Розроблення системи візуального моніторингу на основі БПЛА та технологій комп’ютерного зору
Автор: Соляр Юрій Васильович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Проектування та адміністрування інформаційних комунікаційних мереж
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: безпілотних літальних апаратів (БПЛА), які активно інтегруються у військову та цивільну сфери завдяки своїй багатофункціональності та адаптивності. У сучасних умовах БПЛА стали незамінними інструментами для вирішення низки завдань, зокрема високоточної розвідки, моніторингу навколишнього середовища, доставки вантажів, охорони кордонів та картографування. Зростання попиту на автономні рішення та інноваційні технології визначає важливість дослідження розвитку БПЛА, їх інтеграції з комп’ютерним зором і сучасними системами управління для створення ефективних платформ, здатних виконувати широкий спектр задач із високою продуктивністю. Зниження вартості та підвищення доступності відповідних технологій сприяють їх масовому впровадженню, що стимулює технологічний прогрес і оптимізацію багатьох процесів [1]. У першому розділі роботи виконано аналіз особливостей візуального моніторингу з використанням БПЛА. Досліджено застосування цих технологій у різних галузях, включаючи сільське господарство, охорону навколишнього середовища, транспортну інфраструктуру та безпеку. Інтеграція камер високої роздільної здатності з алгоритмами комп’ютерного зору дозволяє автоматизувати процеси виявлення об’єктів, аналізу аномалій та динаміки змін у середовищі. Водночас було визначено низку викликів, таких як обмежене енергоспоживання, недостатня точність роботи у складних умовах та необхідність удосконалення алгоритмів оптимізації [2]. У другому розділі запропоновано моделі побудови систем візуального моніторингу на основі БПЛА та технологій комп’ютерного зору. Зокрема, розроблено концептуальні підходи, що включають централізовані та децентралізовані архітектури управління, інтеграцію хмарних платформ для обробки великих обсягів даних, а також впровадження розподілених обчислювальних моделей (Edge Computing) для забезпечення оперативності. Обґрунтовано переваги використання кожної архітектури залежно від завдань: хмарні обчислення є оптимальними для великих масштабних систем, тоді як Edge Computing забезпечує мінімізацію затримок передачі даних для локальних операцій [3]. Третій розділ присвячено аналізу сучасних технологій та алгоритмів для візуального моніторингу. Досліджено ефективність таких методів комп’ютерного зору, як YOLO, Faster R-CNN та алгоритми сегментації. Результати експериментів підтвердили, що використання алгоритмів реального часу, зокрема YOLOv8, забезпечує точність понад 70% із затримкою обробки лише 0.01 секунди, що робить ці підходи оптимальними для динамічних середовищ. Застосування перенесеного навчання дозволяє адаптувати моделі до вузькоспеціалізованих завдань із досягненням точності до 90%, при цьому забезпечуючи економію обчислювальних ресурсів [4]. У четвертому розділі розглянуто перспективи розвитку систем візуального моніторингу. Основну увагу приділено впровадженню ройових технологій, які забезпечують масштабованість і надійність системи [5]. Розробка алгоритмів координації рою дозволяє підвищити ефективність використання ресурсів, зокрема за рахунок обміну даними між БПЛА. Інтеграція мереж 5G і 6G сприяє зниженню затримок передачі даних і забезпеченню стабільного зв’язку навіть у складних умовах. Окремо розглянуто впровадження енергоефективних рішень, таких як алгоритми оптимізації маршрутів і нові типи акумуляторів. П’ятий розділ присвячено техніко-економічному обґрунтуванню розробки програмного забезпечення для системи візуального моніторингу. Доведено, що автоматизація процесів забезпечує значне зниження витрат на людські ресурси, підвищує оперативність і забезпечує більш точний аналіз даних. Економічний аналіз свідчить, що такі системи є високорентабельними завдяки скороченню експлуатаційних витрат і підвищенню загальної продуктивності.