Система контролю дорожнього руху на основі доповненої реальності з використанням бібліотеки OpenCV

Abstract

Актуальність теми кваліфікаційної роботи обумовлена тим, що в сучасному світі, де населення постійно зростає, а міські інфраструктури намагаються впоратися зі зростаючим трафіком транспорту та пішоходами. Великі та середні міста стикаються з низкою проблем, пов'язаних зі збільшенням автотранспортного руху, що призводить до заторів, дорожньо-транспортних пригод (ДТП) та загального погіршення якості життя мешканців. Однією з основних проблем є зростання кількості ДТП, що може призвести до серйозних травм або навіть загибелі людей. Статистика ДТП свідчить про те, що велика частина аварій стається через порушення правил дорожнього руху та недбале ставлення до безпеки на дорозі. Збільшення навантаження на моніторингові системи також є важливою проблемою. Міста намагаються впроваджувати різноманітні системи контролю за рухом, такі як відеоспостереження, системи фіксації порушень швидкісного режиму, контроль за виїздом на перехрестях та інші. Проте зростаюче навантаження може призвести до перевантаження систем та зниження їх ефективності. Справжнім викликом є своєчасне реагування на порушення руху з мінімальним часовим інтервалом. Це означає, що системи моніторингу повинні бути досконалішими і ефективнішими, щоб оперативно реагувати на порушення та негайно приймати заходи щодо їх усунення. Наприклад, автоматизовані системи виявлення порушень можуть надсилати сповіщення поліції або автоматично застосовувати штрафи за порушення правил руху. Отже, дослідження впровадження та оптимізація моніторингових систем для управління трафіком та безпеки на дорозі у великих та середніх містах є надзвичайно актуальними та важливими для покращення якості життя мешканців та забезпечення безпеки на дорогах. Доповнена реальність (Augmented Reality, AR) і бібліотека OpenCV (Open Source Computer Vision Library) представляють собою два передові технологічні інструменти, які можуть бути успішно використані для досягнення цієї мети. Інтеграція AR та OpenCV в системи контролю дорожнього руху може створити потужні інструменти для аналізу, моніторингу та оптимізації дорожнього середовища, а також для підвищення безпеки всіх учасників дорожнього руху. Мета та завдання дослідження. Мета: розробити систему контролю дорожнього руху на основі доповненої реальності з використанням бібліотеки OpenCV. Об’єкт дослідження (розробки): технологія інтеграції мікропроцесорної системи з комп’ютерним зором для системи контролю дорожнього руху. Предмет дослідження (розробки): особливості розробки системи контролю дорожнього руху в апаратно-програмних мережах на основі доповненої реальності. Завдання: – розглянути сучасні системи контролю дорожнього руху; – проаналізувати недоліки існуючих систем; – розробити апаратну частину; – розробити програмну частину; – створити макетну модель для демонстрації роботи. Кваліфікаційна робота містить: перелік скорочень, вступ, чотири розділи, висновок, перелік джерел посилання та два додатки. The relevance of the subject of the qualification work is due today's world, where the population is constantly growing, and urban infrastructures are struggling to cope with the increasing traffic of both vehicles and pedestrians. Large and medium-sized cities face a range of problems associated with the growth in motor vehicle traffic, leading to traffic jams, road accidents (RTAs), and a general deterioration in the quality of life for residents. One of the main issues is the increase in the number of RTAs, which can result in serious injuries or even fatalities. RTA statistics indicate that a significant portion of accidents occur due to violations of traffic rules and a lack of attention to road safety. The increasing burden on monitoring systems is also a significant problem. Cities are trying to implement various traffic control systems, such as video surveillance, speed violation detection systems, intersection control, and more. However, the growing workload can lead to system overload and a decrease in their effectiveness. A real challenge is timely response to traffic violations with minimal time intervals. This means that monitoring systems must be more sophisticated and efficient to promptly respond to violations and take immediate action to address them. For example, automated violation detection systems can alert the police or automatically apply fines for traffic rule violations. Therefore, research into the implementation and optimization of monitoring systems for traffic management and road safety in large and medium-sized cities is highly relevant and important for improving the quality of life for residents and ensuring road safety. Augmented Reality (AR) and OpenCV (Open Source Computer Vision Library) are two advanced technological tools that can be successfully used to achieve this goal. The integration of AR and OpenCV into traffic control systems can create powerful tools for analyzing, monitoring, and optimizing the road environment, as well as improving the safety of all road users. Objective: to develop a traffic control system based on augmented reality using the OpenCV library. Object of research (development): the technology of integrating a microprocessor system with computer vision for a traffic control system. The subject of research (development): features of the development of a traffic control system in hardware and software networks based on augmented reality. To achieve the goal, the following tasks were set: – inspect modern traffic control systems; – analyze the shortcomings of existing systems; – develop the hardware part; – develop the software part; – create a mock-up model to demonstrate the work.