УДК 004

МЕТОДЫ РАСПОЗНАВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА

Волокитина Татьяна Сергеевна
Юго-Западный государственный университет

Аннотация
Статья посвящена описанию современных методов распознавания динамических объектов с помощью alwaysAI, проведен анализ актуальности метода обработки и распознавания методических объектов, описаны возможности alwaysAI для изучения технологий машинного обучения и нейронных сетей. Автор предоставляет теоретическую справку и анализ стандартов, необходимых для распознавания объектов. Также приведены расчеты для успешного распознавания. В данной работе используется файл GitHub для примера работы нейросети с целью распознавания объектов на видео.

Ключевые слова: , , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Волокитина Т.С. Методы распознавания динамических объектов с использованием искусственного интеллекта // Современные научные исследования и инновации. 2021. № 4 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2021/04/95114 (дата обращения: 24.11.2021).

В современном мире, нейросети применяют повсеместно для нахождения логики и предсказывания, в результате анализа данных, поступивших в сеть. На протяжении многих лет, поднимался вопрос о распознавании объектов, а именно о методах классификации объекта в определенно взятый класс. С целью обеспечения безопасности, интерес человечества к технологиям обработки видеоизображения в режиме реального времени растет. Что и можно считать определенным толчком к практическоиму применению данных методов с целью обеспечения безопасности.

В данный момент, наиболее распространенными являются следующие методы:

  • метод, основанный на классификации по сходству с эталонами, называемый корреляционным;
  • методы детерминированного и статистического подхода, которые называются признаковыми или синтаксическими.

Рассмотрим каждый метод подробнее. Корреляционный метод работает по следующему алгоритму: входное пространство зрения сканируется полным перебором. Достоинством данного метода является помехоустойчивость. А главным недостатком можно считать сложность в реализации. Применяется данный метод в современных системах слежения и навигации.

Синтаксический и признаковый метод работает на основе выбранных признаков, притом признаки одного класса не должны существенно различаться, в то время как необходимо, чтобы признаки разных классов различались радикально. Главным преимуществом является простота в разработке. А главным недостатком можно назвать сложность обработки признаков для классификации объектов.

Главной задачей распознавания динамического объекта, который движется по произвольной траектории, является прогнозирование параметров траектории и восстановление изображения. При реализации методов классификации образов принято рассматривать физическую модель восприятия изображений. Нужно учитывать, что при наблюдении двух объектов с угловым расстоянием α, которое меньше одной угловой минуты, имеет тенденцию сливаться в один объект. Это нам позволит определить оптимальный размер объекта для успешной классификации.

Например, используя метод ключевых точек, мы получим формулу:

где minl – минимальное расстояние между самыми ближайшими точками;

L – расстояние до объекта;

tgα – тангенс углового расстояния.

В данной формуле tgα будет рассчитываться следующим образом:

В данной работе был рассмотрен пример использования alwaysAI для машинного обучения. Для его реализации будем использовать GitHub файл с нейросетью для классификации динамичных объектов для автономного вождения. Сначала необходимо подготовить видеозапись для классификации, будем классифицировать движущиеся и статические объекты на улице. Однако в этом случае нам нужна гораздо более подробные сведения о точном местонахождении пешеходов и велосипедистов при обнаружении объектов, поэтому мы будем использовать метод семантической сегментацией, в которой классификация выполняется попиксельно, а не с помощью рамок.

Удаление пешеходов и велосипедистов из видео

В этой работе будет использоваться модель компьютерного зрения enet для сегментации пешеходов и велосипедистов в каждом кадре видео, а затем классифицировать и выводить результаты для дальнейших действий в зависимости от местоположения пешеходов и велосипедистов. Чтобы упростить работу, мы использовать детекторы для редактирования выходного видео, удаляя пешеходов и велосипедистов из видео.

Сначала необходимо выбрать видео и поместить его в каталог приложения. Сделать это можно с помощью данного фрагмента кода:

Листинг 1 – фрагмент кода программы

Затем мы можем запустить приложение из GitHub, чтобы проанализировать, насколько хорошо оно классифицирует пешеходов и велосипедистов. После запуска приложения и запуска видео получим следующее (рисунок 1):

Рисунок 1 – Пример работы

Как можно заметить, модель enet успешно обнаруживает некоторую часть людей, но, все еще неправильно определяет оставшуюся часть людей и классифицирует велосипеды как мотоциклы, поэтому нам нужно будет предпринять дополнительные шаги, чтобы исправить эту проблему.

Рассмотрим лейблы для модели, нас интересуют ярлыки «Человек», «Водитель» и «Велосипед». Ниже замаскируем только пешеходов и велосипедистов.

def main ():

label_to_mask = ['Person', 'Rider', 'Bicycle']

print (“Labels to mask:n{}n”.format(labels_to_mask))

Листинг 2 – Маскировка классов

Видим, что классификация проходит успешнее (рисунок 2).

Рисунок 2 – Пример классификации после маскировки

Чтобы более четко видеть изображение и маску, мы можем разделить их, чтобы мы могли видеть их отдельно вместо того, чтобы видеть маску, наложенную на изображение видеоряда. Для этого мы просто объединим кадр и маску и отправим объединенные изображения как одно изображение в Streamer. Выглядеть это будет следующим образом:

mask = semantic_segmentation.build_image_mask(filtered_class_map)
combined = np.concatenate((frame, mask), axis=0)

      streamer.send_data(combined, text)

Листинг 3 – Объединение видеоряда и меток

Выглядеть это будет следующим образом (рисунок 3):

Рисунок 3 – Объединение меток и изображения

Так как происходит пакетная обработка видео, на самом деле нет необходимости отображать все на экране. Мы можем обработать каждый кадр отдельно и выводить новый видеофайл на Streamer. Для сохранения видеоклипа воспользуемся классом VideoWriter. Также есть необходимость в создании флага, чтобы мы могли легко включать и отключать процесс обработки.

Листинг 4 – обработка видеоряда и создание флага

В результате выполненной работы были описаны возможности alwaysAI для изучения технологий машинного обучения и нейронных сетей и приведен пример классификации видеоряда на основе простой сегментации изображения, маскирования определенных классов и выполнения действий на основе этих масок.


Библиографический список
  1. Kotlars P., Kotulski Z. On application of neural networks for S-box design, in: P.S. Szczepaniak, J.Kacprzyk, A.Niewiadomski, ed.Advances in Web Intelligence, AWIC 2005, LNCS 3528. Р. 243-248. Berlin 2005.
  2. Arvandi M., Wu S. Sadeghian A., Melek W.W., Wougang I., Symmetric Copher Design Using Recurent Neural Networks // International Joint Conference on Neural Networks. 2006 P. 2039 – 2046.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Волокитина Татьяна Сергеевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация