Το έργο EXITE προχωρά στην ανάπτυξη προηγμένων μεθοδολογιών επεξεργασίας και ανάλυσης δεδομένων πολλαπλών πηγών, με στόχο τη δημιουργία ενός αξιόπιστου και αποδοτικού συστήματος υποβοηθούμενης πλοήγησης για άτομα με μειωμένη όραση.
Στο πλαίσιο της ερευνητικής δραστηριότητας του έργου, διερευνώνται και αξιολογούνται σύγχρονες τεχνικές υπολογιστικής όρασης και τεχνητής νοημοσύνης, οι οποίες επιτρέπουν στο σύστημα να «αντιλαμβάνεται» καλύτερα το αστικό περιβάλλον. Οι τεχνικές αυτές αξιοποιούν δεδομένα από εικόνες, βίντεο και πληροφορία θέσης, ώστε να υποστηρίξουν λειτουργίες όπως ο εντοπισμός αντικειμένων, η εκτίμηση αποστάσεων, η κατανόηση της σκηνής, η παρακολούθηση κινούμενων εμποδίων και η παροχή πιο διαφανών και αξιόπιστων αποφάσεων.
Ανίχνευση και αναγνώριση αντικειμένων σε πραγματικό χρόνο
Ένα από τα βασικά πεδία έρευνας του EXITE είναι η αναγνώριση και ο εντοπισμός αντικειμένων σε εικόνες και βίντεο. Στην κατεύθυνση αυτή αξιολογήθηκαν σύγχρονες αρχιτεκτονικές βαθιάς μάθησης, με ιδιαίτερη έμφαση σε προσεγγίσεις που μπορούν να υποστηρίξουν λειτουργία σε πραγματικό χρόνο.
Τα αποτελέσματα ανέδειξαν ως ιδιαίτερα κατάλληλες λύσεις τις αρχιτεκτονικές της οικογένειας YOLO, οι οποίες συνδυάζουν υψηλή ακρίβεια και χαμηλό υπολογιστικό κόστος. Η δυνατότητά τους να λειτουργούν αποδοτικά ακόμη και σε φορητές συσκευές τις καθιστά ιδιαίτερα σημαντικές για εφαρμογές άμεσης καθοδήγησης, όπου η ταχύτητα απόκρισης είναι κρίσιμη.
Οπτικές μετρήσεις και εκτίμηση αποστάσεων
Για την ασφαλή πλοήγηση δεν αρκεί μόνο η ανίχνευση ενός αντικειμένου. Είναι εξίσου σημαντικό να εκτιμάται η απόσταση και το μέγεθός του στον πραγματικό χώρο. Για τον λόγο αυτό, στο έργο εξετάστηκαν μέθοδοι οπτικών μετρήσεων που βασίζονται σε μία μόνο κάμερα, ώστε να αποφεύγεται η ανάγκη για ακριβό ή εξειδικευμένο εξοπλισμό.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η μεθοδολογία Virtual Grid Mapping, η οποία επιτρέπει την εκτίμηση αποστάσεων και φυσικών διαστάσεων αντικειμένων με χαμηλό υπολογιστικό κόστος. Η προσέγγιση αυτή είναι συμβατή με τις ανάγκες φορητών συστημάτων και συμβάλλει ουσιαστικά στην έγκαιρη προειδοποίηση για εμπόδια στο περιβάλλον του χρήστη.
Κατανόηση σκηνής μέσω σημασιολογικής τμηματοποίησης
Μια ακόμη κρίσιμη λειτουργία είναι η σημασιολογική τμηματοποίηση, δηλαδή η κατηγοριοποίηση κάθε περιοχής της εικόνας σε έννοιες όπως δρόμος, πεζοδρόμιο, όχημα ή πεζός. Η δυνατότητα αυτή επιτρέπει στο σύστημα να αποκτά πιο ολοκληρωμένη εικόνα του περιβάλλοντος και να υποστηρίζει καλύτερες αποφάσεις πλοήγησης.
Στο EXITE αξιολογήθηκαν διαφορετικές οικογένειες μοντέλων, από ελαφριές αρχιτεκτονικές κατάλληλες για edge συσκευές έως πιο σύνθετες λύσεις υψηλής ακρίβειας για επεξεργασία στο cloud. Η συγκριτική αξιολόγηση έδειξε ότι υπάρχουν βιώσιμες επιλογές τόσο για φορητή εκτέλεση όσο και για υποδομές νέφους, ανάλογα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής.
Παρακολούθηση πολλαπλών αντικειμένων σε δυναμικά περιβάλλοντα
Η πλοήγηση σε αστικό περιβάλλον απαιτεί όχι μόνο να αναγνωρίζονται αντικείμενα, αλλά και να παρακολουθείται η κίνησή τους στον χρόνο. Για παράδειγμα, η ασφαλής αποφυγή πεζών, οχημάτων ή άλλων δυναμικών εμποδίων προϋποθέτει διατήρηση της ταυτότητας των αντικειμένων από καρέ σε καρέ και εκτίμηση της πορείας τους.
Στο έργο μελετώνται σύγχρονες μέθοδοι παρακολούθησης πολλαπλών αντικειμένων που συνεργάζονται με συστήματα ανίχνευσης, προσφέροντας σταθερότητα, ταχύτητα και αξιοπιστία. Η προσέγγιση αυτή ενισχύει σημαντικά την ικανότητα του συστήματος να λειτουργεί σε σύνθετες και μεταβαλλόμενες συνθήκες.
Ερμηνευσιμότητα και αξιοπιστία των αλγορίθμων
Εξίσου σημαντικός άξονας του EXITE είναι η ερμηνευσιμότητα των αλγορίθμων. Σε συστήματα που υποστηρίζουν την κίνηση και την ασφάλεια των χρηστών, δεν αρκεί ένα μοντέλο να είναι ακριβές· πρέπει και οι αποφάσεις του να είναι όσο γίνεται πιο διαφανείς και κατανοητές.
Για τον σκοπό αυτό εξετάζονται τεχνικές εξηγήσιμης τεχνητής νοημοσύνης, καθώς και προσεγγίσεις που συνδυάζουν σύγχρονα μοντέλα όρασης με ερμηνεύσιμους μηχανισμούς ταξινόμησης. Μέσα από αυτή τη διαδικασία ενισχύεται η εμπιστοσύνη προς το σύστημα και υποστηρίζεται η μελλοντική ασφαλής ενσωμάτωσή του σε πραγματικές συνθήκες χρήσης.
Προς ένα ολοκληρωμένο σύστημα υποβοηθούμενης πλοήγησης
Η συνολική έρευνα που υλοποιείται στο EXITE διαμορφώνει τη βάση για ένα ολοκληρωμένο σύστημα αντίληψης και υποβοήθησης πλοήγησης, το οποίο θα μπορεί να επεξεργάζεται δεδομένα από πολλαπλές πηγές, να αντιλαμβάνεται το περιβάλλον σε πραγματικό χρόνο και να παρέχει χρήσιμη, αξιόπιστη και έγκαιρη πληροφορία στον χρήστη.
Τα αποτελέσματα αυτής της φάσης τροφοδοτούν τα επόμενα βήματα του έργου, όπου οι προτεινόμενες μεθοδολογίες θα ενσωματωθούν, θα βελτιστοποιηθούν και θα αξιολογηθούν σε πιο σύνθετα σενάρια λειτουργίας, με τελικό στόχο την ενίσχυση της αυτονομίας, της ασφάλειας και της προσβασιμότητας στην καθημερινή μετακίνηση.