Sistema autónomo basado en UAV para la inspección escalable de pavimentos táctiles
Autores: Wang, Tong; Wu, Hao; Asignacion, Abner; Zhou, Zhengran; Wang, Wei; Suzuki, Satoshi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Sistema autónomo basado en UAV para la inspección escalable de pavimentos táctiles
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Pavimentos táctiles
Riesgos de seguridad
Modelo YOLOv8
LSDE-OBB
StarBlock
CAA
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los pavimentos táctiles (bloques Tenji) son propensos al desgaste, obstrucción e instalación inadecuada, lo que representa riesgos significativos para la seguridad de los peatones con discapacidad visual. Este sistema incorpora un modelo ligero YOLOv8 (You Only Look Once versión 8) para la detección en tiempo real utilizando una cámara ojo de pez para maximizar la cobertura del campo de visión, lo que es altamente ventajoso para la navegación de UAV a baja altitud en entornos urbanos complejos. Para permitir un despliegue ligero, se propone un nuevo módulo de cabeza de Caja de Delimitación Orientada Mejorada de Detalle Compartido Ligero (LSDE-OBB). La razón de diseño de LSDE-OBB aprovecha los patrones estructurales consistentes de los pavimentos táctiles, permitiendo el intercambio de parámetros dentro de la cabeza de detección como una estrategia de optimización efectiva sin comprometer significativamente la precisión. El módulo de extracción de características se optimiza aún más utilizando StarBlock para reducir la complejidad computacional y el tamaño del modelo. La Atención de Anclaje Contextual Integrada (CAA) captura dependencias espaciales de largo alcance y refina representaciones de características críticas, logrando un equilibrio óptimo entre velocidad y precisión. El marco demuestra una reducción del 25.13% en parámetros (2.308 M frente a 3.083 M), 46.29% menos GFLOPs, y logra un 11.97% mAP50:95 en conjuntos de datos de pavimentos táctiles, permitiendo un despliegue en tiempo real en el borde. Validado a través de conjuntos de datos públicos/personalizados y vuelos reales de UAV, el sistema realiza una detección robusta de pavimentos táctiles y una navegación estable en entornos urbanos complejos a través de algoritmos de control jerárquico para la planificación de trayectorias dinámicas y la evitación de obstáculos, proporcionando una plataforma eficiente y escalable para la inspección automatizada de infraestructuras.
Descripción
Los pavimentos táctiles (bloques Tenji) son propensos al desgaste, obstrucción e instalación inadecuada, lo que representa riesgos significativos para la seguridad de los peatones con discapacidad visual. Este sistema incorpora un modelo ligero YOLOv8 (You Only Look Once versión 8) para la detección en tiempo real utilizando una cámara ojo de pez para maximizar la cobertura del campo de visión, lo que es altamente ventajoso para la navegación de UAV a baja altitud en entornos urbanos complejos. Para permitir un despliegue ligero, se propone un nuevo módulo de cabeza de Caja de Delimitación Orientada Mejorada de Detalle Compartido Ligero (LSDE-OBB). La razón de diseño de LSDE-OBB aprovecha los patrones estructurales consistentes de los pavimentos táctiles, permitiendo el intercambio de parámetros dentro de la cabeza de detección como una estrategia de optimización efectiva sin comprometer significativamente la precisión. El módulo de extracción de características se optimiza aún más utilizando StarBlock para reducir la complejidad computacional y el tamaño del modelo. La Atención de Anclaje Contextual Integrada (CAA) captura dependencias espaciales de largo alcance y refina representaciones de características críticas, logrando un equilibrio óptimo entre velocidad y precisión. El marco demuestra una reducción del 25.13% en parámetros (2.308 M frente a 3.083 M), 46.29% menos GFLOPs, y logra un 11.97% mAP50:95 en conjuntos de datos de pavimentos táctiles, permitiendo un despliegue en tiempo real en el borde. Validado a través de conjuntos de datos públicos/personalizados y vuelos reales de UAV, el sistema realiza una detección robusta de pavimentos táctiles y una navegación estable en entornos urbanos complejos a través de algoritmos de control jerárquico para la planificación de trayectorias dinámicas y la evitación de obstáculos, proporcionando una plataforma eficiente y escalable para la inspección automatizada de infraestructuras.