Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№1
Ожидается:
16 Марта 2024
Статьи журнала №1 2023
11. Сложность распознавания при разработке программного обеспечения для видеомониторинга [№1 за 2023 год]Авторы: Кручинин А.Ю. (kruchinin-al@mail.ru) - Оренбургский государственный университет (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В работе рассмотрена проблема выбора оптимального режима видеомониторинга при использовании моделей нейронных сетей в качестве распознавателя, когда на видеопотоке в разные моменты времени эффективнее оказываются разные модели. Задачи видеомониторинга различные, при этом условия получения данных отличаются, что можно выразить в понятии сложности распознавания. Оценка сложности распознавания в мониторинге позволяет сэкономить вычислительные ресурсы и тем самым удешевить их внедрение и использование. Оценив среднюю сложность распознавания, можно выбрать оптимальный по скорости и достоверности режим распознавания при постобработке, когда время на нее ограничено. Решение проблемы показано на задаче детектирования объектов двух типов с использованием моделей YOLOv5, когда видеопоток должен обрабатываться в реальном времени с минимальной задержкой при выдаче результата после каждого кадра. Проанализированы метрики, используемые при детектировании объектов, на предмет возможности оценки достоверности результатов, когда нет конечных сведений о том, что это за объект. Выбран критерий эффективности на основе суммы компонент F1-score и затрат на вычислительные ресурсы, позволяющий оценить эффективность модели для конкретных объектов. Показана зависимость критерия эффективности от F1-score для двух моделей. При-ведены результаты тестирования двух моделей и динамического режима, основанного на выборе подходящей модели в зависимости от объекта на входе. Описаны ограничения подхода, который может быть использован только на потоковом распознавании, когда поступающие на распознавание изображения лишь немного отличаются от предыдущих. Сделан вывод о применимости подхода для ряда задач при соблюдении ограничений.
Abstract: The paper considers the problem of choosing an optimal video monitoring mode when using neural network models as a recognizer when different models are more effective on a video stream at different times. Video monitoring tasks are different while the conditions for obtaining data are different, which can be expressed in the recognition complexity concept. Evaluation of the recognition complexity in monitoring allows saving computing resources, thereby reducing the cost of implementation and use. After evaluating the average complexity of recognition, it is possible to choose the optimal recognition mode in terms of speed and relia-bility during post-processing, when time for it is limited.
The paper shows the problem solution in the task of two type object detection using YOLOv5 models, when the video stream must be processed in real time with a minimum delay when the result is returned after each frame. The metrics used in the object detection are analyzed in terms of a possibility of assessing the reliability of the results when there is no final information about an object. There is a chosen efficiency crite-rion based on the sum of the F1-score and the cost of computing resources, which makes it possible to eval-uate the model effectiveness for specific objects. The paper shows the dependence of the efficiency criterion on the F1-score for two models. There are the results of testing two models and a dynamic mode based on choosing an appropriate model depending on the input object. The paper describes the limitations of the ap-proach, which can be used only for streaming recognition, when the images received for recognition are only slightly different from the previous ones. in the end, there is a conclusion about the approach applicability for a number of problems in accordance with the restrictions.
Ключевые слова: видеомониторинг, сложность распознавания, детектирование объектов, f1-score, yoloKeywords: video monitoring, recognition complexity, object detection, f1-score, yolo
Просмотров: 2989
12. Векторизация трехмерного метода погруженных границ для повышения эффективности расчетов на микропроцессорах Intel [№1 за 2023 год]
Авторы: Рыбаков А.А. (rybakov@jscc.ru ) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН – филиал ФНЦ НИИСИ РАН (ведущий научный сотрудник), кандидат физико-математических наук; Мещеряков А.О. (alex2501@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (МСЦ РАН) – филиал ФНЦ НИИСИ РАН (младший научный сотрудник);
Аннотация: Работа посвящена повышению эффективности выполнения современных расчетных приложений на высокопроизводительных вычислительных системах. В качестве инструмента повышения эффективности рассматривается векторизация программного кода. С ее помощью однотипные скалярные операции объединяются в векторные аналоги, кратно повышая производительность. Целевой плат-формой являются современные микропроцессоры Intel, для которых поддержан уникальный набор векторных инструкций AVX 512. Предлагается подход к векторизации газодинамического решателя, использующего метод погруженных границ и противопотоковую схему Steger-Warming в трехмерном виде. Решатель обладает сложным программным контекстом, автоматическая векторизация которого невозможна. Рассматриваются реализация решателя, а также подходы к организации кода и приведению его к виду, пригодному для автоматической векторизации компилятором icc. Для обеспечения автоматического применения векторизации к программному коду решателя бы-ли применены три основных эквивалентных преобразования. Во-первых, вычисления, одинаковые для всех итераций проведения расчетов, включая матричные операции, были локализованы и вынесены на этап подготовки вычислений. Во-вторых, основные функции решателя были организованы в виде плоских циклов, а структуры данных представлены в виде наборов массивов. В-третьих, к гнездам циклов была применена оптимизация расщепления по условию, с помощью которой можно уменьшить степень разветвленности управления внутри тела цикла. Данные преобразования позволяют компилятору автоматически применять векторизацию кода. В результате выполненной работы достигнуто ускорение решателя в три раза за счет векторизации при вычислениях на вещественных числах двойной точности.
Abstract: The work is devoted to increasing the efficiency of modern computational applications on high-performance computing systems. The authors consider program code vectorization as a tool for increasing efficiency. Vectorization helps combining scalar operations of the same type into vector analogs, significantly increas-ing performance. Modern Intel microprocessors were chosen as the target platform, for which a unique set of vector instructions AVX-512 is supported.
The paper considers an approach to vectorization of a gas dynamic solver using the immersed boundary method and the Steger-Warming upwind scheme in 3D case. This solver has a complex programming con-text that cannot be vectorized automatically. The paper considers the implementation of the solver, as well as approaches to organizing the code and bringing it to a form suitable for automatic vectorization by the icc compiler.
To ensure automatic application of vectorization to the solver code, three basic equivalent transfor-mations were applied. First, the calculations, which are the same for all iterations including matrix opera-tions, were localized and brought to the stage of preparing calculations. Second, the main functions of the solver were organized as flat loops, and the data structures were presented as sets of arrays. Third, splitting by condition optimization was applied to loop nests, which can be used to reduce the degree of control branching inside the loop body. These transformations allow the compiler to automatically apply code vec-torization.
As a result of the work performed, the solver was accelerated by a factor of 3 due to vectorization when performing calculations on double-precision real numbers.
Ключевые слова: avx-512, метод погруженных границ, газовая динамика, оптимизация, векторизацияKeywords: avx-512, immersed boundary method, fluid dynamics, optimisation, vectorization
Просмотров: 3995
13. Автоматизированное решение задачи детектирования промышленных объектов на ортофотоплане с помощью нейронной сети [№1 за 2023 год]
Авторы: Назаров Т.Р. (timnazarovya@gmail.com) - Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова (магистрант); Мамедова Н.А. (mamedova.na@rea.ru) - Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова (доцент, ведущий научный сотрудник базовой кафедры цифровой экономики), кандидат экономических наук;
Аннотация: Задача детектирования объектов является общей для любого типа изображений, отличаются только показатели качества детектирования и технологическое обеспечение процесса. Базой для данного исследования послужили материалы аэрофотосъемки промышленных объектов. Камеральная обработка снимков аэрофотосъемки путем перекрытия исходных фотоснимков для получения ортофотопланов отснятой местности является сложным и затратным процессом, автоматизация которого носит фрагментарный характер. Настоящая статья содержит решение по автоматизации этапа построения контуров промышленных объектов в рамках процесса их детектирования на ортофотоплане. В качестве подхода, обеспечивающего автоматизацию, использовано моделирование обученной сверточной нейронной сети с одноэтапным прохождением по SSD-алгоритму и на основе метода обратного распространения ошибки. Результатом работы стал программный комплекс, способный выделить и классифицировать несколько объектов на ортофотоплане. Описаны типы и способы хранения генерируемых данных для оптимальной работы с программным комплексом, а также процесс перехода от системы координат снимка к пространственной системе координат с использованием файлов привязки ортофотопланов. Практическая значимость результатов заключена в том, что все шаги по разработке программно-го комплекса описаны: приведено обоснование выбора технологий и алгоритмов, выявлены и сформулированы требования к программному комплексу, описан процесс обучения нейронной сети, при-ведена структура проекта. Это позволяет не только воспроизвести предложенное решение задачи автоматизации, но и масштабировать его с учетом входных параметров детектирования промышленных объектов на ортофотопланах.
Abstract: The task of object detection is common for any image type; only the detection quality indicators and the process technological support of differ. The basis for this study was the materials of aerial photography of industrial facilities. Office processing of aerial photography images by overlapping the original photographs to obtain orthophotomaps of the captured area is a complex and costly process, its automation is fragmen-tary.
This article contains a solution for automating the stage of constructing the industrial object contours as a part of the process of their detection on an orthophotomap. As an approach that provided automation, the authors used modeling of a trained convolutional neural network with a one-stage pass through the SSD al-gorithm and based on the backpropagation method. The result was the development of a software package capable of identifying and classifying several objects on an orthomosaic.
For optimal work with the software package, there are described types and methods of storing generated data, as well as the implementation of the process of a transition from an image coordinate system to a spa-tial coordinate system using orthomosaic mapping files.
The practical significance of the results is in the fact that all steps in the development of the software package are described: there is the given rationale for choosing technologies and algorithms, there are identi-fied and formulated requirements for the software package; there is a described process of training a neural network and the project structure. This allows not only reproducing the proposed solution of the automation problem, but also scaling it considering the input parameters for detecting industrial objects on orthomosaics.
Ключевые слова: детектирование объектов изображения, промышленный объект, ортофотоплан, сверточная нейронная сеть, программный комплекс, автоматизацияKeywords: image object detection, industrial object, orthophotography, convolutional neural network, software package, automation
Просмотров: 5852
14. Комплексная разработка программно-аппаратных компонентов фильтра преобразователя частоты для работы в судовых сетях ограниченной мощности [№1 за 2023 год]
Авторы: Черный С.Г. (sergiiblack@gmail.com) - Керченский государственный морской технологический университет (доцент), кандидат технических наук; Соболев А.С. (sobolev.alexandr1496@gmail.com) - Керченский государственный морской технологический университет (аспирант);
Аннотация: В сложных энергетических системах используется большое количество различных потребителей с нелинейной нагрузкой, в основном являющихся сложными техническими и дорогостоящими устройствами. Из-за нелинейности нагрузки таких потребителей в сети возникают электромагнитные помехи, которые негативно влияют на работу. Вследствие их воздействия зачастую могут значительно снижаться качество сигналов и питания, а также срок службы устройств. Из-за электромагнитных помех, возникающих в слаботочных сигналах управления силовыми элементами, существует вероятность возникновения короткого замыкания в преобразователях частоты, которое приводит к полному выводу устройства из строя. Для снижения влияния электромагнитных помех на приборы зачастую применяют пассивную либо активную фильтрацию. Данная статья посвящена разработке и проектированию экспериментального образца активного фильтра для использования его в слаботочных цепях преобразователей частоты, а также разработке алгоритма работы системы управления активным фильтром. Метод исследования заключался в обзоре существующих решений, чтобы понять, как работают алгоритмы на других устройствах. Си-стема управления, под которую разрабатывался алгоритм, реализована на отладочной платформе STM32F411E-DISCO. Такое решение позволит преодолеть проблемы, возникающие в процессе реализации устройства активного фильтра. Алгоритм работы для данного фильтра разрабатывался в программном комплексе MATLAB, благодаря чему нет необходимости в его дальнейшем переводе в код на языке С++, который загружается в микроконтроллер.
Abstract: Complex energy systems use a large number of different consumers with a non-linear load. Most of them are complex technical and expensive devices. Due to the non-linearity of the load of these consumers, elec-tromagnetic interference occurs in the network, which negatively affects the correct operation of such equipment. Due to the impact of electromagnetic interference on the operation of complex technical equip-ment operating in large power systems, a decrease in the quality of signals and power, as well as a noticeable decrease in the service life of devices affected by interference, can occur. In frequency converters, due to electromagnetic interference in low-current control signals of power elements, there is a possibility of a short circuit, which will lead to a complete failure of the device. To reduce the effect of electromagnetic interfer-ence on devices, passive or active filtering is often used.
This article discusses the development and design of an experimental sample of an active filter to use in low-current circuits of frequency converters, as well as the development of an algorithm for the operation of an active filter control system. The research method is to review existing solutions in order to understand how the algorithms are implemented on other devices. The control system, the algorithm was developed for, is implemented on the debugging platform STM32F411E-DISCO. Such solution will make it possible to meet all the emerging needs that arise during the implementation of the active filter device.
The creation of the operation algorithm for this filter was carried out in the MATLAB software package. Due to this solution, it becomes possible to create an operation algorithm without additional difficulties asso-ciated with the further translation of the algorithm into C++ code loaded into the microcontroller.
Ключевые слова: помехи, система управления, программирование, моделирование, активный фильтрKeywords: interference, a control system, programming, modeling, active filter
Просмотров: 4722
15. Процедура автоматического безрадарного определения скорости мобильных объектов с использованием стационарной камеры [№1 за 2023 год]
Авторы: Епифанов В.А. (epifanov_vld@yandex.ru) - Университет науки и технологий МИСИС, ООО «Ситилабс» (аспирант); Темкин И.О. (igortemkin@yandex.ru) - Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (профессор, зав. кафедрой), доктор технических наук; Кальгов И.В. (calgov@yandex.ru) - ООО «Ситилабс» (разработчик);
Аннотация: В работе рассматривается задача автоматической разметки дорожной сцены для определения скорости объектов безрадарным методом на данных только с одной стационарной камеры. Помимо ограничения в количестве используемых камер – не более одной камеры для сцены, от решения требуется наличие возможности автоматического расчета разметки на микрокомпьютере. Для получения корректной разметки применяются расчет точек схода на основе анализа информации о подвижных участниках дорожной сцены и расчет матрицы преобразования для получения вида сверху на сцену. Под разметкой сцены понимается набор виртуальных линий на дорожном полотне, которые позволяют определять скорость транспортного средства при последовательном пере-сечении им этих линий. Совместное использование расчета точек схода и построения вида сверху дает возможность с минимальными вычислительными затратами получить требуемый результат с достаточной точностью, несмотря на проблемы из-за перспективы изображения. В работе показана применимость подхода для автоматической разметки дорожных сцен с целью определения скорости на устройствах различного типа, таких как платформы c архитектурой x86 и микрокомпьютеры Nvidia Jetson. Отличительной особенностью метода является полная автоматизация разметки, при которой все этапы реализуются автоматически без помощи оператора. К тому же метод не требует никаких предварительных расчетов, связанных с учетом характеристик камеры, на которую ведется съемка. Возможность развертывания предложенного решения на микрокомпьютерах позволяет масштабировать различные системы мониторинга и анализа дорожной инфраструктуры, а для добавления в систему новой локации достаточно установить единое устройство, объединяющее как устройство ввода (камеру), так и вычислитель (микрокомпьютер).
Abstract: This paper considers the problem of automatic road scene marking to determine the speed of objects by the radar-less method based on data from only one stationary camera.
In addition to the limit in the number of used cameras (no more than one camera per scene), the solution is required to be able to automatically calculate the road markings on a microcomputer. To obtain correct mark-
ings, we apply calculating of vanishing points based on the analysis of information about moving road scene participants and calculating of the top view transformation matrix for a scene. Scene marking is defined as a set of virtual lines on a roadway, which allow determining the speed of a vehicle when it is crossing these lines consecutively. The combined use of vanishing points calculation and the construction of the bird's-eye view makes it possible to obtain the required result with minimum computational cost and with sufficient accuracy, despite the problems caused by the image perspective.
The paper shows how to apply the approach for automatic marking of road scenes to determine speed on different types of devices, such as x86 platforms and nvidia jetson microcomputers. A distinctive feature of the method is the full automation of the road marking, in which all the stages are implemented automati-cally without operator's help. In addition, the algorithm does not require any pre-calculations related to the characteristics of a camera for taking images.
The possibility of deploying the proposed solution on microcomputers allows scaling different systems of monitoring and analyzing road infrastructure. To add a new location to the system it is enough to install a single device, which includes both an input device (camera) and a calculator (microcomputer).
Ключевые слова: ransac, преобразование хафа, транспортный поток, проективная геометрия, матрица преобразования, точка схода, автокалибровка, автоматическая разметка сценKeywords: ransac, hough transformation, traffic flow, projective geometry, transformation matrix, vanishing point, autocalibration, automatic scene marking
Просмотров: 3554
16. Модуль генерации панели управления для веб-проектов [№1 за 2023 год]
Авторы: Жуков С.В. (coder.stas@gmail.com) - Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина (аспирант); Суслин А.А. (andriw_suslin@mail.ru) - Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина (студент); Ковалева О.А. (solomina-oa@yandex.ru) - Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина (доцент, профессор кафедры математического моделирования и информационных технологий), доктор технических наук;
Аннотация: В статье рассмотрены проблемы создания панели управления для веб-проектов. Приведена реализация программного модуля, написанного на языке программирования PHP, позволяющего создавать панель администратора для веб-ресурсов без необходимости верстки элементов управления, за счет предустановленного в модуле шаблона Gentelella Admin (разработан и поддерживается Colorlib и AigarsSilkalns). Описанный модуль может использоваться как в проектах, построенных на базе популярной MVC-модели, так и в ресурсах, написанных на базе PHP-фреймворка. Панель управления включает множество типовых элементов управления (поля ввода, переключатели, таблицы, списки и т.п.) и может поддерживать пользовательские компоненты, добавляющие новые элементы управления. Цель исследования – оптимизация процесса разработки веб-проектов посредством применения созданного модуля. Предметом рассмотрения являются способы реализации административной панели веб-приложения. Представленный модуль позволяет генерировать коды HTML, CSS и JS для визуализации панели управления. Интерфейс пользователя задается в виде PHP-кода. В нем создаются объекты – элементы интерфейса, которые группируются в нужные разработчику формы и панели. Использование модуля позволяет уменьшить время на формирование панели управления, а также создавать приложения без навыков в верстке и организации работы клиентской стороны пользовательского интерфейса. Теоретическая значимость работы заключается в анализе типовых элементов панели администратора и описании принципов работы созданного модуля по генерации административной панели. Практическая значимость состоит в уменьшении времени разработки веб-проектов за счет применения модуля генерации панели управления.
Abstract: The article considers the problems of creating a control panel for web projects. It describes the implementa-tion of a program module written in the php programming language, which allows creating an admin panel for web resources. The module does not require skills in HTML template layout due to the Gentelella Admin template preinstalled in the module (developed and maintained by Colorlib and AigarsSilkalns). The de-scribed module can be used both in projects built on the basis of the popular MVC model and in resources written on the basis of the PHP framework. The control panel includes many standard controls (input fields, switches, tables, lists, etc.), and can also support custom components that add new controls.
The purpose of the work is to optimize the process of developing web projects using the developed mod-ule. The subject of the research are ways to implement the administrative panel of a web application. The presented module allows generating html, css and js code for visualizing the control panel. The user interface is set in the form of php code. The objects created in it are interface elements that grouped into forms and panels that a developer needs. Using the module allows reducing the development time spent on the forming the control panel, and also allows creating applications without skills in layout and organization of the client side of the user interface.
The theoretical significance of the work is in the analysis of typical elements of the admin panel, the de-scription of the principles of operation of the created module for generating the admin panel. The practical significance is to reduce the development time of web projects using the control panel generation module.
Ключевые слова: веб-проект, административная панель, панель управления веб-проектом, генерация интерфейса, элементы управления, mvc-модель, cms, фреймворкKeywords: web project, administrative panel, web project control panel, interface generation, components, mvc model, cms, framework
Просмотров: 2843
◄ ← Предыдущая | 1 | 2
