Εφαρμογές μηχανικής όρασης

Abstract

Η παρούσα πτυχιακή εργασία έχει ως αντικείμενο τη μελέτη και υλοποίηση των τεχνητών νευρωνικών δικτύων και συγκεκριμένα των συνελικτικών νευρωνικών καθώς και το πως μπορούν να εφαρμοστούν στη μηχανική όραση και συγκεκριμένα στο πρόβλημα της ανίχνευσης λωρίδων. Θα δοθεί το απαραίτητο υλικό για τη μελέτη τόσο σε θεωρητικό όσο και σε πρακτικό επίπεδο και θα αναλυθούν όλες οι απαραίτητες έννοιες για την πλήρη κατανόηση του αντικειμένου. Στο πρώτο κεφάλαιο θα αναφερθούμε σε κάποια από τα πιο δημοφιλή ADAS, συστήματα που βρίσκονται σε πληθώρα οχημάτων. Στη συνέχεια θα γνωρίσουμε τη μηχανική μάθηση, ένα ευρύτερο κλάδο μέρος του οποίου είναι τα νευρωνικά δίκτυα και στη συνέχεια θα μιλήσουμε για τη δομή ενός φυσικού καθώς και ενός τεχνητού νευρώνα. Στο τρίτο κεφάλαιο θα αναλύσουμε σε βάθος τα συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα (Convolutional Neural Networks), μία ειδική κατηγορία νευρωνικών δικτύων, τα οποία αποτελούν την αιχμή του δόρατος της μηχανικής όρασης. Στη συνέχεια, στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο αναλύεται η εφαρμογή και τα αποτελέσματα του νευρωνικού δικτύου ο κώδικας του οποίου είναι γραμμένος σε γλώσσα python. Η αυτόνομη οδήγηση μπαίνει όλο και πιο πολύ στις ζωές μας με τα πρώτα αυτόνομα οχήματα επιπέδου 3 να βρίσκονται ήδη στους δρόμους και τις εταιρείες να καταναλώνουν τεράστιους πόρους στην έρευνα και ανάπτυξη νέων μεθόδων ενεργητικής και παθητικής ασφάλειας. Ποιο είναι όμως το βασικό συστατικό της αυτόνομης οδήγησης;Κατά τη διάρκεια της οδήγησης η διατήρηση μιας σταθερής πορείας μέσα στις διαγραμμίσεις του δρόμου αποτελεί βασικό μέλημα κάθε οδηγού. Η διαδικασία αυτή γίνεται σχεδόν ασυναίσθητα τόσο από έμπειρους όσο και από αρχάριους οδηγούς. Σε αντίθεση όμως με τον ανθρώπινο εγκέφαλο ένας υπολογιστής έχει περιορισμένες δυνατότητες. Ελλείψει του κατάλληλου λογισμικού ένας η/υ δε μπορεί, από τη φύση του, να καταλάβει τη διαφορά μεταξύ των λευκών ή κίτρινων λωρίδων και του υπόλοιπου δρόμου. Στην παρούσα πτυχιακή εργασία παρουσιάζεται ένα σύστημα ανίχνευσης λωρίδων με χρήση μιας απλής κάμερας τοποθετημένη στο εμπρόσθιο μέρος του αυτοκινήτου. Το βίντεο από την κάμερα αναλύεται καρέ από το νευρωνικό δίκτυο με σκοπό να ανιχνευτούν οι λωρίδες. Τέλος, αφού ανιχνευθούν χρωματίζει με πράσινο χρώμα την περιοχή ανάμεσα στις δύο λωρίδες.