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

Номер контракта: 14.582.21.0002

Руководитель: Шоломов Дмитрий Львович

Должность: Ведущий программист

Организация: Акционерное общество "Когнитив"
Организация докладчика: Закрытое акционерное общество "Когнитив"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
идентификация автомобиля, идентификация пешехода, идентификация дорожного знака, анализ дорожной сцены, распознавание образов, коридор движения, проективное преобразование, отслеживание движущегося объекта, стереоскопическое зрение, активная безопасность автомобиля, лидар, система помощи водителю

Цель проекта:
Разработка и изготовление экспериментального образца программного комплекса (ЭО ПК) активной безопасности грузового автомобиля для создания нового вида продукции - программно-аппаратного комплекса «Бортовая интеллектуальная система» на базе технологий стереоскопического компьютерного зрения и анализа дорожной сцены, предназначенного для серийного выпуска автомобилей КАМАЗ нового поколения в интересах повышения безопасности дорожного движения на дорогах междугороднего сообщения.

Основные планируемые результаты проекта:
Разрабатываемый ЭО ПК предназначен для повышения безопасности дорожного движения на дорогах междугороднего сообщения грузовых автомобилей КАМАЗ нового поколения и должен обеспечивать:
- предобработку 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 в соответствии с требованиями 4.1.3.
- работу на автомобильных дорогах I-V категорий (в соответствии с ГОСТ Р 52398-2005).

Разрабатываемый ЭО ПК является составной частью программно-аппаратного комплекса «Бортовая интеллектуальная система» (далее - ПАК БИС) для серийного производства автомобилей КАМАЗ нового поколения.
ПАК БИС предназначен для облегчения использования водителем транспортных средств, обучения водителя экономному вождению, разрешения спорных ситуаций, возникающих вследствие ДТП, помощи водителю при возникновении неисправностей, снижение аварийности на дорогах РФ, контроля ТС со стороны владельца и ПАО «КАМАЗ» от момента производства ТС и до его утилизации.

ПАК БИС предназначен для штатной установки в кабине автомобиля КАМАЗ нового поколения.

Разрабатываемый ЭО ПК должен функционировать на следующих технических средствах:
1) компьютер со следующими параметрами и характеристиками:
а) количество ядер процессора: не менее 4;
б) частота процессора (МГц); не менее 1800;
в) производительностью в пересчете на одно ядро и один герц не менее 3,5
целочисленных операций.
г) видеопроцессор с API OpenCL EP или OpenCL с производительностью не менее
50 Гфлоп/с.
д) оперативная память не менее 8 Гб.

2) оборудование для получения видеопотока (цифровые видеокамеры, видеорегистраторы
и др.) со следующими параметрами и характеристиками:
а) угол обзора объектива: 90-120 градусов;
б) формат видео: 1920х1080 пикселей с кадровой частотой не менее 30 кадр/с;
в) цифровой стабилизатор изображения.

3) Модуль глобального позиционирования ГЛОНАСС/GPS со следующими
характеристиками:
а) количество каналов захвата 2
б) частотный диапазон GPS 1575,42 МГц ±0,5 МГц
в) частотный диапазон ГЛОНАСС 1597,5…1605,9 МГц
г) погрешность определения координат (при доверительной вероятности 0,67), не
более 2м в плане и 4м по высоте;
д) погрешность определения плановой скорости (при доверительной вероятности
0,67), не более 0,05м/с.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1.Программно - аппаратный комплекс «Бортовая интеллектуальная система» на базе технологий стереоскопического компьютерного зрения и анализа дорожной сцены.

Проект посвящен повышению безопасности движения автомобилей на базе технологий компьютерного зрения. Реализация проекта позволит на прикладном уровне решить класс задач компьютерного зрения, связанных с автоматическим пониманием дорожной ситуации и поиском наиболее эффективного решения.

Проект имеет большое научное и прикладное значение, так как позволит довести до промышленного использования наиболее передовые технологии машинного зрения в области автомобильной безопасности.
В ходе выполнения должен быть создан программный комплекс повышения безопасности движения автомобилей на базе технологий компьютерного зрения.

2. Новизна разрабатываемой научно-технической продукции заключается в возможности детектирования и распознавания всех участников дорожного движения и объектов, встречающихся на дороге в реальном масштабе времени на стандартных коммерческих изделиях (видеокамеры, процессоры обработки), а также получение результатов в области распознавания пешеходов. Полученная и обработанная видеоинформация будет использоваться для формирования предупреждающих сигналов в ПО Driver Assistance. Уникальностью проекта является возможность проведения сложных расчетов и затратных, с точки зрения мощности процессора, операций на большинстве современных встраиваемых процессоров в режиме реального времени.

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.

Научно-технический уровень планируемых результатов ПНИЭР обеспечит создание новых конкурентоспособных видов продукции и 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.

3. При решении подобных задач в междугороднем сообщении ключевыми являются большая дальность зрения и скорость обработки информации. Для этого используется ряд методик (вычисления на графических процессорах, большая база стереоскопического зрения, определение удаленного региона дороги и пр.).

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 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:
Потребителем ожидаемых результатов проекта станет компания ПАО "КАМАЗ", выступающая в проекте Индустриальным партнером. Задача ПАО "КАМАЗ" - обеспечить внедрение (промышленное освоение) результатов ПНИЭР не позднее 2019 года.

Текущие результаты проекта:
1. В период 2014-2015г. былы запланирована разработка следующих алгоритмов и программных компонент:
- предобработки видеоряда в режиме реального времени с поддержкой стабилизации
изображения (разработаны в 2014);
- стереоскопического зрения (разработаны в 2014);
- обнаружения границ дорожного полотна, полосы движения и дорожной разметки (разработаны в 2014);
- обнаружения и распознавания дорожных знаков (разработаны в 2014);
- обнаружения автомобилей независимо от ракурса, частичного заслонения и направления
движения по дорожному полотну (разработаны в 1-ом полугодии 2015);
- обнаружения и распознавания сигналов от участников дорожного движения (разработаны в 1-ом полугодии 2015);
- обнаружения и распознавания сигналов светофора (разработаны в 1-ом полугодии 2015);
- обнаружения повреждений дорожного полотна (разработаны в 1-ом полугодии 2015);
- обнаружения пешеходов независимо от ракурса и направления движения по дорожному
полотну (разрабатываются во 2-ом полугодии 2015);
- ускорения обработки изображений и видео на графических процессорах (разрабатываются во 2-ом полугодии 2015);
- интеграции с системой глобального позиционирования и G-сенсором (разрабатываются во 2-ом полугодии 2015);
- интеграции с картографическими системами (разрабатываются во 2-ом полугодии 2015);
- интеграции со вспомогательными сенсорами (разрабатываются во 2-ом полугодии 2015).

2. Выполнены исследовательские испытания программных компонент, разработанных на этапах 1 и 2 работ.
3. Разработаны технические требования к вспомогательным сенсорам (датчикам для определения расстояния, скорости и геометрических параметров, создания трехмерной картины окружения, фиксирования колебаний).