, portName, 9600);
  video = new Capture(this, 320, 240);
  opencv = new OpenCV(this, 320, 240);
  opencv.loadCascade(OpenCV.CASCADE_FRONTALFACE);
  video.start();
  background(0); ellipse(width/2, height/2, 10, 10);
}

void draw() {
  scale(2);
  opencv.loadImage(video);
  noFill(); stroke(0,255,0); strokeWeight(3);
  image(video, 0, 0);
  Rectangle[] faces = opencv.detect();
  for (int i=0; i

// facetracking_processing_final_code.pde
// ... setup 동일 ...
void draw() {
  scale(2);
  opencv.loadImage(video);
  image(video, 0, 0);
  Rectangle[] faces = opencv.detect();
  for (int i=0; i

// mouse_drag_final_arduino_working_code.ino
#include 
byte inBytes[3];
Servo panservo, tiltservo;
int panangle = 90, tiltangle = 90;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  panservo.attach(9);
  tiltservo.attach(11);
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    inBytes[0] = inBytes[1];
    inBytes[1] = inBytes[2];
    inBytes[2] = Serial.read();
    if (inBytes[2] == 255) {  // 프레임 종료 바이트
      Serial.write(inBytes, 3); // 에코 백
      panangle = inBytes[0];
      tiltangle = inBytes[1];
      panservo.write(panangle);
      tiltservo.write(tiltangle);
    }
  }
}