Сегментація та детекція людей у мультиспектральному відеопотоці в умовах надзвичайних ситуацій

Main Article Content

Угрин Дмитро Ілліч
Бреславський Олег Ігорович

Анотація

Роботу присвячено підвищенню точності та стійкості детекції й сегментації людей у мультиспектральному відеопотоці за умов надзвичайних ситуацій зі збереженням продуктивності, достатньої для роботи в реальному часі. Показано, що пряме перенесення детекторів, навчених на зображеннях видимого діапазону, в інфрачервоний спектр є неефективним через міжмодальний доменний зсув: модальності різняться за фізичною природою сигналу, рівнем шуму, характером контрасту та набором доступних текстурних ознак. Проаналізовано основні напрями детекції та сегментації людей в інфрачервоному діапазоні: теплові детектори та спеціалізовані набори даних, доменну адаптацію й перенесення ознак із видимого спектра, багатоспектральні детектори з різними рівнями злиття та методи компенсації модального дисбалансу. Встановлено, що їх спільним обмеженням є фіксована довіра до модальностей та однакова для всіх кадрів глибина попередньої обробки. Запропоновано вдосконалений спосіб детекції та сегментації людей на основі двогілкової архітектури YOLOv8m-seg, що поєднує кількісну метрику інформативності модальності, адаптивну передобробку кадрів і крос-модальне злиття ознак зі змінними вагами. Інформативність RGB- та ІЧ-каналів визначається за нормованими характеристиками локального середньоквадратичного контрасту, ентропії розподілу яскравості, енергії градієнта за Тененграмом, оберненої оцінки щільності серпанку та відношення сигнал/шум, а для теплового каналу додатково враховується узгодженість теплового діапазону цілі. Значення метрики належать діапазону [0; 1] і поділяються на чотири рівні: дуже низький за I<0,25, низький за 0,25≤I<0,45, середній за 0,45≤I<0,70 та високий за I≥0,70. За I(c)<0,45 режим втручання визначається профілем компонент метрики: залежно від характеру деградації застосовується швидка корекція або нейромережеве відновлення, тоді як за достатньої інформативності додаткова передобробка пропускається. Крос-модальне злиття реалізовано зі змінними просторовими вагами RGB- та ІЧ-ознак, що визначаються відповідно до локальної інформативності кожної модальності. Додатково застосовано узгоджену з фізикою деградацій стратегію формування навчальної вибірки та засоби роботи з малорозмірними й частково перекритими цілями. Експериментальну перевірку проведено на відкритих мультиспектральних наборах KAIST Multispectral Pedestrian, LLVIP та FMB, об’єднаних у відтворюваний протокол MS-ER; матеріали для відтворення експерименту розміщено у відкритому репозиторії GitHub. Експериментальна база охоплювала 26 841 пару RGB–ІЧ кадрів, або 53 682 зображення, а для навчання сегментаційної складової додатково сформовано 55 427 масок людей. Для контрольованого порівняння використано шість конфігурацій M1–M6: RGB-only, thermal-only, статичне RGB+ІЧ-злиття, ICAFusion, запропоновану модель без адаптивної передобробки та повну модель M6 з метрикою інформативності, адаптивною передобробкою й локальним керуванням вагами модальностей. За результатами експериментального прогону 5000 кадрів установлено, що 46,8 % кадрів оброблялися без додаткової передобробки, для 31,6 % застосовувалася швидка корекція, а для 21,6 % - глибока реконструкція; середній час обробки становив 26,3 мс/кадр за середньої продуктивності 38,0 FPS, максимальної 49,8 FPS та пікового використання GPU-пам’яті 6,4 ГБ. Отримані результати підтверджують працездатність запропонованого способу та можливість адаптивного перерозподілу обчислювальних ресурсів залежно від поточної інформативності RGB- та ІЧ-каналів. Застосування найбільш ресурсомісткого режиму лише до деградованої частини кадрів дає змогу зберігати продуктивність, достатню для обробки мультиспектрального відеопотоку в реальному часі, водночас використовуючи комплементарну інформацію RGB- та ІЧ-модальностей для детекції й сегментації людей у складних умовах спостереження.

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

Розділ

Інформатика та інтелектуальні інформаційні технології

Біографії авторів

автор Угрин Дмитро Ілліч, афіліація Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, вул. Коцюбинського, 2. Чернівці, 58012, Україна

доктор технічних наук, професор, професор кафедри Комп’ютерних наук. 

Scopus Author ID: 57163746300

автор Бреславський Олег Ігорович, афіліація Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, вул. Коцюбинського, 2. Чернівці, 58012, Україна

аспірант кафедри Програмного забезпечення комп’ютерних систем. 

Як цитувати

Сегментація та детекція людей у мультиспектральному відеопотоці в умовах надзвичайних ситуацій. (2026). Інформатика. Культура. Техніка, 3(2 (4), 718-733. https://doi.org/10.15276/ict.03.2026.55

Посилання

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають