Програмне забезпечення для ідентифікації об'єктів за зображенням

Abstract

Мета розробки полягає в автоматизації окремих етапів процесу самообслуговування покупця в роздрібній торгівлі на основі створення програмного забезпечення інтелектуальної каси самообслуговування з функцією розпізнавання товару за зображенням. Основна ідея полягає в тому, щоб зменшити залежність користувача від ручного пошуку товару в каталозі або сканування штрихкоду. Розроблене програмне забезпечення дозволяє користувачу розмістити один товар перед вебкамерою, запустити сканування та отримати результат розпізнавання в інтерфейсі системи. У разі підтвердженого результату товар автоматично додається до віртуального чека. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: • проаналізувати предметну область систем самообслуговування в роздрібній торгівлі; • розглянути існуючі аналогічні рішення та технології розпізнавання об’єктів; • сформувати функціональні й нефункціональні вимоги до програмного забезпечення; • спроєктувати інформаційне забезпечення системи; • розробити клієнтську та серверну частини програмного продукту; • реалізувати механізм отримання кадру з вебкамери та передавання його на серверну частину; • реалізувати механізм розпізнавання товару за еталонними зображеннями; • забезпечити відображення результату розпізнавання в інтерфейсі; • реалізувати адміністративний режим для додавання об’єктів каталогу та еталонних зображень; • провести тестування основних сценаріїв роботи системи. Об’єктом дослідження є процес самообслуговування покупця в роздрібній торгівлі з використанням програмних систем кас самообслуговування. Предметом дослідження є методи, моделі та програмні засоби розпізнавання товару за зображенням у веборієнтованій системі інтелектуальної каси самообслуговування. Методи та технології. Під час виконання роботи використано методи аналізу предметної області, моделювання програмних систем, об’єктно-орієнтованого проєктування, проєктування інформаційного забезпечення, клієнт-серверної взаємодії та тестування програмного забезпечення. Для опису структури й поведінки системи застосовано UML-діаграми. Програмне забезпечення реалізовано у вигляді клієнт-серверного вебзастосунку. Для клієнтської частини використано React, TypeScript, Vite і Tailwind CSS. Серверна частина побудована з використанням Python, FastAPI та OpenCV. Розпізнавання реалізовано на основі OpenCV ORB feature matching, тобто порівняння візуальних ознак отриманого кадру з еталонними зображеннями. Для зберігання структурованих даних використовується SQLite, а еталонні зображення зберігаються у файловій структурі серверної частини. Поточна версія програмного забезпечення підтримує локальний запуск і хмарне розгортання. Клієнтська та серверна частини розгорнуті як окремі вебзастосунки в Azure App Service, що дозволяє демонструвати роботу системи через браузер. Апробація результатів роботи. Результати розробки були апробовані на VIII Всеукраїнській науково-практичній конференції студентів і аспірантів «Теоретичні та прикладні аспекти розробки комп’ютерних систем 2026». За результатами роботи було подано тези з назвою «Програмне забезпечення для ідентифікації об'єктів за зображенням», а основні результати дослідження були представлені у вигляді доповіді. Записка кваліфікаційної роботи складається зі вступу, чотирьох розділів та висновків. Список використаних джерел та додатки винесені в кінці записки. Загальний обсяг записки – 78 сторінки основного тексту, кількість використаних джерел – 27, кількість додатків – 13, у тому числі Декларація про академічну доброчесність та використання ШІ у додатку Р. У першому розділі розглянуто інтелектуальну касу самообслуговування як об’єкт дослідження, проаналізовано предметну область, змодельовано основні процеси, розглянуто існуючі аналогічні рішення та сформульовано постановку завдання. У другому розділі спроєктовано інформаційне забезпечення системи: побудовано логічну модель даних, обґрунтовано вибір системи управління базою даних, описано структуру інформаційної бази та її фізичну реалізацію. У третьому розділі описано розробку програмного забезпечення: абстракції предметної області, структуру та взаємодію об’єктів, організаційну й компонентну структуру системи, вибір інструментарію та алгоритмізацію основних програмних модулів. У четвертому розділі наведено результати тестування системи, визначено вимоги до апаратного та програмного забезпечення, а також описано склад інсталяційного пакету й особливості експлуатації програмного продукту.