Моделі класифікатора передумов виникнення ДТП для передбачення небезпечних ситуацій на перехрестях

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.30837/2522-9818.2025.2.177

Ключові слова:

класифікація об’єктів на зображенні; комп’ютерний зір; машинне навчання; штучний інтелект; інформаційні технології; Nvidia Jetson; передбачення ДТП; YOLO; DetectNet_v2; Detectron2.

Анотація

Предметом статті є передумови виникнення дорожньо-транспортних пригод на перехрестях та ділянках з обмеженою видимістю; використання моделей комп’ютерного зору для завдань класифікації передумов виникнення ДТП і визначення ефективності їх застосування для роботи в режимі реального часу. Мета дослідження – порівняння моделей комп’ютерного зору для завдання класифікації передумов виникнення ДТП для роботи в режимі реального часу; порівняння моделей з використанням платформи Jetson TX2; визначення ефективності роботи зазначеного підходу з метою створення сигналів для водія про небезпеку в режимі реального часу. Завдання: дослідження моделей комп’ютерного зору Detectron2, YOLOv7 для завдання класифікації передумов ДТП на зображенні в розрізі швидкодії моделей, зручності створення набору даних, тренування моделей та їх використання; порівняння YOLOv8 і DetectNet_v2 на одноплатному комп’ютері Jetson TX2 у розрізі швидкодії. Методи дослідження: тренування та використання моделей машинного навчання та методи моделювання небезпечних ситуацій за допомогою програмного забезпечення BeamNG.tech, CARLA; порівняльний аналіз результатів застосування моделей із застосуванням метрик для оцінювання їх ефективності. Основними результатами дослідження є виявлення найбільш ефективної моделі для завдань класифікації на одноплатному комп’ютері Jetson TX2-DetectNet_v2; позитивна оцінка ефективності використання запропонованого підходу для попередження водія про небезпеку в режимі реального часу, проте з огляду на розмір навчального набору даних та складність його підготовки. Висновки. Розглянуто алгоритми комп’ютерного зору, зокрема Detectron2, YOLOv7 та DetectNet_v2. Виявлено, що модель YOLOv7 є кращою порівняно з Detectron2 для завдання виявлення передумов ДТП на зображенні, проте зі свого боку DetectNet_v2 є більш ефективним для застосування на одноплатному комп’ютері Jetson TX2, якщо порівнювати з YOLOv7. Додатково на підставі експериментів з’ясовано, що застосування окресленого підходу для передбачення передумов ДТП є проблематичним через складнощі у створенні навчального набору даних – варіативність сценаріїв передумов.

Біографії авторів

Олександр Бизкровний, Харківський національний університет радіоелектроніки

аспірант кафедри програмної інженерії

Кирило Смеляков, Харківський національний університет радіоелектроніки

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри програмної інженерії, член НТР

Посилання

Список літератури

Speed Bump and Pothole Detection Using Deep Neural Network with Images Captured through ZED Camera / J.-E. Peralta-López та ін. Applied Sciences. 2023. Vol. 13, № 14. 8349 р. DOI: https://doi.org/10.3390/app13148349

Speed Bump Detection Using Accelerometric Features: A Genetic Algorithm Approach / J. Celaya-Padill. Sensors. 2018. Vol. 18, № 2. 443 р. DOI: https://doi.org/10.3390/s18020443

Eslami Nezhad S. A., Delavar M. R. An integrated network-constrained spatial analysis for car accidents: a case study of tehran city, iran. ISPRS – International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2019. XLII-4/W18. Р. 335–342. DOI: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-xlii-4-w18-335-2019

Contributors to Wikimedia projects. Kernel density estimation – Wikipedia. Wikipedia, the free encyclopedia. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Kernel_density_estimation (дата звернення: 19.04.2025).

Ravindran V., Viswanathan L., Rangaswamy S. A Novel Approach to Automatic Road-Accident Detection using Machine Vision Techniques. International Journal of Advanced Computer Science and Applications. 2016. Vol. 7, № 11. DOI: https://doi.org/10.14569/ijacsa.2016.071130

Robles-Serrano S., Sanchez-Torres G., Branch-Bedoya J. Automatic Detection of Traffic Accidents from Video Using Deep Learning Techniques. Computers. 2021. Vol. 10. № 11. 148 р. DOI: https://doi.org/10.3390/computers10110148

Amirfakhrian M., Parhizkar M. Integration of image segmentation and fuzzy theory to improve the accuracy of damage detection areas in traffic accidents. Journal of Big Data. 2021. Vol. 8, № 1. DOI: https://doi.org/10.1186/s40537-021-00539-2

Zimmermann H. J. Fuzzy set theory. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics. 2010. Vol. 2, № 3. Р. 317–332. DOI: https://doi.org/10.1002/wics.82

An Automatic Car Accident Detection Method Based on Cooperative Vehicle Infrastructure Systems / D. Tian та ін. IEEE Access. 2019. Vol.7. Р. 127453–127463. DOI: https://doi.org/10.1109/access.2019.2939532

Wang S. Traffic Accident Prediction based on CNN and Time of Commuting after Accident. Highlights in Science, Engineering and Technology. 2024. Vol. 118. Р. 65–71. DOI: https://doi.org/10.54097/5t9mba88

Suzen A. A., Duman B., Sen B. Benchmark Analysis of Jetson TX2, Jetson Nano and Raspberry PI using Deep-CNN. 2020 International Congress on Human-Computer Interaction, Optimization and Robotic Applications (HORA), Ankara, Turkey, 2020 р. 2020. DOI: https://doi.org/10.1109/hora49412.2020.9152915

Detection, instance segmentation, and classification for astronomical surveys with deep learning (DeepDISC): Detectron2 implementation and demonstration with hyper suprime-cam data / G. Merz та ін. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2023. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stad2785

Wang C.-Y., Bochkovskiy A., Mark Liao H.-Y. YOLOv7: Trainable bag-of-freebies sets new state-of-the-art for real-time object detectors. Computer Vision and Pattern Recognition. 2022. DOI: https://doi.org/10.48550/arxiv.2207.02696

BeamNG.tech Contributors. BeamNG.tech. BeamNG.tech. URL: https://beamng.tech/ (дата звернення: 25.02.2025).

Comparison of potential road accident detection algorithms for modern machine vision system / O. Byzkrovnyi та ін. Environment. technologies. resources. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference. 2023. Vol. 3. Р. 50–55. DOI: https://doi.org/10.17770/etr2023vol3.7299

Comparison of Object Detection Algorithms for the Task of Person Detection on Jetson TX2 NX Platform / O. Byzkrovnyi та ін. 2024 IEEE Open Conference of Electrical, Electronic and Information Sciences (eStream), Vilnius, Lithuania, 2024 р. 2024. DOI: https://doi.org/10.1109/estream61684.2024.10542592

References

Peralta-López, J., Morales-Viscaya, J., Lázaro-Mata, D., Villaseñor-Aguilar, M., Prado-Olivarez, J., Pérez-Pinal, F., Gutiérrez, A. (2023), "Speed bump and pothole detection using deep neural network with images captured through zed camera". Applied Sciences, № 13(14), 8349 р. DOI: https://doi.org/10.3390/app13148349

Celaya-Padilla, J. M., Galván-Tejada, C. E., López-Monteagudo, F. E., Alonso-González, O., Moreno-Báez, A., Martínez‐Torteya, A., Gamboa-Rosales, H. (2018), "Speed bump detection using accelerometric features: a genetic algorithm approach". Sensors, № 18(2), 443 р. DOI: https://doi.org/10.3390/s18020443

Eslaminezhad, S. A. and Delavar, M. R. (2019), "An integrated network-constrained spatial analysis for car accidents: a case study of tehran city, iran". The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLII-4/W18, Р. 335–342. DOI: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-xlii-4-w18-335-2019

Contributors to Wikimedia projects, (2005), "Kernel density estimation – Wikipedia. Wikipedia, the free encyclopedia", available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Kernel_density_estimation (last accessed 25.02.2025)

Ravindran, V., Viswanathan, L., & Rangaswamy, S. (2016), "A novel approach to automatic road-accident detection using machine vision techniques". International Journal of Advanced Computer Science and Applications, №7(11). DOI: https://doi.org/10.14569/ijacsa.2016.071130

Robles-Serrano, S., Torres, G. S., & Branch, J. W. (2021), "Automatic detection of traffic accidents from video using deep learning techniques". Computers, №10(11), 148 р. DOI: https://doi.org/10.3390/computers10110148

Amirfakhrian, M. and Parhizkar, M. (2021), "Іntegration of image segmentation and fuzzy theory to improve the accuracy of damage detection areas in traffic accidents". Journal of Big Data, №8(1). DOI: https://doi.org/10.1186/s40537-021-00539-2

Zimmermann, H. (2010), "Fuzzy set theory". WIREs Computational Statistics, №2(3), Р. 317–332. DOI: https://doi.org/10.1002/wics.82

Tian, D., Zhang, C., Duan, X., & Wang, X. (2019), "An automatic car accident detection method based on cooperative vehicle infrastructure systems". IEEE Access, № 7, Р. 127453-127463. DOI: https://doi.org/10.1109/access.2019.2939532

Wang, S. (2024), "Traffic accident prediction based on cnn and time of commuting after accident". Highlights in Science, Engineering and Technology, №118, Р. 65–71. DOI: https://doi.org/10.54097/5t9mba88

Süzen, A. A., Duman, B., & Şen, B. (2020). "Benchmark analysis of jetson tx2, jetson nano and raspberry pi using deep-cnn". 2020 International Congress on Human-Computer Interaction, Optimization and Robotic Applications (HORA), № 1-5. DOI: https://doi.org/10.1109/hora49412.2020.9152915

Merz, G., Liu, Y., Burke, C. J., Aleo, P., Liu, X., Kind, M. C., Liu, Y. (2023), "Detection, instance segmentation, and classification for astronomical surveys with deep learning (deepdisc): detectron2 implementation and demonstration with hyper suprime-cam data". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, № 526(1), Р. 1122–1137. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stad2785

Wang, C., Bochkovskiy, A., & Liao, H. M. (2022), "Yolov7: trainable bag-of-freebies sets new state-of-the-art for real-time object detectors". Computer Vision and Pattern Recognition. DOI: https://doi.org/10.48550/arxiv.2207.02696

"BeamNG.tech Contributors, BeamNG.tech". 2023. available at: https://beamng.tech/ (last accessed: 25.02.2025)

Byzkrovnyi, O., Smelyakov, K., Chupryna, A., Savulionienė, L., & Sakalys, P. (2023), "Comparison of potential road accident detection algorithms for modern machine vision system". Environment. technologies. resources. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference, №3, Р. 50–55. DOI: https://doi.org/10.17770/etr2023vol3.7299

Byzkrovnyi, O., Smelyakov, K., Chupryna, A., & Lanovyy, O. (2024), "Comparison of object detection algorithms for the task of person detection on jetson tx2 nx platform". IEEE Open Conference of Electrical, Electronic and Information Sciences (eStream). DOI: https://doi.org/10.1109/estream61684.2024.10542592

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-07-08

Як цитувати

Бизкровний, О., & Смеляков, К. (2025). Моделі класифікатора передумов виникнення ДТП для передбачення небезпечних ситуацій на перехрестях. СУЧАСНИЙ СТАН НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ТЕХНОЛОГІЙ В ПРОМИСЛОВОСТІ, (2(32), 177–187. https://doi.org/10.30837/2522-9818.2025.2.177