Пожалуй, самая популярная и перспективная задача нейросетей — технологии распознавания образов. Они либо по отдельности, либо в интегрированном виде используются в таких сферах, как безопасность и наблюдение, сканирование и создание изображений, маркетинг и реклама, дополненная реальность и поиск изображений. Обучение — очень важная часть создания этой технологии. Слишком маленькое или наоборот большое количество данных в нейросети приводит к некорректной работе. Порой даже оптимальный размер данных может привести к плохим результатам, если объекты, по которым обучалась программа будут захвачены с одного ракурса или находятся на одном фоне. Сегодня специалистам приходится определять границы изучаемых объектов вручную в специальных программах. Этот процесс очень длительный и трудоемкий. Ученые Пермского Политеха создали программу с генератором случайных синтетических изображений, которая позволит обучать нейросеть быстрее.
Ученые Пермского Политеха улучшили обнаружение объектов нейронными сетями / ©Getty images
Исследование опубликовано в сборнике International Conference on Applied Innovations in IT (ICAIIT). Чтобы облегчить работу IT-специалистам, которые обычно вручную создают фотографии для обучения нейросети, политехники разработали программу, которая генерирует синтетические картинки, комбинируя между собой изображения реального объекта с использованием 3D-камеры, натуралистичный фон и некоторые шумовые эффекты — помехи или предметы окружающей среды.
Например, для создания набора картинок с уличным фонарем программа дополнительно использовала ветви деревьев, которые частично закрывают светильник, а также дождь, слабую освещенность, дефекты камеры. Эти шумовые эффекты делают результирующее изображение более реалистичным. Качество обучения зависит от того, насколько равномерно перемешиваются данные и насколько разнообразные картинки получаются.
«Тестируя программу, мы постарались провести как можно больше экспериментов, чтобы получить максимально широкий обзор влияния синтетических данных на производительность нейронной сети. В испытании использовались наборы данных по 1000 и 2000 искусственных картинок. После чего мы заметили, что такое обучение дает низкое качество распознавания. По этой причине мы решили обучать нейросеть, смешивая синтетические данные с настоящими фотографиям», — сообщил доцент кафедры микропроцессорных средств автоматизации Леонид Мыльников.
«Наборы изображений по тематике на основе синтетических данных с небольшим количеством реальных фотографий улучшило качество обнаружения объекта нейросетью. Это решает проблему создания больших баз данных, необходимых для обучения сетей и значительно упрощает работу специалистов из ИТ сферы. Технология может применима и к движущимся изображениям», — рассказал аспирант кафедры «Информационные технологии и автоматизированные системы» Павел Сливницин.
В настоящее время политехники занимаются получением еще более реалистичных изображений, например, содержащих такие элементы, как эффекты коррозии и деформации изучаемого нейросетью объекта. Это будет способствовать дальнейшему улучшению качества обнаружения.
