Сравнительный анализ и тестирование нейросетевых моделей глубокого обучения для распознавания дорожных знаков

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Для выделения наиболее подходящей нейросетевой модели и последующих рекомендаций в статье приведено сравнение нескольких нейросетевых моделей глубокого обучения в формате тестирования в схожих условиях на различных платформах с целью их дальнейшего применения для решения задач распознавания дорожных знаков в автопилотированиии транспортных средств. Описаны результаты проведённого сравнительного анализа работы нейросетевых моделей DenseNet, GoogleNet, LeNet, MobileNet и ResNet50 с целью определения наиболее подходящей для обучения беспилотных автомобилей под управлением искусственного интеллекта. В качестве базы данных применялся набор записей TSRD с изображениями дорожных знаков. В ходе анализа приведены результаты исследования как с центральными, так и с графическими процессорами. Установлено, что для используемого тестового набора данных размер изображения из выбранной области интересов не всегда влиял на точность выходных данных. В ходе экспериментов показано, что использование глубоких моделей с большим временем обучения также не всегда способствовало увеличению точности вывода.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ольга Александровна Ковалева

Тамбовский государственный университет имени Г. Р. Державина

Email: deevmih3@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0735-6205
SPIN-код: 2984-0570

доктор технических наук, профессор кафедры математического моделирования и информационных технологий

Россия, 392000, Тамбов, ул. Интернациональная,33

Михаил Игоревич Деев

Тамбовский государственный университет имени Г. Р. Державина

Автор, ответственный за переписку.
Email: deevmih3@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0008-1170-7251

аспирант

Россия, 392000, Тамбов, ул. Интернациональная,33

Сергей Владимирович Ковалев

Тамбовский государственный университет имени Г. Р. Державина

Email: deevmih3@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5961-7561
SPIN-код: 6685-7573

доктор технических наук, профессор кафедры математического моделирования и информационных технологий

Россия, 392000, Тамбов, ул. Интернациональная,33

Илья Алексеевич Забродский

Тамбовский государственный университет имени Г. Р. Державина

Email: deevmih3@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0000-5538-1400
SPIN-код: 2896-8971

старший преподаватель кафедры математического моделирования и информационных технологий

Россия, 392000, Тамбов, ул. Интернациональная,33

Список литературы

  1. Тихонов А.А. Большие данные и глубокое машинное обучение в искусственных нейронных сетях. // Наука и образование сегодня. 2018. № 6. С. 35-38.
  2. Петров С.П. Сверточная нейронная сеть для распознавания символов номерного знака автомобиля // Системный анализ в науке и образовании. 2013. № 3. С. 66-73.
  3. Созыкин А.В. Обзор методов обучения глубоких нейронных сетей // Вестник ЮУрГУ. Серия: Вычислительная математика и информатика. 2017. Т. 6, № 3. С. 28-59.
  4. Arjun S. Creating DenseNet 121 with TensorFlow// Towards Data Science. Jule 2020. URL: https://towardsdatascience.com/creating-densenet-121-with-tensorflow-edbc08a956d8 (дата обращения: 13.06.2023).
  5. Suvaditya M. The Annotated ResNet-50 // Towards Data Science. August 2022. URL: https://towardsdatascience.com/the-annotated-resnet-50-a6c536034758 (дата обращения: 23.06.2023).
  6. Richmond A. Deep Learning: GoogLeNet Explained // Towards Data Science. December 2020. URL: https://towardsdatascience.com/deep-learning-googlenet-explained-de8861c82765 (дата обращения: 17.06.2023).
  7. Kozlov S. Evolution of neural networks for image recognition in Google: GoogLe NeT // Habr.com. URL: https://habr.com/ru/articles/301084. 2016 (дата обращения: 26.06.2023).
  8. Rizwan M. LeNet-5 - A Classic CNN Architecture // Data Science Central. October 2018. URL: https://www.datasciencecentral.com/lenet-5-a-classic-cnn-architecture/ (дата обращения: 22.06.2023).
  9. Mobilenets: Efficient convolutional neural networks for mobile vision applications / Howard A. G. et al. // arXiv preprint. 2017. URL: https://arxiv.org/pdf/1704.04861.pdf. (дата обращения: 26.06.2023).
  10. Panchenko D. MobileNet: smaller, faster, more accurate // Habr.com. URL: https://habr.com/ru/articles/352804/ (дата обращения: 26.06.2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Один плотный блок DenseNet c 5 слоями и скоростью роста k = 4. Каждый следующий слой принимает все карты признаков от предыдущего, как входные данные [4]

Скачать (76KB)
3. Рис. 2. Пример работы модели DenseNet с тремя плотными блоками для распознавания объекта на изображении [4]

Скачать (63KB)
4. Рис. 3. Архитектура модели ResNet50, представленная в виде блоков, рассортированных по уровням [5]

Скачать (88KB)
5. Рис. 4. Составной блок «Inception module» модели GoogLeNet в подробном представлении [7]

Скачать (92KB)
6. Рис. 5. Архитектура модели LeNet [8]

Скачать (87KB)
7. Рис. 6. Слева представлен блок обычной свёрточной сети, а справа – базовый блок MobileNet [10]

8. Рис. 7. График затраченного времени на обучение для каждой нейросетевой модели при размере  входных изображений 32 x 32,48 x 48,64 x 64 с применением CPU

Скачать (105KB)
9. Рис. 8. График затраченного времени на обучение для каждой нейросетевой модели при размере входных изображений 32 x 32,48 x 48,64 x 64 с применением GPU

Скачать (104KB)
10. Рис. 9. График точности выходных данных нейросетевых моделей при размере входных изображений 32 x 32,48 x 48,64 x 64 при запуске на CPU

Скачать (148KB)
11. Рис. 10. График точности выходных данных нейросетевых моделей при размере входных изображений 32 x 32,48 x 48,64 x 64 при запуске на GPU

Скачать (131KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».