Αναγνώριση και εντοπισμός κράνους με τη χρήση υπολογιστικής όρασης στην πλατφόρμα Coral TPU

Abstract

Στην Διπλωματική εργασία, παρουσιάζεται ένα ενσωματωμένο σύστημα αναγνώρισης και εντοπισμού κράνους, χρησιμοποιώντας την υπολογιστική όραση. Συγκεκριμένα, το Object Detector εφαρμόζεται σε μία πλατφόρμα Google Coral με επιταχυντή Edge TPU, ώστε να επιτυγχάνεται ο εντοπισμός των αντικειμένων σε πραγματικό χρόνο, με μεγαλύτερη ταχύτητα και με σχετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Τα αποτελέσματα των εντοπισμένων κλάσεων μεταφέρονται ως δυαδικά σήματα (λογικό ‘0’ ή λογικό ‘1’) σε έναν εξωτερικό μικροελεγκτή ο οποίος τα επεξεργάζεται και οδηγεί μία LCD οθόνη και ένα παθητικό piezo buzzer, ώστε να παράγεται θετική ή αρνητική οπτική και ακουστική ανατροφοδότηση στους οδηγούς ή συνεπιβάτες. Η εκπαίδευση των μοντέλων γίνεται μέσω της μεθόδου transfer learning που επιτρέπει το Tensorflow Object Detection API, στο προγραμματιστικό περιβάλλον Google Colab. Επιλέχθηκαν δύο αρχιτεκτονικές από το Tensorflow 2 Detection Model Zoo με διαφορετικές δυνατότητες, εκπαιδεύτηκαν με το ίδιο σύνολο δεδομένων και μετά τις δοκιμές τους στο Google Coral, συγκρίθηκαν και αξιολογήθηκαν οι επιδόσεις τους ως προς την ακρίβειά τους και την ταχύτητά τους. Στην συνέχεια, γίνεται λεπτομερής περιγραφή της δημιουργίας του συστήματος ανατροφοδότησης. Τέλος, θα συζητηθούν μέθοδοι για την πιθανή βελτιστοποίηση των μοντέλων και θα παρουσιαστεί και η κατανάλωση ενέργειας που έχει το καθένα.