Academic Journal
ПЕРЦЕПТИВНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПАТТЕРНЫ – СПОСОБ БЫСТРОГО ТРЕКИНГА ЗРАЧКА НА ОСНОВЕ ОТКЛИКА ANN-MLP ПЕРСЕПТРОНА И МОДИФИЦИРОВАННОГО ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЭВОЛЮЦИИ
| Τίτλος: | ПЕРЦЕПТИВНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПАТТЕРНЫ – СПОСОБ БЫСТРОГО ТРЕКИНГА ЗРАЧКА НА ОСНОВЕ ОТКЛИКА ANN-MLP ПЕРСЕПТРОНА И МОДИФИЦИРОВАННОГО ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЭВОЛЮЦИИ |
|---|---|
| Στοιχεία εκδότη: | ИП Соколова М.В., 2022. |
| Έτος έκδοσης: | 2022 |
| Θεματικοί όροι: | видеоокулография, дифференциальная эволюция, detector, video-oculography, differential evolution, детектор, neural net, нейронная сеть |
| Περιγραφή: | В статье предлагается быстрая и точная модель регистрации и трекинга зрачка глаза «RAPID-AN» в задаче видеоокулографии для устройств с ограниченным вычислительным ресурсом (слабые персональные компьютеры, встраиваемые системы на базе архитектуры ARM) с целью снижения стоимости технологии для индивидуального использования людьми с ограниченными возможностями здоровья и медицинскими учреждениями. В основу модели легла идея представления процесса регистрации зрачка в кадре (поиск координат центра и размера региона, наиболее полно аппроксимирующего зрачок) как задачи глобальной многомерной оптимизации. Целевая функция формализована как значение отклика ANN-MLP персептрона над интегральными паттернами, в яркостном смысле схожими со структурой искомого объекта (зрачок-радужка) – концепция перцептивных интегральных паттернов. С целью улучшения сходимости к экстремуму предложена модификация метода дифференциальной эволюции, в основе которой лежит процесс формирования генетических изоляций популяции решений в окрестностях всех локальных и глобальных экстремумов целевой функции, с последующим ростом наиболее приспособленной изоляции (рядом с глобальным экстремумом) и вырождением иных, в соответствии с дифференциальным уравнением Ферхюльста-Пирла. Данное поведение делает метод поиска менее «жадным» и дает возможность корректно выделять зрачок из полного кадра.Модель решает задачу регистрации зрачка с ошибкой не более 1 – 2% на тестовых датасетах и высокой скоростью ~ 8,35 мс. в режиме трекинга на архитектуре BCM2837 ARM Cortex-A53 1200 МГц (встраиваемые системы).Проведен сравнительный анализ и показана эффективность модели в сравнении с некоторыми существующими детекторами: сверточные нейронные сети архитектуры Tiny Yolo v3, метод Виолы-Джонса (Хаар-Каскады) и др. The article offers a fast and accurate model of registration and tracking of pupils «RAPID-AN» in the task of video-oculography for devices with a limited computing resource (weak personal computers, embedded systems based on ARM architecture), to reduce the technology cost for individual use by disabled people and by health facilities. The model was based on the idea of the pupil registration process in the frame (finding the center coordinates and the region size most fully capturing the pupil) as a global, multifaceted optimization task. The target function is formalized as the meaning of ANN-MLP response perceptron over integral patterns, in a vivid sense similar to the desired object structure (pupil-iris) – the concept of perceptual integral patterns. In order to improve the convergence to extremum, a modification of differential evolution method is proposed, based on the process of forming the genetic isolation of solutions population in the vicinity of all local and global extremes of the target function, with subsequent growth of the most adapted insulation (next to the global extremum) and the degeneration of others, according to the Verhulst-Pierre differential equation. This behavior makes the search method less «greedy» and makes it possible to correctly extract a pupil from the full frame.The model solves the problem of pupils registration with an error of not more than 1 – 2% on test datasets and a high speed of ~ 8.35 ms. in tracking mode on the architecture of BCM2837 ARM Cortex-A53 1200 MHz (embedded systems).The comparative analysis was conducted, and performance of the model in comparison with some existing detectors was shown: Tiny Yolo v3, Viola-Jones (Haar-Cascade) method, etc. Международный научно-исследовательский журнал, Выпуск 6 (120) 2022, Pages 36-55 |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Γλώσσα: | Russian |
| DOI: | 10.23670/irj.2022.120.6.001 |
| Rights: | CC BY |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.doi...........75f0bcfc3a2be0857744bda76a6c08e9 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
καταχωρήστε σχόλιο πρώτοι!