Австралийские исследователи представили ПО для дронов, способное отличать на видео живых людей от мертвых

Австралийские исследователи научили обычный дрон с видеокамерой отличать лежащих живых людей от мертвых. Система анализирует отснятый материал, определяет на видео тело человека и по периодическим изменениям яркости пикселей в районе грудной клетки распознает движения, вызванные дыханием. Статья с описанием разработки опубликована в журнале Remote Sensing.

Отметим, что основная польза от дронов заключается в возможности осмотреть местность или здания с большой высоты. Обычно беспилотники используют для фото- или видеосъемки, но у них потенциально есть и другое серьезное применение — поиск пропавших людей.

Как правило, при разработке дронов для спасательных операций инженеры сталкиваются с двумя техническими трудностями. Первая из них заключается в сложности обнаружения тела человека при съемке с большой высоты. Вторая проблема связана с первой и заключается в том, что в ряде случаев — к примеру, при стихийных бедствиях с большим количеством жертв — такой системе необходимо уметь также быстро отделять живых людей от мертвых, чтобы спасатели могли сконцентрировать усилия на тех, кому еще можно помочь. Обычно в качестве решения обеих проблем на дрон устанавливают инфракрасную камеру, но, к примеру, в жарких странах контраст между температурой тела и окружающей среды может быть небольшим.

Группа инженеров из Университета Южной Австралии использовала в своей разработке другой принцип — распознавание дыхания по данным с экшн-камеры, закрепленной через стабилизационный подвес на квадрокоптере. Главное нововведение в работе — не аппаратная часть, а алгоритм для распознавания дыхания.

Как поясняют исследователи в своей статье, на первом этапе ПО получает кадры с камеры и извлекает из них яркостную составляющую. Затем подготовленный кадр обрабатывается алгоритмом OpenPose, который распознает человека в кадре и размечает на нем ключевые точки, соответствующие определенным частям тела. На основании этих данных алгоритм определяет область снимков, в которой расположена грудь человека. После этого программа анализирует изменения яркости пикселей на множестве кадров из видео и, если на видео находится живой и дышащий человек, распознает в области груди периодические колебания. Уточним, что колебания, вызванные нестабильным положением дрона, ПО отсеивает.

Интерфейс программы при работе с двумя видео, на одном из которых запечатлен манекен, а на втором — живой человек.

В нынешнем виде система работает не в реальном времени — данные, записанные камерой на дроне, анализируются на компьютере после его посадки. Чтобы проверить эффективность новации, разработчики провели эксперимент, во время которого они снимали с дрона один манекен и восемь человек, лежащих в четырех разных позах. В результате алгоритму удалось корректно классифицировать, жив ли человек в кадре, во всех случаях.

Позы, в которых лежали испытуемые, и таблица с результатами эксперимента. 

В то же время, авторы указывают на некоторые ограничения существующего решения. Во-первых, алгоритму удается извлечь нужные данные, если расстояние до тела не превышает 8 метров (это касается как самой возможности обнаружить тело, так и возможности оценить наличие дыхания). Во-вторых, пока что ПО было протестировано только в контролируемых условиях, и исследователи не исключают, что в реальных условиях точность обнаружения добровольцев может быть ниже 100%. Наконец, обработка по приземлению накладывает существенные ограничения на возможные сценарии применения технологии. Вместе с тем, разработчики указывают, что эти ограничения носят чисто технический характер, и в дальнейших исследованиях они попытаются их обойти. По их словам, работа над усовершенствованием данного метода важна потому, что он потенциально может позволить спасательным службам существенно быстрее обнаруживать выживших людей при проведении поисково-спасательных операций, когда любое промедление может усугубить ситуацию и стоить человеку жизни.

Источник: N+1