«КВ» продолжают знакомить читателей с победителями программы У.М.Н.И.К. Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.
Кандидаты технических наук Антон ГОЛУБКОВ, Семен ЗАРЕНКОВ и Александр СМЕРДИН под руководством доктора технических наук, профессора Олега СИДОРОВА разработали «Систему оптической оценки и распознавания сигналов технического зрения». Их изобретение может применяться во множестве областей, одна из которых — автомобилестроение. Не так давно компания Toyota представила свою разработку — систему, которая способна автоматически припарковать автомобиль. Изобретение омских ученых при доработке ни в чем не уступит новинке от японских инженеров, а по ряду параметров может ее и превзойти. К тому же область применения сибирского ноу-хау гораздо шире.
Корреспондент «КВ» Максим ДУБОВСКИЙ встретился с одним из разработчиков «Системы распознавания сигналов технического зрения», чтобы выяснить, как продвигается работа над комплексом, когда его можно будет приобрести и сколько будет стоить новинка.
— Семен, расскажите о своем проекте, в чем заключается его новизна?
— Наше изобретение — это программно-аппаратный комплекс, который позволяет оптимально использовать информацию, полученную с помощью видеокамер. На сегодняшний день очень сложно автоматически обрабатывать видеоинформацию из-за большого количества растровых изображений, получаемых в процессе видеосъемки, обычная камера снимает с частотой 24 кадра в секунду. Однако применение дистанционных устройств снимает необходимость внесения изменений в конструкцию устройств, что обеспечивает полную идентичность условий работы испытательных и рабочих технических систем. В нашем университете появилась идея научиться распознавать сигналы видеоинформации. Точность измерения с помощью нашей системы зависит от оптических характеристик и разрешения используемой светочувствительной полупроводниковой матрицы, а при исследовании быстротекущих процессов — от величины экспозиции и частоты кадров. Наша система способна измерять геометрические размеры объектов с точностью до 1 – 2%.
Как реализуется разработанный вами алгоритм?
— Один из самых первых и простых алгоритмов был реализован следующим образом: на исследуемую поверхность наклеивался маркер такого цвета, который не встречается в процессе работы, чтобы камера могла его легко распознать. Затем производилась видеосъемка перемещений данного объекта и полученный видеофайл загружался в специально разработанную программу, которая позволяла распознавать информацию и отслеживать перемещения объекта с выводом результатов в виде графиков. Данный алгоритм и программа непрерывно совершенствуются. На протяжении пяти лет мы участвуем в испытаниях скоростной железной дороги Москва – Санкт-Петербург. Благодаря использованию нашей системы для оперативной оценки и испытания новых типов контактных подвесок по этой ветке сейчас курсирует скоростной электропоезд «Сапсан». Планируется также установить данную систему непосредственно на скоростные электропоезда и производить видеосъемку в реальном времени для предотвращения аварийных ситуаций. Система собрана по модульному принципу, который позволяет адаптировать ее к конкретной ситуации и использовать самые современные датчики, например скоростные видеокамеры с частотой съемки до 100 кадров в секунду. Это позволяет регистрировать не только перемещения на скорости 350 км/ч, но и отслеживать интенсивность искрения в контактах, отслеживать ускорения подвижного состава, наличие повреждений и посторонних предметов на пути его следования и т. д. На сегодняшний день эта система адаптирована к регистрации процессов, происходящих в железнодорожной технике. Однако членам жюри на конкурсе У.М.Н.И.К. неинтересны узкоспециальные изобретения. Разработки, которые претендуют на грант, должны применяться во многих областях.
— В каких областях может применяться ваша система, кроме железной дороги?
— Когда мы проанализировали возможности этой системы, оказалось, что ее можно применять практически во всех областях: везде, где есть сложные быстротекущие или медленно изменяющиеся технические процессы, которые необходимо фиксировать и анализировать дистанционно, без вмешательства в конструкцию.
— Что это за процессы?
— Если отвлечься от железнодорожной техники, нашу систему можно использовать, к примеру, для учета потока машин, проходящих через какой-либо напряженный участок дороги. Установив нашу систему и видеокамеры, можно автоматически подсчитать, сколько машин и какого типа прошло через исследуемый участок дороги, вся информация накапливается в базе данных, затем подсчитывается статистическая информация. Это может потребоваться для того, чтобы узнать, где дорожное полотно должно быть наиболее крепким. Также комплекс может выполнять функции «черного ящика» в наземном транспорте: система может устанавливаться в такси и подсчитывать, сколько времени автомобиль проехал с пассажиром, а сколько без. А если направить видеокамеру на водителя, комплекс позволит определить состояние человека, это уже некая охранная функция, если человек какое-то время находится без движения, возможно, он уснул. В результате наша система может подать предупреждающий сигнал, который разбудит уснувшего водителя, таким образом, можно предотвратить аварию. Еще один очень важный момент — создание системы обратной связи. На сегодняшний день это будущее нашей системы, которое хотелось бы начать реализовывать в рамках проекта «У.М.Н.И.К.». Если нашу систему дополнить модулем обратной связи для управления аналоговыми объектами, то, получив какой-либо сигнал, программа сможет сравнить результаты с заложенными нормативными показателями и предпринять какое-либо действие. Примером реализации системы с обратной связью может служить разработка компании Toyota. Самой примечательной особенностью автомобиля по праву можно назвать систему автоматической парковки. Во время движения вдоль ряда припаркованных автомобилей видеокамеры сканируют пространство вдоль борта. Как только обнаруживается «окно», автомобиль сигнализирует об этом водителю. Работу функции автоматической парковки, помимо многочисленных датчиков, обеспечивает компьютерная управляющая система и сервопривод рулевого управления. Стоит подчеркнуть, что систему парковки справедливо было бы назвать полуавтоматической, так как водителю все же необходимо контролировать скорость движения, а автоматика берет на себя только рулевое управление. На этом принципе мы хотим разработать систему, которая будет выполнять подобные функции и в других технических сферах.
— То есть в перспективе можно будет устанавливать подобную систему на автомобили «Лада»?
— Как вариант это возможно, вопрос в том, нужно ли это для отечественного автопрома? Если говорить о габаритах, ваша система стационарная или мобильная?
— Все зависит от цели использования данной системы. Она может устанавливаться как на стационарных объектах, так и на подвижных единицах. Если комплектация минимальна, система может состоять из видеокамеры и ноутбука. В зависимости от назначения может использоваться несколько видеокамер, подключенных к стационарному компьютеру или к сети ПК. Во многих случаях требуются дополнительные датчики, такие как GPS-навигаторы, которые позволяет определить местоположение исследуемого объекта и др.
— Семен, существуют ли аналоги вашей системы?
— Подобных систем однозначно раньше не существовало, есть системы с похожими функциями, например разработка Toyota, но они решают конкретные задачи, наш же комплекс способен выполнять большое количество функций, а разработанная программа универсальна, она требует лишь незначительной адаптации под конкретный процесс. Раньше, к примеру, для решения подобных задач на железнодорожный состав устанавливались видеокамеры, записывали информацию, а затем оператор просматривал всю запись и вручную анализировал происходящее на записи. Это очень длительный и трудоемкий процесс. Скажем так, в России аналогов точно не существует.
— Вы уже запатентовали свое изобретение?
— Да, конечно, есть несколько свидетельств о регистрации программы для ЭВМ, также есть патенты на полезные модели Российской Федерации. Мы постоянно совершенствуем эту систему и получаем новые свидетельства. Собственником этой разработки является вуз.
— Вы как авторы проекта имеете право на какой-то процент от продажи вашей разработки?
— Да, на какой-то процент мы можем рассчитывать. В дальнейшем, при модификации комплекса под конкретные процессы, можно получить независимый от вуза патент.
— Какой будет цена вашей разработки?
— Вообще стоимость научно-исследовательских и конструкторских работ составит приблизительно 2 миллиона 400 тысяч за весь комплекс с системой обратной связи, прибыль будет составлять около 470 тысяч рублей в год за одну установку.
Биография:
Семен Валерьевич родился 20 декабря 1983 года в городе Абай Казахской ССР.
В 2000 году поступил в Омский университет путей сообщения на электромеханический факультет по специальности «Электроснабжение железных дорог».
В 2004 году защитил диплом бакалавра по направлению «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», в 2005 году получил диплом инженера путей сообщения. В 2006 -м защитил магистерскую диссертацию, затем поступил в аспирантуру и в 2009 году защитил кандидатскую диссертацию
С 2009 года работает преподавателем на кафедре «Электроснабжение железнодорожного транспорта».