Пермяки создали технологию для бесперебойного видео в условиях нестабильной связи
Ученые ПНИПУ разработали новый алгоритм для бесперебойной передачи видео в условиях нестабильного интернет-соединения. Технология определяет наиболее важные объекты в кадре (лица, номера машин) и в приоритетном порядке передает их в сжатом виде даже при низкой скорости, что на 28–32% эффективнее существующих решений и требует меньше трафика. Это позволяет системам машинного зрения, таким как камеры наблюдения в больницах или дроны, стабильно работать при плохой связи.
На сегодняшний день рынок систем машинного зрения занимает около 25%, включая приоритетные отрасли экономики – промышленность, здравоохранение, энергетика, транспорт и логистика. В основном такие технологии используются в «умных» камерах наблюдения, на улицах, в больницах, метро, на заводах, а также могут быть встроены в квадракоптерах и промышленных роботах наподобие тех, которых можно было увидеть в сети «Лента».
Работа комплекса машинного зрения заключается в следующем: камера записывает видео и сжимает его, чтобы уменьшить размер для передачи данных. Затем эта информация отправляется по сети небольшими частями (пакетами) на сервер или устройство просмотра, где происходит распаковка и превращение обратно в видео. Если интернет плохой, пакеты теряются или задерживаются, а видео зависает, пропускает кадры или превращается в размытое пиксельное изображение. Особенно часто это происходит в удаленных и труднодоступных регионах со слабым покрытием сотовой связи и при использовании беспроводных сетей, где сигнал нестабилен из-за помех, расстояния или перегрузок сети. Также – если объект с машинным зрением находится в движении, например, при передаче видео с квадракоптеров или камер на транспорте.
Такие помехи могут обернуться серьезной проблемой. Например, уличные системы, которые анализируют видео с камер и помогают раскрывать преступления, отслеживать ДТП, при сбое могут не узнать лица преступников в толпе или номер угнанной машины. А в палатах интенсивной терапии при возникновении таких помех на видеозаписи можно упустить момент, когда пациент упал с кровати или перестал дышать, что чревато несвоевременным оказанием помощи.
Для борьбы с перебоями при передаче видео существуют специальные алгоритмы сжатия. Они уменьшают объем данных, сохраняя только изменения между кадрами. Например, если в объектив попадает автомобиль, который едет на неподвижном фоне, система запоминает бэкграунд один раз, а затем фиксирует лишь смещение объекта. Такие методы сокращают размер передаваемых данных, однако требуют больших вычислительных ресурсов. Поэтому они непригодны для маломощных систем, которые обычно встроены в камеры наблюдения, автономных роботов или датчики.
Ученые Пермского Политеха нашли решение этой проблемы и создали новый программный алгоритм на основе нейронной сети, который обеспечивает видеопередачу без перебоев. Его можно встроить в прошивку камер видеонаблюдения, систему управления или программное обеспечение для роботов.
– Наш алгоритм работает в три шага. Сначала программа с помощью искусственного интеллекта определяет, какой объект на видео самый важный (область интереса – ROI) и определяет его границы. Затем упаковывает эти данные с помощью современного формата сжатия – JPEG 2000. Он похож на обычный JPEG, в котором мы сохраняем картинки из интернета, но превосходит его по качеству. В процессе съемки наша система оценивает текущую скорость интернета и рассчитывает, сколько данных можно успеть передать за время показа одного кадра. Если скорость низкая, данные кадра отправляются не целиком, а только частично. Поскольку нейросеть уже определила, какой участок нужно передать, в первую очередь уходят данные о нужных объектах, даже при плохом соединении, – комментирует Андрей Кокоулин, доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Для проверки эффективности ученые искусственно создали ситуацию, когда из-за плохой связи передается только 10-20% видео. В ходе испытаний новая методика показала превосходство над аналогами: ключевые объекты, такие как лица или номера машин, передавались на 54–81% четче, чем в обычных системах, при этом потребляя на 40–45% меньше интернет-трафика. Общая эффективность метода на 28-32% выше традиционных решений.
Важно, что разработка ученых ПНИПУ не требует больших вычислительных мощностей и позволяет стабильно передавать изображение в условиях нестабильного интернета. Это обеспечит надежную работу камер, квадрокоптеров, промышленных роботов даже при нестабильном интернете. Это также будет полезно для систем видеонаблюдения в МЧС, геологоразведки или сельского хозяйства, где часто бывают проблемы со связью. Внедрение этой технологии позволит повысить отказоустойчивость и расширить географию применения систем компьютерного зрения, сделав передовые технологии более доступными и надежными.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Telegram 
Дзен 
VK Ученые РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
Брачная стратегия пернатых напрямую определяет их потребность в сексуальной разрядке. Британские биологи проанализировали поведение 120 видов птиц и выяснили, что животные без постоянного партнера прибегают к самоудовлетворению значительно чаще тех, кто образует крепкие пары. Исследование показало, что привычка тереться о ветки служит естественным эволюционным механизмом для сброса гормонального напряжения, а не патологическим следствием жизни в клетке: в дикой природе этот процесс происходит даже активнее, чем в зоопарках.
Ближайшие родственники человека — шимпанзе и бонобо — выстраивают дружественные связи по тем же принципам, что и люди, согласно теории социальных кругов. Исследователи впервые показали, что эта закономерность возникла задолго до появления человека.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно