يولو-درون: كشف في الزمن الفعلي للأجسام الصغيرة الكثيفة من منظور عالي الارتفاع جواً

تم تبني الطائرات غير المأهولة (UAV)، وبشكل خاص الطائرات المُسيرة المزودة بتقنية كشف الكائنات المستشعرة عن بعد، بشكل سريع في طيف واسع من التطبيقات، وبرزت كواحدة من المحاور البحثية الرئيسية في مجال الرؤية الحاسوبية. وعلى الرغم من القدرة التي تتمتع بها أنظمة الاستشعار عن بعد بالطائرات غير المأهولة على كشف مختلف الكائنات، إلا أن كشف الكائنات الصغيرة يظل تحديًا كبيرًا بسبب عوامل مثل حجم الكائن، وتدهور جودة الصورة، والقيود الزمنية الحقيقية. وللتغلب على هذه التحديات، تم اقتراح خوارزمية كشف كائنات في الوقت الفعلي (YOLO-Drone) وتطبيقها على منصتين جديدتين للطائرات غير المأهولة، بالإضافة إلى مصدر ضوء محدد (مصدر ضوء LED ذهبي قائم على السيليكون). تتميز YOLO-Drone بعدة إسهامات مبتكرة: 1) إدخال هيكل أساسي جديد يُسمى Darknet59؛ 2) إدخال وحدة جديدة لجمع السمات المعقدة تُدعى MSPP-FPN، والتي تدمج وحدة تجميع هرمي مكاني واحد مع ثلاث وحدات تجميع هرمي مكاني بمقاييس متعددة (atrous spatial pyramid pooling)؛ 3) واستخدام دالة الخسارة المعروفة بـ Generalized Intersection over Union (GIoU). ولتقييم الأداء، تم استخدام مجموعتين معياريتين للبيانات هما UAVDT وVisDrone، بالإضافة إلى مجموعة بيانات محلية تم جمعها في الليل تحت إضاءة LED ذهبي قائم على السيليكون. أظهرت النتائج التجريبية أن YOLO-Drone تتفوق على أحدث الأساليب المتميزة (SOTA) في كلا المجموعتين، حيث ساهمت في تحسين مؤشر mAP بنسبة 10.13% و8.59% على التوالي. وبالنسبة لمجموعة بيانات UAVDT، تُظهر YOLO-Drone سرعة استنتاج عالية في الوقت الفعلي تبلغ 53 إطارًا في الثانية، مع تحقيق أقصى قيمة لـ mAP تبلغ 34.04%. ومن الجدير بالذكر أن YOLO-Drone حققت أداءً متميزًا تحت إضاءة LED ذهبي قائم على السيليكون، حيث بلغت قيمة mAP 87.71%، ما يفوق الأداء المُسجَّل لسلسلة YOLO تحت مصادر إضاءة عادية. في الختام، تُعد YOLO-Drone حلاً فعّالًا للغاية للكشف عن الكائنات في تطبيقات الطائرات غير المأهولة، خاصة في المهام الليلية، حيث تُظهر تقنية LED ذهبي قائم على السيليكون ميزة واضحة وملحوظة.