Human walking speed estimation based on a surveillance camera system for safety assessment in a robotic cell

The co-work of human and industrial robots in future manufacturing industries is predicted to be the promising mode of production, which can exploit the highest flexibility of the manufacturing system. A main problem involved in this human-robotic interaction scenario is the tracking of human locomotion. Inspired by the research project ROSETTA, an algorithm to estimate the human walking speed, based on a surveillance camera system, is proposed in this thesis. The core of the algorithm is an extended Kalman filter modified to be adaptable to the human detection and tracking (HDT) system developed by ROSETTA. The main functionality of the algorithm is, by integrating the kinematic model of human walking with the HDT system, to estimate the velocity (including the direction) of the tracked human. A piece-wise filtering with velocity threshold and an information fusion technique are innovated in this thesis to improve the algorithm. Off-line data was utilized to validate the algorithm.

La collaborazione di operatori umani e robot industriali nell'industria manifatturiera è una modalità di produzione promettente, che può sfruttare la più alta flessibilità del sistema manifatturiero. Un importante problema connesso a questo scenario di interazione uomo-robot è il riconoscimento e l'inseguimento della camminata delle persone. Basandosi sui risultati del progetto ROSETTA, in questa tesi si propone un algoritmo per stimare la velocità di un essere umano nell'atto di camminare, ripreso da un sistema di telecamere di sorveglianza. Il nucleo dell'algoritmo è un filtro di Kalman esteso modificato per adattarsi al sistema di rilevazione e inseguimento (HDT) sviluppato in ROSETTA. La principale funzionalità dell'algoritmo consiste, integrando il modello cinematico della camminata umana con il sistema HDT, nello stimare la velocità (inclusa la direzione) della persona inquadrata dalle telecamere. Nella tesi si propongono un filtro con soglia sulla velocità minima e una tecnica di fusione dell'informazione per migliorare l'algoritmo, validato offline con dati ottenuti dal sistema HDT.