Проекты

«Компьютерное зрение». Система доступа на объект посредством распознавания лица

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Инновации умного города. Умная школа» среди работ учащихся 7−9 классов

Направление работы: Безопасность, Нейросети
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1412
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 9 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Существующая система допуска на объекты является частично автоматизированной с привлечением работы представителя охранной организации. Данный принцип охраны недостаточно эффективен, так как имеет место человеческий фактор.

Современные IT-технологии позволяют внедрять в практику инновационную систему компьютерного зрения. Прогресс в области компьютерного зрения определяется двумя факторами: развитие теории, методов и модернизация аппаратного обеспечения. В плане практического применения системы компьютерного зрения прошли ряд этапов: этап индивидуального решения (как в части аппаратного обеспечения, так и алгоритмов) конкретных задач; этап применения в профессиональных областях (в особенности в промышленности и оборонной сфере) с использованием спецпроцессоров, специализированные системы формирования изображений и алгоритмы.

Наиболее распространены в существующей системе машинного зрения модели, использующие стандартные камеры и компьютеры в качестве первых двух компонент (именно к таким системам больше подходит термин «компьютерное зрение»). Именно выбор «нестандартных» способов формирования изображений существенно расширяет возможности систем машинного зрения.  В то время как по возможностям алгоритмического обеспечения системы компьютерного зрения значительно уступают зрению человека, по эффективности получения информации о наблюдаемых объектах они существенно превосходят его. В связи с этим нами был разработан проект компьютерного зрения, использующий веб-камеры для распознавания лица при допуске на объект.

Цель

Разработать систему допуска на объект с использованием технологии «компьютерное зрение».

Задачи

1. Обеспечение мер безопасности, антитеррористической защищённости и повышение качества контрольно-пропускного режима при допуске на объекты.

2. Создание эффективной контрольно-пропускной системы безопасности с использованием современных IT-технологий.

3. Создание условий реализации стратегии «Умный город» и «Безопасный город».

4. Поиск изображений по содержанию: нахождение отдельных изображений в большой коллекции изображений, которые имеют общий определённый признак.

5. Повышение качества системы безопасности (идентификация личности, детекторы движения, распознавание и отслеживание движущихся объектов, распознавание автомобильных номеров и т. д.).

6. Оптимизация процесса допуска посетителей на территорию, в здания и помещения.

7. Анализ видеопотока: слежение за перемещением объектов (например, автотранспорта или людей).

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Микрокомпьютер Raspberry Pi 3 model B
  • Веб-камера
  • Электронный замок
  • -дисплей
  • -модуль
  • Программное обеспечение, выполненное на языке программирования «Python»
  • Библиотека алгоритмов компьютерного зрения, обработки изображений и численных алгоритмов общего значения с открытым кодом «

Описание

Авторы создали алгоритм распознавания лиц, взяв библиотеку OpenCV (установленный Python 2.7 с библиотеками NumPy и PIL; OpenCV 2-й версии).

Дальше авторами начата работа по созданию самой программы, заключавшейся в пошаговом создании алгоритмов. Далее запускалась функция тренировки с помощью алгоритма LBP. Тем самым передавались значения, полученные после запуска функции get­_images(). Последующую обработку данных программа выполняла самостоятельно. Таким образом, создаётся обученный «распознаватель» с набором лиц.

Дальше была разработана электронная модель прибора, и структурно подобраны составляющие элементы.

Дальше авторы в результате нескольких сборок смогли найти оптимальный вариант расположения демонстрационного варианта.

Авторы протестировали прибор на своих друзьях.

Результаты работы/выводы

Результатом работы стал демонстрационный вариант системы доступа.

Перспективы использования результатов работы

Система безопасности, ориентированная на применение инновационных IT-технологий, оснащённая алгоритмами компьютерного зрения, качественно распознающая и сравнивающая лица людей, проводящая мониторинг посетителей и обстановки в общественных местах, способствует повышению уровня надёжности и эффективности безопасности на объектах, работающих в контрольно-пропускном режиме.

Внедрение данной системы безопасности может быть рекомендовано для эксплуатации и обеспечения контрольно-пропускного режима в образовательной организации.

Награды/достижения

Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» – призёр.