Как компьютерное зрение создает "умные" города будущего

Абдельрахман Эльгенди

4 мин. чтения

16 декабря 2024 г.

Узнайте, как компьютерное зрение и такие модели, как Ultralytics YOLO11, могут улучшить работу "умных" городов в области безопасности, дорожного движения и экологии.

Города - это оживленные центры, где люди живут, работают и взаимодействуют с окружающей средой. Для решения разнообразных проблем городской жизни - от пробок на дорогах до экологической устойчивости - требуются инновационные решения.

Умные города решают эти проблемы с помощью интеграции передовых технологий, перестраивая городскую среду, делая ее более эффективной, удобной для жизни и устойчивой. Одной из ключевых технологий, определяющих эту эволюцию, является компьютерное зрение (КВ). Системы CV анализируют и интерпретируют визуальные данные, позволяя применять их в самых разных областях - от мониторинга дорожного движения до управления качеством воздуха. Эти системы - не просто инструменты, они помогают городам работать более разумно и оперативно.

Давайте узнаем, как компьютерное зрение и передовые модели, такие как Ultralytics YOLO11, могут улучшить жизнь в городах благодаря эффективным приложениям.

Понимание задач "умного города

Городская среда - это сложная экосистема, в которой транспорт, инфраструктура и общественная безопасность должны работать в гармонии, чтобы поддерживать повседневную жизнь. Управление этими сложными процессами требует решения целого ряда задач, от облегчения транспортных заторов до обеспечения безопасности в местах скопления людей.

Например, пробки на дорогах могут увеличить время поездки на работу и усугубить загрязнение воздуха, что негативно сказывается как на производительности труда, так и на здоровье людей. Аналогичным образом, общественная безопасность в районах с высокой плотностью населения требует постоянного наблюдения и быстрого реагирования на потенциальные риски. Эти проблемы подчеркивают необходимость в эффективных, масштабируемых решениях.

Компьютерное зрение играет жизненно важную роль в удовлетворении этих требований. Автоматизируя анализ визуальных данных, КВ обеспечивает мониторинг в реальном времени, распознавание образов и обнаружение аномалий, позволяя городским управляющим эффективно распределять ресурсы и заблаговременно решать городские проблемы.

Теперь давайте подробнее рассмотрим, как компьютерное зрение применяется для решения реальных городских задач.

Применение компьютерного зрения в умных городах

Приложения для интеллектуальных городов с компьютерным зрением могут быть интегрированы, чтобы помочь создать инфраструктуру, на которой строятся интеллектуальные города с искусственным интеллектом, делая их более безопасными и эффективными. От мониторинга общественной безопасности до оптимизации инфраструктуры - вот как CV может помочь городам процветать:

Управление парковкой

Навигация по переполненным парковкам - распространенная проблема в городских районах, способствующая образованию пробок на дорогах и выбросу вредных веществ в атмосферу. Модели компьютерного зрения, такие как YOLO11, могут анализировать фотографии с парковок и определять свободные и занятые места в режиме реального времени. Используя методы обнаружения объектов и ориентированных ограничительных рамок, YOLO11 классифицирует автомобили и эффективно определяет местоположение парковочных мест.

__wf_reserved_inherit
Рис. 1. Управление парковкой с помощью Ultralytics YOLO11.

Это приложение сокращает время, которое водители тратят на поиск парковки, уменьшает количество пробок и снижает уровень вредных выбросов. 

Универсальность и широкий спектр задач YOLO11 также помогают отслеживать незаконную парковку, что, например, способствует более эффективному соблюдению правил. Его скорость и точность делают его ценным активом для оптимизации систем управления парковками.

Автоматизированное распознавание номерных знаков (ANPR)

Управление дорожным движением и охрана правопорядка часто зависят от эффективного отслеживания транспортных средств. YOLO11 помогает в ANPR, анализируя видеопоток для идентификации и классификации номерных знаков в режиме реального времени. Функции обнаружения объектов и классификации изображений позволяют модели отслеживать нарушения правил дорожного движения и оптимизировать процессы взимания платы.

__wf_reserved_inherit
Рис. 4. Автоматизированное распознавание номерных знаков (ANPR) с использованием модели YOLO.

Способность системы работать в различных условиях, таких как слабое освещение или высокая скорость движения автомобилей, делает ее очень надежной для городских транспортных систем. Это повышает как интенсивность движения, так и общественную безопасность, обеспечивая бесперебойную работу городских дорог.

Обнаружение несчастных случаев

Аварии часто представляют собой серьезную проблему для городских транспортных систем, влияя на общественную безопасность и способствуя образованию заторов. Приложения "умного города" с компьютерным зрением могут анализировать записи с камер на дорогах и перекрестках для обнаружения столкновений и других дорожных происшествий.

Эти системы используют распознавание действий и анализ движения для выявления аномалий, таких как внезапные остановки, нестабильное движение автомобиля или аварии. После обнаружения инцидента эти системы могут быть подключены к автоматическим оповещениям для отправки в службы экстренной помощи.

Умные продуктовые магазины

Розничные сети в "умных" городах могут использовать искусственный интеллект для повышения качества обслуживания покупателей и эффективности работы. Такие модели, как YOLO11, например, помогают оптимизировать рабочие процессы управления запасами и отслеживать уровень запасов на полках магазинов, обеспечивая своевременное пополнение запасов популярных товаров. Его возможности сегментации экземпляров обеспечивают высокий уровень детализации, позволяя точно определять неправильно расположенные или отсутствующие на складе товары.

__wf_reserved_inherit
Рис. 2. Умные продуктовые магазины с использованием Ultralytics YOLO11.

Помимо инвентаризации, модели компьютерного зрения могут анализировать поведение покупателей, позволяя оптимизировать планировку магазинов и улучшить размещение товаров. Классифицируя движения и взаимодействия покупателей, модель помогает ритейлерам создавать эффективную торговую среду, которая минимизирует потери и повышает удовлетворенность клиентов.

Безопасность на строительной площадке

Безопасность имеет первостепенное значение в условиях повышенного риска, например на строительных площадках. Системы компьютерного зрения, такие как YOLO11, могут контролировать видеопоток, чтобы обеспечить соблюдение протоколов безопасности. Например, YOLO11 может определить, надеты ли на рабочих необходимые средства защиты, такие как каски и жилеты, с помощью классификации изображений.

__wf_reserved_inherit
Рис. 3. Безопасность на строительной площадке с помощью Ultralytics YOLO11.

Благодаря возможностям оценки позы и ориентированной ограничительной рамке (OBB) YOLO11 позволяет отслеживать соблюдение правил техники безопасности. Кроме того, модели компьютерного зрения могут выявлять структурные риски, такие как неустойчивые строительные леса или неправильно расположенные механизмы, что позволяет руководителям объектов заблаговременно устранять потенциальные опасности и снижать количество несчастных случаев.

Обнаружение брошенных предметов

Безопасность является приоритетной задачей в многолюдных городских пространствах, таких как аэропорты, вокзалы и общественные площади. Необслуживаемые объекты часто вызывают опасения, но ручной контроль может быть сложным и чреватым ошибками. 

Системы CV могут обнаруживать оставленные предметы в режиме реального времени, анализируя записи с камер наблюдения и выявляя нарушения в движении объектов. Эти автоматические оповещения обеспечивают быстрое реагирование, снижая риски и повышая общественную безопасность.

Обнаружение выбоин

Хорошо отремонтированные дороги - важнейшее условие городской мобильности. Однако выявление выбоин может потребовать значительных ресурсов. Системы компьютерного зрения обрабатывают снимки дорог для обнаружения повреждений поверхности, используя методы ориентированных ограничительных блоков для оценки размера и серьезности выбоин или трещин.

Автоматизируя этот процесс обнаружения, модели CV помогают определить приоритеты ремонта, обеспечивая безопасность и эффективность дорог. Такой упреждающий подход позволяет минимизировать долгосрочные затраты на обслуживание и снизить риск аварий, вызванных запущенными повреждениями дорог.

Мониторинг загрязнения воздуха с помощью компьютерного зрения

Качество воздуха - насущная проблема в городской среде, напрямую влияющая на здоровье населения и устойчивое развитие. Системы CV объединяют спутниковые снимки и записи с камер на уровне улиц для мониторинга уровня загрязнения и выявления "горячих точек", таких как промышленные зоны или места перегруженного движения.

Эти системы сегментируют визуальные данные для получения практических выводов, позволяющих градостроителям принимать целевые меры, такие как изменение маршрутов движения или ужесточение контроля за выбросами. Подобные приложения способствуют улучшению условий жизни и поддерживают цели устойчивого развития городов.

Управление толпой

Большие скопления людей на концертах, спортивных мероприятиях или во время чрезвычайных ситуаций могут представлять значительные проблемы для безопасности. Системы предотвращения катастроф в толпе (CDAS) , основанные на компьютерном зрении, помогают снизить риски, анализируя плотность, характер движения и поведение толпы в режиме реального времени. Используя данные с одной или нескольких камер, эти системы определяют структурированные толпы, например митинги, и неструктурированные, например на рынках или в общественных местах.

Когда плотность толпы превышает пороговые значения, например 8 человек на квадратный метр, системы CV могут обнаружить турбулентность или нестабильное поведение и запустить раннее предупреждение для предотвращения давки. Эти системы могут также предоставлять оперативную информацию для эвакуации в режиме реального времени и распределения ресурсов, обеспечивая бесперебойное управление толпой во время мероприятий с высоким уровнем риска.

Кроме того, алгоритмы CV помогают в планировании и анализе после проведения мероприятия. Моделирование в виртуальной среде помогает выявить потенциальные "узкие места", определяя дизайн мест проведения мероприятий и улучшая транспортные потоки. Судебные экспертизы прошлых инцидентов, таких как Парад любви в Дуйсбурге, используют CV для реконструкции событий и совершенствования будущих стратегий безопасности.

Индивидуальное обучение для умных городов

До сих пор мы рассматривали различные способы применения моделей искусственного интеллекта в различных отраслях. Как же на самом деле работают эти модели?

Как было показано выше, модели компьютерного зрения, подобные YOLO11, можно настраивать для решения конкретных городских проблем и выполнения различных задач. Обучая модель на наборах данных, предназначенных для среды "умного города", инженеры могут точно настроить ее возможности для различных приложений.

  • Разнообразие данных: Наборы данных могут включать изображения, полученные при различных условиях освещения, погодных условиях и под разными углами обзора камеры, чтобы обеспечить надежное обнаружение в различных условиях.
  • Модели, ориентированные на конкретные задачи: YOLO11 можно оптимизировать под конкретные задачи, например, обнаружение дефектов на дорогах, мониторинг поведения толпы или управление парковкой.

Целенаправленный процесс обучения повышает производительность YOLO11, позволяя ему получать точные результаты при высокой скорости обработки. Оптимизированная архитектура также обеспечивает возможность развертывания на устройствах с меньшим количеством вычислительных ресурсов, что делает его доступным решением для городов любого размера.

Плюсы и минусы использования компьютерного зрения в умных городах

Компьютерное зрение может стать краеугольным камнем приложений для "умных городов", предлагая множество преимуществ и в то же время создавая определенные проблемы. Давайте взвешенно рассмотрим его влияние.

Плюсы компьютерного зрения в умных городах

  • Повышение безопасности: Автоматизированные системы наблюдения позволяют быстрее реагировать на чрезвычайные ситуации и снижают зависимость от ручного контроля.
  • Операционная эффективность: Автоматизация ресурсоемких задач повышает производительность и минимизирует потери.
  • Экологические преимущества: Такие приложения, как мониторинг качества воздуха и оптимизация дорожного движения, соответствуют целям устойчивого развития.
  • Экономия средств: Раннее обнаружение проблем с инфраструктурой сокращает расходы на обслуживание и время простоя.

Применение компьютерного зрения в умных городах

  • Затраты на инфраструктуру: Развертывание камер высокого разрешения и вычислительных систем требует значительных первоначальных инвестиций.
  • Вопросы конфиденциальности: Постоянный мониторинг вызывает вопросы о безопасности данных и этичности их использования.
  • Чувствительность к погодным условиям: Такие факторы, как дождь или слабое освещение, могут влиять на точность обнаружения, что требует применения адаптивных алгоритмов.
  • Интеграционные барьеры: Модернизация систем CV в существующую инфраструктуру может занять много времени и стоить дорого.

Будущее умных городов

Поскольку городские центры продолжают расти и развиваться, будущее "умных" городов будет все больше зависеть от технологий компьютерного зрения. Эти решения прокладывают путь к более умным, безопасным и устойчивым городским средам, позволяя эффективно управлять сложными системами. Технологии CV обещают сделать городскую жизнь более комфортной и приятной - от улучшения транспортного потока до повышения общественной безопасности.

Благодаря продуманному внедрению этих решений города смогут решить проблемы урбанизации и повысить качество жизни своих жителей. Узнайте, как YOLO11 и другие инновации в области компьютерного зрения формируют будущее умных городов уже сегодня. 🌆

Давайте вместе построим будущее
искусственного интеллекта!

Начните свое путешествие в будущее машинного обучения

Начните бесплатно
Ссылка копируется в буфер обмена