Positionsbestimmung von Fahrzeugen in Echtzeit mit Object Detection

In dieser Hausarbeit wurde eine Lösung entwickelt und evaluiert, um die Positionen der Fahrzeuge im Mikrowunderland der HAW Hamburg in Echtzeit zu bestimmen. Das Mikrowunderland ist eine Miniaturausstellung im Maßstab 1:87, die verschiedene Stadtteile, Sehenswürdigkeiten und Landschaften in kleinen Modellen zeigt, die für wissenschaftliche Zwecke genutzt werden können.

Object Detection ist eine Technik in der Bildverarbeitung, bei der bestimmte Objekte in einem Bild oder Video automatisch erkannt und markiert werden. In dieser Hausarbeit wurde Object Detection verwendet, um die Positionen der Fahrzeuge im Mikrowunderland zu bestimmen.

Für das Experiment wurde eine Kamera über dem Mikrowunderland befestigt, die die Fahrzeuge aus der Vogelperspektive aufnahm und die Bilder auf einem Raspberry Pi verarbeitet wurden. Die Bilder wurden auf eine Auflösung von 300x300x3 Pixel herunterskaliert und mit einem neuronalen Netz verarbeitet. Das neuronale Netz basierte auf einem MobileNetV2 SSD und wurde mit Transfer Learning und eigenen Bildern trainiert. Durch die Verwendung von Data Augmentation-Methoden wurden die Trainingsdaten erweitert.

Das neuronale Netz wurde mithilfe von Transfer Learning trainiert, um die Erkennung von Fahrzeugen im Mikrowunderland zu verbessern. Transfer Learning ist eine Technik, bei der ein bereits trainiertes neuronales Netz als Basis verwendet wird und dann für eine neue Aufgabe weiter trainiert wird. In diesem Fall wurde ein MobileNetV2 SSD verwendet, das bereits für die Erkennung von Objekten in Bildern trainiert wurde. Das Netz wurde dann mit eigenen Bildern aus dem Mikrowunderland weiter trainiert, um die Erkennung von Fahrzeugen zu verbessern.

Um die Trainingsdaten zu erweitern, wurden zusätzlich Data Augmentation-Methoden verwendet. Data Augmentation ist eine Technik, bei der neue, synthetische Trainingsdaten erstellt werden, indem bestehende Daten verändert werden. Beispiele für Data Augmentation-Methoden sind das Drehen, Skalieren und Verzerren von Bildern.

Das entwickelte System war in der Lage, die Positionen der Fahrzeuge im Mikrowunderland in Echtzeit zu bestimmen. Durch die Verwendung von Object Detection konnte das System die Fahrzeuge zuverlässig erkennen und ihre Positionen genau bestimmen.