Беспилотные летательные аппараты, дроны, уже не являются сюрпризом для прохожих во время мероприятий или солнечным днем ​​в центре города. Дроны, которые уже давно используются в боевых действиях, теперь популярны не только у профессиональных и любительских кинематографистов, но и у исследователей. Ученый Каунасского технологического университета Ритис Маскелюнас вместе с группой исследователей из других литовских университетов использовал технологию БПЛА для обнаружения изменений фасадов зданий на фоне многолюдного города.

С появлением оцифрованных городов и цифровых двойников, позволяющих наблюдать за различными изменениями в зданиях, как внешних, так и внутренних, появляется все больше новых возможностей для сбора таких данных. Обработка изображений на открытом воздухе затруднена в типичных европейских мегаполисах из-за различных препятствий для перспективы, таких как провода, выступы, столбы и другие части здания , а также из-за динамически меняющихся погодных условий , влияющих на качество изображений с БПЛА.

Группа исследователей, в которую вошел Ритис Маскелюнас из Каунасского технологического университета (КТУ), факультет мультимедийной инженерии, решила изучить фасады зданий в Старом городе Вильнюса и его окрестностях.

«Вильнюс — очень уникальное архитектурное место. Старый город города внесен в список Всемирного наследия ЮНЕСКО и полон зданий самого разного стиля: от шпилей готических церквей до ультрасовременных стеклянных конструкций», — говорит Андрюс Каткявичюс, профессор кафедры электронных систем Вильнюсского технического университета им. Гедиминаса, подчеркнув, что именно это побудило их исследовать, смогут ли алгоритмы работать в таком широком диапазоне стилей.

Такая задача, по словам Маскелюнаса, требует использования интеллектуальных решений по обработке сигналов на основе искусственного интеллекта для обнаружения и классификации зданий на общем фоне города.

Дроновая оценка технического состояния зданий

«Фасад — это лицо здания, архитектурное лицо, позволяющее отнести здание к той или иной категории или стилю. Представьте, если бы вдруг часть фасада старинного здания в Старом городе остеклили или переделали в какой-нибудь авангардный стиль. Пролетающий мимо беспилотник зафиксировал бы такое изменение — возможно, это незаконное строительство или упадок города», — говорит Дарюс Плонис, профессор кафедры электронных систем Вильнюсского технического университета имени Гедиминаса.

Когда дрон пролетает над городом и фотографирует фасады зданий, данные передаются по беспроводной сети на вычислительную платформу, которая может определить, к какому классу фасада относится то или иное здание.

Маскелюнас считает, что фотографии фасада с дрона также можно использовать для оценки технического состояния зданий: «Проникновение воды через швы, трещины в декоре или конструкции, обесцвечивание элементов фасада или, возможно, даже вмятины на поверхностях — все это определяет классификация здания и потенциально может позволить провести довольно точную и автоматизированную оценку».

Исследователь Каунасского технологического университета подчеркивает, что детали, контролируемые дроном, также могут быть проанализированы независимо от фасада в целом, а их долговечность может быть оценена путем сравнения изменений, как при визуальном осмотре, так и применительно к проектной документации здания, строительным материалам. , разная степень и тяжесть повреждений.

Перенаселенный город — это вызов

По словам исследователей, исследование направлено на определение границ фасада здания в условиях меняющихся погодных и световых условий и определение его фактического стиля на основе таксономии фасада. Сложность задачи зависит от формы фасада здания, природных условий и городского фона за ним.

«Для алгоритма наиболее сложной задачей для извлечения полезной информации является перегруженный город, так как здания в городских центрах или старых городах очень часто заслоняются различными объектами, такими как провода, деревья и даже праздничные украшения и реклама. Тем не менее, БПЛА может собрать детальное качественное изображение фасада со всех сторон», — отмечают исследователи.

Ранее, используя элементарные математические модели, исследователи могли идентифицировать здания только с простой структурой фасада. Кроме того, классифицируемые здания должны были быть отделены друг от друга, т. е. не иметь общих стен или, по крайней мере, быть различимы стилистически.

По словам Маскелюнаса, идентификация зданий с похожей структурой фасада создает много проблем.

«Расстояние и факторы окружающей среды затрудняют различение контуров элементов фасада, а ложные контуры могут быть вызваны тенями или отражениями, а также углом камеры и искажениями объектива. Простое выделение правильной формы не гарантирует успешной дальнейшей классификации», — говорит исследователь, подчеркнув, что именно по этим причинам в этом исследовании использовались решения для обработки сигналов на основе искусственного интеллекта.

Изображения городского ландшафта, снятые дронами, также можно использовать для визуальных ориентиров и выявления дефектов в исторических зданиях и объектах городского наследия или для планирования городской застройки.

«Это очень перспективная технология для наблюдения за многоэтажными домами и многоквартирными домами, так как с земли трудно увидеть вершину», — добавляют исследователи.