Разработка информационной системы распознавания дорожных знаков в режиме реального времени для контроля за нарушениями ПДД водителями таксопарка
ВВЕДЕНИЕ
Темой выпускной квалификационной работы является разработка информационной системы распознавания дорожных знаков в режиме реального времени для контроля за нарушениями ПДД водителями таксопарка
Актуальность: безопасность дорожного движения сейчас актуальна как никогда из-за кратного увеличения количества транспортных средств и осложения дорожной ситуации и траффика. Разработка и внедрение автоматизированной системы распознавания дорожных знаков позволит значительно повысить безопасность дорожного движения.
Объектом исследования ВКР является распознавание дорожных знаков, предметом – автоматизирование процесса контроля нарушения ПДД.
Целью ВКР является разработка и реализация модуля нейронной сети на языке Python.
Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:
изучить способы распознавания в компьютерном зрении;
провести сравнительный анализ существующих способов распознавания;
произвести концептуальное проектирование;
выбрать архитектуру нейр
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 11
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 12
1.1 Алгоритмы работы систем компьютерного зрения 12
1.1.1 Сегментация 12
1.1.2 Контурный анализ 19
1.1.3 Template matching 20
1.1.4 Feature Detection 22
1.2 Физическая составляющая компьютерного зрения 23
1.3 Модули компьютерного зрения 25
1.3.1 In-Sight 2000 25
1.3.2 ICAM-7100 27
1.3.3 TrackingCam 28
1.4 Микроконтроллеры 29
1.4.1 Arduino Uno 29
1.4.2 OpenCM9.04-C 31
1.5 Анализ готовых продуктов 33
1.5.1 Ozobot Bit 33
1.5.2 Автономные транспортные средства 34
2. БИЗНЕС-АНАЛИТИКА ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 37
2.1 Схема бизнес-процессов до оптимизации 37
2.2 Математическая модель неоптимизированного процесса 39
2.3 Причины для внедрения автоматизации 40
2.4 Схема бизнес-процессов после оптимизации 41
2.5 Математическая модель оптимизированного процесса 41
2.6 Формирование требований к системе 43
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ IT-РЕШЕНИЯ 45
3.1 Общая характеристика искусственных нейронных сетей 45
3.2 Общие сведения об обучении нейронных сетей 50
4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ 55
4.1 Программные средства разработки модуля 55
4.2 Общие сведения о YOLO 55
4.3 Особенности работы YOLO 57
4.4 Общие сведения о YOLO-v5 и датасете 60
4.5 Обучение YOLOv5 62
5. СОЦИАЛЬНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАЗРАБОТКИ 70
6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 71
6.1 Обоснование необходимости разработки модуля 71
6.2 Расчет затрат на этапе проектирования и разработки модуля 71
6.3 Обоснование выбора аналога для сравнения 75
6.4 Обоснование критериев сравнения разрабатываемого устройства с аналогом 78
6.5 Выводы 82
7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 83
7.1 Особенности функционального назначения 83
7.2 Описание процесса эксплуатации 83
7.3 Анализ безопасности модуля автоматизированного расписания 83
7.4 Комплексы упражнений для глаз 84
7.5 Выводы 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Как это работает? Компьютерное зрение. -Режим доступа: https://yandex.ru/blog/company/80564, свободный. – Загол. с экрана.
2. Компьютерное зрение. Современный подход/Форсайт Д.А., Понс Ж.- Москва: Вильямс, 2004. -404с.
3. Компьютерное зрение/Шапиро Л., Стокман Дж.- Москва: Бином. Лаборатория знаний,2009. -763с.
4. Сегментация (обработка изображений). -Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Сегментация_(обработка_изображений), свободный. – Загол. с экрана.
5. Цифровая обработка изображений/ Рафаэл С. Гонсалес, Ричард Е. Вудс. - Москва: Техносфера, 2012. - 1104с.
6. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ.—М.: Мир, 1982. - Кн.1 - 312 с.
7. Выделение границ. -Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Выделение_границ, свободный. – Загол. с экрана.
8. Анализ алгоритмов компьютерного зрения. -Режим доступа: https://blog.arealidea.ru/articles/mobile/analiz-algoritmov-kompyuternogo- zreniya-poiska-obektov-i-sravneniya-izobrazheniy/, свободный. – Загол. с экрана.
9. Компьютерное зрение: технологии, рынок, перспективы. -Режим доступа: https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Компьютерное_зрение:_технол огии%2C_рынок%2C_перспективы, свободный. – Загол. с экрана.
10. Робототехника. -Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Робототехника, свободный. – Загол. с экрана.
11. Настольная книга разработчика роботов/ Оуэн Бишоп – Спб.: Корона- Век, 2010. - 398с.
12. In-Sight 2000 Vision Sensor. -Режим доступа: https://www.cognex.com/ru- ru/products/machine-vision/vision-sensors/in-sight-2000-vision-sensors, свободный. – Загол. с экрана.
13. ICAM-7000 Smart Camera. -Режим доступа: https://www.advantech.ru/products/6a1d8397-ce30-4e86-a2b6- cd80ec5db4c6/icam-7000/mod_64dd4924-9745-4a3b-ac12-8b0538ece8ee, свободный. – Загол. с экрана.
14. Модуль технического
Робот способен перемешаться по нарисованным как прямым, так и изогнутым линиям. Так же способен выполнять действия в зависимости от цветовых меток на линии. Имеет возможность программирования маршрута. Программа пишется на компьютере. Для записи программы необходимо поднести робота к определенной области на экране. Область начнет мигать разными цветами. Потом робот сможет ездить по запрограммированному маршруту.
Рис. 1.20 –Вид снизу
Времяработынаоднойзарядкесоставляетпорядка60минут.
Стоимость в онлайн магазине составляет порядка 6500 рублей.
1.5.2 Автономные транспортные средстваОдним из таких является автомобиль, созданный компаниями Google и Waymo.
Рис. 1.21 – Вид изнутри
Управляется на основании информации с таких систем как сервис Google Street View, датчик LIDAR, видеокамеры, радары в передней части автомобиля и специаль