Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка программного комплекса активной безопасности грузового автомобильного транспорта, предназначенного для повышения безопасности дорожного движения на дорогах междугороднего сообщения на базе технологий стереоскопического компьютерного зрения и анализа дорожной сцены

Докладчик: Арлазаров Владимир Викторович

Должность: Научный руководитель работ

Цель проекта:
Получаемые результаты ПНИЭР послужат основой для последующего создания ОАО "КАМАЗ" во взаимодействии с ЗАО "Когнитив" программного комплекса активной безопасности грузового автомобильного транспорта, предназначенного для повышения безопасности дорожного движения на дорогах междугороднего сообщения на базе технологий стереоскопического компьютерного зрения и анализа дорожной сцены. Разрабатываемый программный комплекс будет являться составной частью программно-аппаратного комплекса «Бортовая интеллектуальная система» (ПАК БИС) для серийного производства автомобилей КАМАЗ нового поколения. Цели проект соответствуют действующим направлениям Стратегической программы исследований Технологической платформы "Экологически чистый транспорт "Зеленый автомобиль". ПНИЭР по данной теме включены в "Реестр работ и проектов Технологической платформы "Экологически чистый транспорт "Зеленый автомобиль" в сфере исследований и разработок, принятых и рекомендаванных к реализации". (Письмо о поддержке ПНИЭР № 2340-04/306 от 21.07.2014) Предлагаемые ПНИЭР являются директивно заданными, подлежащими к проведению в рамках осуществления программ (планов) научно-технического развития и повышения конкурентоспособности отраслей (секторов) экономики (письмо-обращение в конкурсную комиссию Министерства образования и науки Российской Федерации по проведению конкурсного отбора проектов в рамках мероприятия 1.4 Программы от Министерства промышленности и торговли РФ прилагается в составе Заявки).

Основные планируемые результаты проекта:
1) Перечень научных и научно-технических результатов, подлежащих получению при выполнении ПНИЭР, включает:
- Алгоритм предобработки видеоряда в режиме реального времени с поддержкой стабилизации изображения.
- Алгоритм стереоскопического зрения.
- Алгоритм обнаружения границ дорожного полотна, полосы движения и дорожной разметки.
- Алгоритм обнаружения и распознавания дорожных знаков.
- Алгоритм обнаружения автомобилей независимо от ракурса, частичного заслонения и направления движения по дорожному полотну.
- Алгоритм обнаружения и распознавания сигналов от участников дорожного движения.
- Алгоритм обнаружения и распознавания сигналов светофора.
- Алгоритм обнаружения повреждений дорожного полотна.
- Алгоритм обнаружения пешеходов независимо от ракурса и направления движения по дорожному полотну.
- Алгоритм ускорения обработки изображений и видео на графических процессорах.
- Алгоритм интеграции с системой глобального позиционирования и G-сенсором.
- Алгоритм интеграции с картографическими системами.
- Алгоритм интеграции со вспомогательными сенсорами (датчиками для определения, расстояния, скорости и геометрических параметров, создания трехмерной картины окружения, фиксирования колебаний).
- Алгоритм обнаружения препятствий на полосе движения.
- Алгоритм определения положения активных по отношению к ТС участников дорожного движения.
- Алгоритм прогноза положения активных по отношению к ТС участников дорожного движения.
- Алгоритм анализа дорожной сцены.
- Алгоритм определения и прогноза опасных ситуаций.
- Алгоритм информирования водителя об опасной ситуации.
- Экспериментальный образец программного комплекса активной безопасности грузового автомобильного транспорта, предназначенного для повышения безопасности дорожного движения на дорогах междугороднего сообщения на базе технологий стереоскопического компьютерного зрения и анализа дорожной сцены.
2) Основные характеристики планируемых результатов:
- предобработка видеоряда в режиме реального времени с поддержкой стабилизации изображения и стереоскопического зрения с частотой 30 кадр/сек, не менее;
- определение и прогноз опасных ситуаций за 0,3 секунды, не более;
- работу в различных погодных условиях, кроме случаев недостаточной видимости, определяемых требованиями ПДД;
- работу в различных условиях освещения;
- работу на автомобильных дорогах I-V категорий (в соответствии с ГОСТ Р 52398-2005).
3) Признаками новизны предлагаемых ПНИЭР являются:
• разработка и применение аппарата исследования, инструментов и новых методов компьютерного зрения для обеспечения безопасности водителя;
• возможность получения РИД, способных к правовой охране.
Предлагаемые ПНИЭР не являются дублированием ранее проведённых и проводимых научно-исследовательских, опытно-конструкторских / опытно-технологических работ.
4) Краткое сравнение ключевых характеристик программного комплекса и зарубежных аналогов представлено в Приложении к 1 Пояснительной записке (Сравнение предлагаемого программного комплекса и зарубежных аналогов). В сравнении обоснованы новизна и то, что научно-технический уровень планируемых результатов ПНИЭР обеспечит создание новых конкурентоспособных видов продукции и или технологий на временном горизонте 5-6 лет с возможностью достижения заметного (не менее чем на 25 % по соотношению эффективности и стоимости) превосходства над лучшими мировыми аналогами.
5) Предлагаемый подход к реализации ПНИЭР выбран на основании анализа исследований, ведущихся в области детектирования и интерпретации объектов в изображениях и в видеопоследовательностях:
- методы цветовой фильтрации;
- быстрое преобразование Хафа;
- методы проективной геометрии;
- методы классификации на базе алгоритма Виола-Джонса и оператора Канни;
- обработка изображений в различных цветовых системах (YUV, RGB, HSV).
Рассмотренные исследования направлены на решение различных частных задач, имеющих отношение к конкретному классу объектов (пешеходов, дорожных знаков и т.п.). Предлагаемый нами подход является комплексным с точки зрения поиска и анализа объектов, имеющих отношение к безопасности движения, в видеопоследовательностях, содержащих обзор дороги. При этом должны быть выполнены основные требования к реализации системы машинного зрения: робастность (с учетом факторов, влияющих на процесс их обработки и анализа и связанных как с внешней средой, так и с особенностями сенсоров), работа в реальном времени на доступных технических средствах (с возможностью параллельного исполнения), точность работы алгоритмов машинного зрения (детектирования, классификации и прогноза).

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1) Потребителем ожидаемых результатов проекта станет компания ОАО "Камаз", выступающая в проекте Индустриальным партнером.
2) Программный комплекс активной безопасности грузового автомобильного транспорта, предназначенный для повышения безопасности дорожного движения на дорогах междугороднего сообщения на базе технологий стереоскопического компьютерного зрения и анализа дорожной сцены, будет являться составной частью программно-аппаратного ком-плекса «Бортовая интеллектуальная система» для серийного производства автомобилей КАМАЗ нового поколения.

Текущие результаты проекта:
1) Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР.
2) Осуществлен выбор и обоснование оптимального варианта направления исследований и разработок.
3) Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
4) Разработаны программные компоненты, реализующие алгоритмы:
- предобработки видеоряда в режиме реального времени с поддержкой стабилизации изображения;
- стереоскопического зрения;
- обнаружения границ дорожного полотна, полосы движения и дорожной разметки;
- обнаружения и распознавания дорожных знаков.