Програмне забезпечення системи розпізнавання рухомих об’єктів і побудови сцени на основі стереозображення

Abstract

Сучасний розвиток комп’ютерного зору відкриває нові можливості для автоматизації процесів аналізу зображень і відео, що є критично важливим для таких сфер, як робототехніка, автономний транспорт, безпека та віртуальна реальність. Одним із ключових напрямів у цій галузі є розпізнавання рухомих об’єктів і побудова тривимірних сцен на основі стереозображень, що дозволяє створювати детальні просторові моделі навколишнього середовища. Використання згорткових нейронних мереж (ЗНМ), зокрема моделей на кшталт YOLO, значно підвищує точність і швидкість виявлення об’єктів, тоді як алгоритми стереозбігу, такі як StereoSGBM, забезпечують створення карт глибини для реконструкції 3D-сцени. Метою даного проєкту є розробка інформаційної системи, яка інтегрує можливості комп’ютерного зору для розпізнавання рухомих об’єктів, відстеження їх траєкторій і побудови тривимірної сцени на основі стереозображень. Система поєднує обробку зображень і відео в реальному часі, використання ЗНМ для виявлення об’єктів, алгоритми стереозбігу для створення карт глибини та зручний графічний інтерфейс для взаємодії користувача. Для зберігання даних про об’єкти, їх траєкторії та результати обробки застосовується реляційна база даних, що забезпечує ефективне управління інформацією. Розроблена система спрямована на вирішення практичних завдань, таких як аналіз сцен у реальному часі, моніторинг рухомих об’єктів і створення 3D-моделей для подальшого використання в автоматизованих системах. У проєкті особлива увага приділяється інженерним аспектам реалізації, включаючи оптимізацію алгоритмів, інтеграцію сучасних бібліотек (OpenCV, Ultralytics YOLO) і забезпечення високої точності обробки даних. Цей документ описує системний аналіз, архітектуру, програмну реалізацію, тестування та рекомендації щодо впровадження системи, демонструючи її відповідність поставленим вимогам і потенціал для подальшого розвитку. Алгоритм програмного додатку. За результатами виконаної роботи було підготовлено тези доповідей для конференції "Теоретичні та прикладні аспекти розробки комп’ютерних систем ’2025’", яка пройшла 24 травня 2025 року. Структура бакалаврської роботи. Робота складається з 4 основних розділів,, 14 використаних джерел та 4 додатків. У 1 розділі "Системний аналіз предметної області" наводиться опис предметної області, аналіз вимог до програмної системи, моделювання предметної області, огляд інформаційних джерел та існуючих рішень, а також постановка завдання. У 2 розділі "Архітектура та проектування системи комп’ютерного бачення" викладається загальна архітектура інформаційної системи, архітектура модуля стереозору та обробки зображень, взаємодія компонентів (камера, обробка, розпізнавання, візуалізація), а також інтерфейс користувача з візуалізацією сцени та параметрами керування. У 3 розділі "Розробка інформаційного та програмного забезпечення" представлено систему управління інформаційною базою, розробку інформаційної бази, вибір інструментарію для створення прикладного програмного забезпечення та алгоритмізацію й програмування програмних модулів. У 4 розділі "Тестування та впровадження системи" наведено тестування системи, вимоги до апаратного та програмного забезпечення, склад інсталяційного пакету, а також обмеження системи та рекомендації щодо експлуатації.