5 неожиданных областей применения компьютерного зрения
Что такое компьютерное зрение?
Компьютерное зрение (Computer Vision или CV) — это способность машины «видеть». Технология, которая позволяет извлекать информацию из изображений: производить обнаружение, идентификацию, отслеживание, подсчет, измерение и классификацию объектов, а также распознавание движений, построение 3D-моделей.
Искусственный интеллект применяют в проектах с компьютерным зрением: собирают большую базу данных, показывают ее машине с уточнениями: вот тут изображен кот, а тут –пёс. После просмотра кучи таких картинок машина начинает самостоятельно выделять внешние признаки котов и собак, а, следовательно, получает возможность находить их и на тех картинках, которые раньше не видела.
Кроме фото и видео, системы компьютерного зрения анализируют объекты в режиме реального времени: например, лица людей. Посмотрите в свой телефон — скорее всего, там вас встретит Face ID. И это не самая удивительная способность CV.
Промышленность
Системы видеонаблюдения помогают поддерживать порядок на предприятиях и не допускают посторонних. Они умеют распознавать скопления людей, фиксируют пересечение границ в пространстве, замечают возгорание и оставленные без присмотра предметы.
Компьютерное зрение помогает следить за соблюдением техники безопасности. CV-устройства видят, какие ошибки допускает работник (например, стоит слишком близко или не надел защитную экипировку), сообщают о них, тем самым спасая здоровье или даже жизнь человека. Подобные системы способны анализировать 26 видов нарушений по 19 параметрам.
Решения на основе компьютерного зрения выполняют контроль качества и проводят дефектоскопию — отслеживают брак от этапа обработки сырья до выпуска готовой продукции и следят за состоянием производственного оборудования. Внедрение таких решений повышает общую производительность и сокращает затраты.
Пример применения CV в производстве — дефектоскопия ветрогенераторов. Ветряк — это массивное прочное сооружение из металлических, бетонных и силовых конструкций, с лопастями из легких и крепких полимерных композитов. Но даже такой прочный материал со временем изнашивается.
Чтобы ветрогенератор не вышел из строя, нужно следить за его состоянием. Раньше команда специалистов несколько дней проверяла только один ветрогенератор. Обычно на одной ферме стоят десятки ветряков. Итог такой проверки — убытки от простоя и сокращение выработки электроэнергии.
В дефектоскопию внедрили дронов — с их помощью стали делать фотографии лопастей ветряков, которые потом отдельно проверяются специалистами. Но из-за несовершенного управления беспилотником появилась проблема низкого качества фотографий. Кроме того, всё ещё требовалось много времени — проверка снимков занимала больше недели.
Применение компьютерного зрения позволило наладить процесс съемки с помощью дрона и ускорить проверку снимков. Инспектор тратит всего 1 час на съемку 1-го ветряка. Затем фотографии загружаются на веб-портал, где CV-алгоритм сшивает их в одно изображение и самостоятельно распознает дефекты. Процесс проверки изображений ветряков с целой фермы занимает всего один день.
Медицина
Врачи всегда тратили много времени на анализ рентгеновских снимков и томографии. Канадская разработка COVID-Net поможет сократить время выполнения этих задач. Сейчас проект находится на стадии исследования процессов и обучения нейросети.
Разработчики обещают постоянно обновлять базу по мере появления новых данных и предостерегают от использования для самостоятельной диагностики. После завершения разработки COVID-Net сумеет просканировать рентгеновский снимок и поставить диагноз.
В борьбе с ковидом компьютерное зрение помогает и вне больниц. В супермаркетах используются терминалы распознавания лиц, которые определяют, надета ли на покупателя маска, и громко напоминают о том, что необходимо соблюдать меры осторожности. Производители обещают с точностью до 99% распознать лицо, даже если оно закрыто маской. Если защитной маски нет, устройство предупредит о нарушении и разрешит дальнейшие действия, только когда антиковидные меры будут приняты.
Сельское хозяйство
Фермы уже давно перестали быть чем-то исключительно природным и далеким от цивилизации. Компьютерное зрение помогает отслеживать состояние здоровья животных, анализируя как их внешний вид, так и особенности поведения.
Кроме животных, компьютерное зрение может отслеживать и рост растений. Обычно фермеры следили за ним самостоятельно, оценивая прогресс только визуально. CV помогает увеличить точность и объективность оценки, с помощью беспрерывного анализа роста растения и его реакции на удобрения.
Транспорт
На дорогах компьютерное зрение помогает оценить трафик, зафиксировать нарушения скоростного режима. Однако CV в транспорте применяется не только для оптимизации процессов, но и для удобства простых участников движения. Система обнаружения свободных парковочных мест позволяет быстрее найти место для своего автомобиля прямо в мобильном приложении.
При помощи компьютерного зрения человек может передвигаться на автомобиле, не участвуя в процессе пилотирования. Система автопилота Tesla основана на Tesla Vision — это 8 камер объединённых вместе, данные с которых поступают в гигантскую нейронную сеть. Сейчас система находится в разработке, обучается машинах из научного автопарка и ожидает внедрения в производство.
Проезд в метро в 2021 году уже можно оплатить, не касаясь смартфона или кошелька. Марти Макфлай нас о таком не предупреждал. Пока программа FACE PAY от московского метрополитена только тестируется, но присоединиться к ней может каждый, кто пройдет регистрацию.
Спорт
Компьютерное зрение применяется в теннисе с 2005-ого, а в футболе с 2011 года. CV фиксирует положение спортивных снарядов или спортсменов — это помогает сделать оценку судей соревнований объективнее.
В период локдауна все мы столкнулись с невозможностью посещать спортивные залы. Компьютерное зрение делает реальным систему самостоятельного спортивного обучения. Приложение Zenia Yoga основано на технологии компьютерного зрения, которое сейчас распознает 16 суставов в теле человека и умеет отслеживать их положение, чтобы асаны ученика были максимально верными.
Компьютерное зрение развивается и охватывает новые сферы. Постепенно будет оптимизировано большинство процессов, связанных с обработкой визуальной информации. Через несколько лет такая же статья о применении компьютерного зрения по объему будет сопоставима разве что с произведением «Война и мир».
Автор: Ольга Москвичева
Редактор: Роман Рамский
Материал подготовлен Singularis Lab
