Варфоломєєв А. Ю. Методи та програмно-апаратні засоби підвищеної ефективності для відслідковування об'єктів на відеопослідовностях

Об'єкт дослідження: процес цифрової обробки зображень при виконанні відслідковування об'єктів. Мета роботи: підвищення ефективності відслідковування об'єктів на відеопослідовностях шляхом розробки і вдосконалення методів, структурно-функціональної організації систем відслідковування та програмно-апаратних засобів їх реалізації, в тому числі на вбудованих апаратних платформах DSP та SoC. Методи дослідження: кластеризація за k-середніми; зсув середнього; підсилення слабких класифікаторів; кореляційне та різницеве співставлення, оцінювання оптичного потоку методом Лукаса-Канаде. Теоретичні результати: удосконалено метод відслідковування на основі оцінювання пірамідального оптичного потоку Лукаса-Канаде, що використовує додаткове адаптивне визначення розміру апертури та кількості рівнів піраміди і дозволяє підвищити надійність систем відслідковування при роботі з малими та низькоконтрастними об'єктами, а також збільшити швидкодію; подальшого розвитку отримав метод відслідковування об'єктів на основі оцінювання максимуму щільності розподілу ймовірності, який полягає у застосуванні LBP-ознак та багатомасштабної обробки і дає можливість підвищити надійність систем відслідковування при роботі з текстурованими об'єктами на ахроматичних відеопослідовностях зі збереженням швидкодії на рівні реального часу; вперше запропоновано та апробовано у вигляді імітаційної Simulink-моделі метод автоматичної оптимізації параметрів комп'ютерних систем відслідковування, який полягає у мінімізації відхилення положення об'єкта від опорних координат на еталонній відеопослідовності та дозволяє підвищити надійність відслідковування систем, що оптимізуються з його допомогою; вдосконалено структурно-функціональну організацію систем відслідковування, яка відрізняється від відомої наявністю процедури точного виділення об'єкта шляхом сегментації зображень, що дозволяє підвищити надійність створюваних програмно-апаратних засобів їх реалізації. Практичні результати: створення алгоритмічних та програмних рішень реалізації систем відслідковування як на персональному комп'ютері, так і на вбудованих програмно-апаратних засобах (DSP та SoC), здатних обробляти відеопослідовності в реальному часі з частотою 25 кадрів/с; розробка методики швидкого прототипування та реалізації методів відслідковування на платформі DSP засобами MATLAB Simulink; розробка рекомендацій щодо доцільності застосування різних платформ (DSP, SoC, FPGA) для реалізації вбудованих програмно-апаратних засобів відслідковування; створення діючих макетів вбудованих програмно-апаратних засобів відслідковування на модулях налагодження на базі DSP-процесора та SoC з процесорним ядром ARM. Впроваджено в організації ТОВ "Відео Інтернет Технології", в навчальний процес НТУУ "КПІ", а також використано у результатах НДР НТУУ "КПІ". Сфера використання: людино-машинні інтерфейси, охоронні системи та системах безпеки, медицина, автомобільні системи допомоги водію, робототехніка, системах оптичної локації та самонаведення.