Final Degree Project: Traffic Infraction Supervisor (SMIT)
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5º Ingeniería Informática
17 de Septiembre de 2008
Iván Pretel GarcíaEduardo Castillejo Gil
SMITDiseño e implementación de sistema de monitorización de infracciones de tráfico
Proyecto fin de carrera: SMIT
• Descripción general
• Objetivos
• Motivaciones
• Reconocimiento de señales. . . .10 min
• Dispositivo móvil. . . . . . . . . . . . . 5 min
• Sistema experto. . . . . . . . . . . . .10 min
• Aplicaciones futuras
• Conclusiones
Contenido
5 min
5 min
Proyecto fin de carrera: SMIT
• Descripción general• Objetivos
• Motivaciones
• Reconocimiento de señales
• Dispositivo móvil
• Sistema experto
• Aplicaciones futuras
• Conclusiones
Contenido
Proyecto fin de carrera: SMIT
Participación de 3 subsistemas:
Sistema de reconocimiento óptico de señales de tráfico
Aplicación móvil
Sistema experto
Descripción general (1/2)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Reconocimiento de señales de limitación de velocidad y almacenamiento de excesos
Tratamiento de esos excesos
Alerta de intervención inmediata
Generación y almacenamiento de las sanciones
Descripción general (2/2)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Proyecto fin de carrera: SMIT
• Descripción general
• Objetivos• Motivaciones
• Reconocimiento de señales
• Dispositivo móvil
• Sistema experto
• Aplicaciones futuras
• Conclusiones
Contenido
Proyecto fin de carrera: SMIT
Objetivo principal: reducir el número de víctimas en la carretera
• Ajuste de la velocidad, reducción del número de accidentes
• Vigilancia total
Objetivos (1/2)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Reducción de costes (radares, controles de velocidad, etc)
Mayor automatización del proceso de sanción a infractores
Ayuda al proceso de gestión de tráfico
Objetivos (2/2)
Proyecto fin de carrera: SMIT
• Descripción general
• Objetivos
• Motivaciones• Reconocimiento de señales
• Dispositivo móvil
• Sistema experto
• Aplicaciones futuras
• Conclusiones
Contenido
Proyecto fin de carrera: SMIT
Uso de nuevas tecnologías
Inteligencia artificial
Deseo de aprender
Resolver un problema real
Posibles aplicaciones reales
Motivaciones
Proyecto fin de carrera: SMIT
• Descripción general
• Objetivos
• Motivaciones
• Reconocimiento de señales• Dispositivo móvil
• Sistema experto
• Aplicaciones futuras
• Conclusiones
Contenido
Proyecto fin de carrera: SMIT
Proyecto fin de carrera: SMIT
80
Proyecto fin de carrera: SMIT
Proceso de reconocimiento
Captura
Identificación de patrones
Digitalización
Reconocimiento
90
Proyecto fin de carrera: SMIT
Mediante OpenCVSe identifican círculos (cvHoughCircle)Se crea una imagen de tamaño 30x30
Identificación de patrones
(x,y)
(x-R,y+R)
R
y
x
Proyecto fin de carrera: SMIT
Comparación de valores RGBLímite de tolerancia
Media aritmética de 24 muestras = 171,24
Digitalización de muestras
150
200
235
Proyecto fin de carrera: SMIT
Red NeuronalEntradas: 30x30 = 900 entradasSalidas: 11 salidas
Reconocimiento de límites (1/2)
0,564(10)0,561(20)0,984(30)0,185(40)…0,589(110)0,345(120)
900 11
Proyecto fin de carrera: SMIT
Entrenamiento con 22 imágenes• 11 claras y 11 con ruido
Backpropagation• Ajusta los pesos de las neuronas
proporcionando al algoritmo la entrada y la salida que queremos que retorne la red
Fichero de redSe almacenan los pesos de las neuronasSe lee cuando se arranca el programaAsí no entrena la red cada vez que se ejecuta el programaPermite una fácil actualización
Reconocimiento de límites (2/2)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Demostración
Proyecto fin de carrera: SMIT
• Descripción general
• Objetivos
• Motivaciones
• Reconocimiento de señales
• Dispositivo móvil• Sistema experto
• Aplicaciones futuras
• Conclusiones
Contenido
Proyecto fin de carrera: SMIT
Proyecto fin de carrera: SMIT
Uso por parte de los agentes de tráficoConsulta de información del vehículo y conductorConsulta de excesos de velocidad registradosEnvío de excesos al sistema expertoRecepción de acciones a tomar y actualización del registro de infracciones del vehículo
Características
Proyecto fin de carrera: SMIT
Consulta de información del vehículoConsulta de información del titular del vehículoConsulta de excesos de velocidad registrados por el sistema de reconocimiento de señalesEnvío de excesos al sistema experto
Operaciones disponibles
Proyecto fin de carrera: SMIT
Servicios web de vehículos: para obtener la información relativa al propio vehículo, su titular, los excesos registrados…Servicio web de comparación de velocidades: para enviar los excesos transformados en infracciones al sistema experto y que éste procese las sanciones correspondientesBase de datos SQLite… de forma indirecta¡Plataforma .NET!
Comunicación con…
Proyecto fin de carrera: SMIT
Base de datos
Proyecto fin de carrera: SMIT
• .NET Framework• .NET Compact Framework• Servicios web• XML• SOAP• SQLite• Algoritmo de cifrado ARC-4
Tecnologías utilizadas
Proyecto fin de carrera: SMIT
Demostración
Proyecto fin de carrera: SMIT
• Descripción general
• Objetivos
• Motivaciones
• Reconocimiento de señales
• Dispositivo móvil
• Sistema experto• Aplicaciones futuras
• Conclusiones
Contenido
Proyecto fin de carrera: SMIT
Proyecto fin de carrera: SMIT
Proyecto fin de carrera: SMIT
Proyecto fin de carrera: SMIT
Tipo de problema: clasificaciónEl entorno
• Infracción cometida• El conductor que la realiza• Su vehículo• Infracciones anteriores cometidas
Fuente de informaciónBoletín Oficial de las Cortes Generales del 6 de julio de 2005
Análisis
Proyecto fin de carrera: SMIT
• En teoría: Encaminamiento hacia atrás– Datos recogidos al principio y disponibles
siempre– Número de posibles respuestas finito y
reducido
• En la práctica: Encaminamiento hacia delanteDrools de JBoss es un motor de reglas que solo admite encaminamiento hacia delante
Diseño y desarrollo: Mecanismo de Inferencia
Proyecto fin de carrera: SMIT
Diseño y desarrollo: Árbol de decisión
Proyecto fin de carrera: SMIT
Formato estructuradoNombre significativo
rule "COMPROBAR_GRAVEDAD_MUYGRAVE"rule "COMPROBAR_GRAVEDAD_MUYGRAVE"whenwhen
multa : Multa multa : Multa (gravedad==tiposGravedad.MUY_GRAVE ) and (gravedad==tiposGravedad.MUY_GRAVE ) and decisionLog : decisionLog : DecisionLog(tarea=="COMPROBAR_GRAVEDAD")DecisionLog(tarea=="COMPROBAR_GRAVEDAD")then then
decisionLog.setTarea("COMPROBAR_PUNTOS_MUYdecisionLog.setTarea("COMPROBAR_PUNTOS_MUYGRAVE");GRAVE");decisionLog.setHitoRS("MuyGrave");decisionLog.setHitoRS("MuyGrave");update(decisionLog);update(decisionLog);
endend
Regla intermedia
Diseño y desarrollo: Reglas (1/2)
Proyecto fin de carrera: SMIT
rule "COMPROBAR_EDAD_LEVE_MR_MAYOR"rule "COMPROBAR_EDAD_LEVE_MR_MAYOR"whenwhen
conductor : Conductor( edad >= 18 ) and conductor : Conductor( edad >= 18 ) and decisionLog : DecisionLogdecisionLog : DecisionLog(tarea == "COMPROBAR_EDAD_LEVE_MR")(tarea == "COMPROBAR_EDAD_LEVE_MR")
then then decisionLog.setTareadecisionLog.setTarea("("OK_COMPROBAR_EDAD_LEVE_MR_MAYOROK_COMPROBAR_EDAD_LEVE_MR_MAYOR");");decisionLog.setPorcentaje_Plus(100);decisionLog.setPorcentaje_Plus(100);retract(decisionLog);retract(decisionLog);
endend
Regla de decisión final
Diseño y desarrollo: Reglas (2/2)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Aporta consistencia lógicaDetecta errores
Inconsistencia lógicaMala estructuración del conocimientoMala ordenación del conocimiento
Evaluación: Red de Inferencia (1/2)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Evaluación: Red de Inferencia (2/2)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Garantiza una respuestaHitos definidos
PuntosAgotados y PuntosNoAgotadosLeve, Grave y MuyGrave
rule "COMPROBAR_PUNTOS_MUYGRAVE_AGOTADOS"rule "COMPROBAR_PUNTOS_MUYGRAVE_AGOTADOS"whenwhen conductor : Conductor( puntos <= 0 ) and conductor : Conductor( puntos <= 0 ) and decisionLog : DecisionLog (tarea == decisionLog : DecisionLog (tarea == "COMPROBAR_PUNTOS_MUYGRAVE")"COMPROBAR_PUNTOS_MUYGRAVE")then then
decisionLog.setTareadecisionLog.setTarea("COMPROBAR_REINCIDENCIA_MUYGRAVE_AGOTADOS");("COMPROBAR_REINCIDENCIA_MUYGRAVE_AGOTADOS");
decisionLog.setHitoRS("PuntosAgotados");decisionLog.setHitoRS("PuntosAgotados"); update(decisionLog);update(decisionLog);endend Regla con hito
Evaluación: Red de Seguridad
Proyecto fin de carrera: SMIT
Errores detectados• Conocimiento lógicamente inconsistente• Conocimiento incorrecto• Conocimiento incompleto
Sistema 100% fiableConfección de una base de datos de pruebaConfección de tres documentos XML con todos los posibles casosSe han probado el 100% de las respuestas posibles
Pruebas
Proyecto fin de carrera: SMIT
Demostración
Servicio WebCliente del WS
Proyecto fin de carrera: SMIT
• Descripción general
• Objetivos
• Motivaciones
• Reconocimiento de señales
• Dispositivo móvil
• Sistema experto
• Aplicaciones futuras• Conclusiones
Contenido
Proyecto fin de carrera: SMIT
Mejoras de diseño. Sistema más distribuido
No restricción a señales de limitación de velocidad
Visión artificial. Manejo del vehículo por parte del sistema
Registro y gestión de datos para Inspección Técnica de Vehículos
Apertura de garajes, levantamiento de barreras, peajes, etc, vía Wi-Fi
Aplicaciones futuras
Proyecto fin de carrera: SMIT
• Descripción general
• Objetivos
• Motivaciones
• Reconocimiento de señales
• Dispositivo móvil
• Sistema experto
• Aplicaciones futuras
• Conclusiones
Contenido
Proyecto fin de carrera: SMIT
Objetivos alcanzados
Investigación de tecnologías relacionadas con las comunicaciones y con la inteligencia artificial
SOAP
XML
Servicios Web
Sistemas de conocimiento basados en reglas
Redes neuronales…
Conclusiones (1/4)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Documentación de las mismas
• Investigación en tecnologías y desarrollo del proyecto.
• Especificación de requisitos del sistema y del diseño.
• Desarrollo de aplicaciones basada en las anteriores tecnologías.
Conclusiones (2/4)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Consideraciones
Problemas y retrasos
Investigación dentro del campo de la inteligencia artificial
Conclusiones (3/4)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Grado de cumplimiento de objetivos
Sistema capaz de monitorizar, registrar y gestionar los excesos y las sanciones
Reconocimiento óptico de señales
Tratamiento de excesos mediante reglas
Aplicación móvil ligera
Investigación de tecnologías
Conclusiones (4/4)
Proyecto fin de carrera: SMIT
Fin
Cuestiones, dudas,…