Programska izvedba agenta koordinatora

Uvod

• razina početnih mjerenja koja se dobivaju od promatrača i spremaju u referentnom k.s. svijeta (O,K,L,M),
• razina pojedinačnih trajektorija, dobivenih grupiranjem mjerenja pojedinih promatrača tokom vremena,
• razina objekata koji se dobivaju grupiranjem pojedinačnih trajektorija na principu prostorne bliskosti i sličnosti oblika,
• razina trajektorija složenih objekata.

• program mora raditi sa proizvoljnim brojem promatrača koji međusobno nisu sinkronizirani i mogu imati različite učestalosti slanja mjerenja;
• program mora biti robustan na eventualne kvarove promatrača;
• tokom postupka prijave pojedinačnih promatrača, program mora saznati sljedeće podatke o promatraču:
  1. položaj promatrača u k.s. svijeta,
  2. razliku u vremenu između vlastitog sata i sata promatrača;
• za svakog od promatrača, program tijekom rada treba ispravno interpretirati sljedeće poruke:
  1. promjena smjera gledanja kamere promatrača,
  2. listu detektiranih objekata;
• prikaz scene se kontinuirano obnavlja grupiranjem mjerenja u pojedinačne trajektorije, te njihovim udruživanjem u složene objekte i trajektorije složenih objekata;
• program koordinira promatračima slanjem poruka usmjeri, prati, miruj i traži, koje su opisane u prethodnom odjeljku;
• koordinacijske poruke trebaju biti asinkrone, kako koordinacija ne bi čekala u slučaju sporog odgovora promatrača.

Arhitektura

Kod ostalih procedura, stanje nije tako čisto, jer se, tijekom normalnog izvođenja programa, događa da neobrađenih ulaznih podataka na ploči ima češće nego što procedure ima smisla pokretati. Tako kad se na ploču upiše novo mjerenje nema smisla odmah pokušati udružiti dotičnu trajektoriju sa ostalim trajektorijama, jer je to dosta složena operacija, a konfliktne situacije u kojima je potrebno vršiti korekciju udruživanja trajektorija se ne događaju baš svake sekunde.
Procedura za udruživanje bi se mogla pokrenuti tek kada oblici udruženih trajektorija postanu dovoljno različiti, ali obavljanje svih relevantnih testova bi trajalo gotovo kao i izvršavanje same procedure pa to ne bi bio veliki dobitak. Općenito, aktivacijski preduvjeti u blackboard sustavu moraju biti jednostavniji od složenosti odgovarajućih procedura, jer bi se inače moglo dogoditi da sustav većinu vremena bezuspješno testira preduvjete procedura koje se rjeđe aktiviraju. Jedan način za rješavanje tog problema je odustati od složenih preduvjeta na način da se problematične procedure aktiviraju u fiksnim vemenskim intervalima. U konkretnom slučaju, procedure za udruživanje pojedinačnih trajektorija i održavanje trajektorija složenih objekata se sljedno pozivaju svakih pola sekunde, dok se koordinacija promatrača obavlja svakih 5 sekundi - tablica 1.

Tablica 1: Uvjeti aktiviranja procedura (izvora znanja)

#	naziv procedure	preduvjet aktivacije
1	pribavljanje poruka	pribavljena poruka
2	grupiranje mjerenja	pribavljena mjerna poruka
3	udruživanje trajektorija u složene objekte	svakih 0.3 s
4	održavanje trajektorija složenih objekata	uvijek nakon procedure #3
5	koordinacija promatrača	svakih 5 s

Udruživanje pojedinačnih trajektorija

Postupak udruživanja trajektorija je sličan postupku grupiranja jer se obavlja prema principima prostorne bliskosti i sličnosti oblika. Nažalost, zbog specifičnosti problema, udruživanje nije prikladno obavljati općenitim metodama grupiranja, prvenstveno zbog toga što je moguće udružiti samo trajektorije različitih promatrača

Prvi korak u algoritmu udruživanja je računanje matrice D[i,j], koja za svaki par pojedinačnih trajektorija (i,j) sadrži procjenu njihove međusobne udaljenosti. Sadržaj matrice D[i,j] se računa prema sljedećem postupku:

• ako trajektorije i i j pripadaju istom promatraču, D[i,j]:=∞;
• inače,
  1. pronalazi se zajednički vremenski interval (t₀,t_N), kao presjek područja definicija trajektorija (na slici, t₀=-0.80 s, t_N=-0.13 s);
  2. određuju se trenutci t_i=i*(t2-t1)/(N), i=1,2,..., N-1, koji početni interval dijele na N-1 jednakih dijelova (na slici, N=5);
  3. za obje trajektorije A i B, interpoliraju se položaji P_Ai, P_Bi, koji odgovaraju vremenima t_i, i=0,1,2,...,N (na slici su ti položaji označeni križićima);
  4. za skup vektora udaljenosti odgovarajućih interpoliranih položaja d_i= P_Ai- P_Bi, i=0,1,2,...,N, pronalazi se srednja vrijednost μ_d i standardna devijacija σ_d;
  5. konačno, D[i,j] se računa kao funkcija μ_d i σ_d po formuli D=√ ||μ_d||²+ ||σ_d||²

slika 4.

Nakon određivanja matrice udaljenosti, pojedinačne trajektorije se udružuju prema sljedećem ``pohlepnom'' algoritmu:

  zauvijek{
    nađi(i,j):D[i,j]→min;
    ako (D[i,j]>prag){
      kraj;
    }
    udruži_trajektorije(i,j)
    ∀(trajektorija k): isti_promatrač(i,k){
      D[k,j]=D[j,k]=∞
    }
    ∀(trajektorija l): isti_promatrač(j,l){
      D[i,l]=D[l,i]=∞
    }
  }

Strategija koordinacije

U predloženoj izvedbi, u svakom pozivu procedura razmatra mogućnost boljeg praćenja stanja u sceni, slanjem upute točno jednom promatraču. Pri tome, uputa može biti pomak smjera gledanja bilo kojeg od promatrača ili prema nekom objektu ili pretraživanje scene sistematskim mijenjanjem smjera gledanja. Ako sa N_O označimo trenutni broj složenih objekata, tada za svakog promatrača ima N_O+1 različitih odredišta. Neka odredišta od 0 do N_O-1 označavaju odgovarajuće objekte, a odredište N_O neka označava pretraživanje. Sveukupan broj mogućih uputa u svakom pozivu procedure tako iznosi N_P*(N_O+1), gdje je N_P broj promatrača, a svaka uputa se može izraziti kao uređen par (promatrač, odredište).

Za analizu ponašanja procedure, potrebno je definirati nekoliko pojmova:

slabo praćen objekt

objekt kojeg prati samo jedan promatrač

vezan promatrač

promatrač koji prati barem jedan slabo praćen objekt

važan promatrač

promatrač koji prati barem jedan objekt kojeg prate ukupno dva promatrača

slobodan promatrač

promatrač koji nije ni važan ni vezan;

besposlen promatrač

promatrač koji ne prati niti jedan objekt.

• najveći odredišni prioritet imaju slabo praćeni objekti; tek ako takvih nema, upućuje se eventualni slobodni promatrač na pretraživanje scene;
• među promatračima, najveći prioritet imaju besposleni promatrači, zatim promatrači koji nisu ni vezani ni važni i konačno važni promatrači;
• pomicanje važnih promatrača se uzima u obzir samo prema slabo praćenim objektima;
• vezani promatrači se ne razmatraju ni pod kojim uvjetima.

Eksperimentalni rezultati