Українські вчені розробили новий метод виявлення мін за допомогою дронів

Вчені з Київського національного університету імені Тараса Шевченка розробили та успішно випробували новий метод виявлення мін за допомогою безпілотних літальних апаратів. Дослідження проводилося на експериментальному полігоні в Хмельницькій області, де використовувались муляжі різних типів мін.

Для проведення досліджень науковці застосували легкі БПЛА коптерного типу DJI і Parrot, оснащені набором спеціальних сенсорів: кольоровою цифровою камерою P12.4K, багатоспектральною камерою із сенсорами видимого та ближнього інфрачервоного діапазонів P4MS, а також тепловою інфрачервоною камерою FLIR One Pro.

Дослідники розробили спеціальний алгоритм обробки отриманих зображень, який базується на використанні мови програмування Python та спеціалізованих бібліотек OpenCV, numpy, LogisticRegression, Scikit-learn і matplotlib.pyplot. Особлива увага приділялася аналізу різних спектральних каналів та їх комбінацій для найбільш ефективного виявлення мін.

Результати досліджень показали, що найбільш перспективним виявився метод використання індексу вологості ґрунту (SWI — Soil Water Index). Це пов'язано з тим, що в околі міни спостерігається підвищена концентрація вологи внаслідок конденсації на поверхні міни через добові зміни температур та порушення природних шляхів просочування вологи в ґрунті.

Науковці провели детальний аналіз діагностичної сили різних методів виявлення мін. Використання кольорового зображення показало низьку ефективність з діагностичною силою лише 19,31. Натомість комбінація трьох каналів — синього (450 нм±16 нм), зеленого (560 нм±16 нм) та червоного (650 нм±16 нм) — продемонструвала значно кращі результати з діагностичною силою 73,53.

Інфрачервоні зображення, які надають більше інформації про теплове випромінювання об'єктів, показали середню ефективність з діагностичною силою 44,68. Індекс вологості ґрунту (SWI) продемонстрував високу діагностичну силу близько 71,41, що робить його перспективним інструментом для попередньої оцінки забруднення територій вибухонебезпечними предметами.

Дослідники відзначають, що значення індексу SWI в місцях розміщення мін коливаються в діапазоні від –0,15 до –0,28, тоді як загальна вологість ґрунту на досліджуваній території становить від 0,75 до –0,12. Це створює помітний контраст, який можна використовувати для виявлення потенційно небезпечних об'єктів.

Проте, незважаючи на досягнуті результати, загальна точність ідентифікації мін становить близько 70%, що недостатньо для повністю автоматизованого гуманітарного розмінування. Це обмежує можливості використання методу для самостійного проведення розмінування, але робить його корисним інструментом для попередньої оцінки територій та планування подальших робіт з розмінування.

Для подальшого вдосконалення методики науковці пропонують створити базу знань різних типів мін та характерних порушень, які вони спричиняють у різних типах ландшафтів. Це дозволить покращити точність ідентифікації та розширити можливості застосування методу в різних умовах.

Дослідження виконувалося за участю доктора географічних наук Дмитра Ляшенка, студентки Іванни Зобнів та аспіранта Олександра Цвика з Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Роботи проводилися у співпраці з Науковим центром аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук Національної академії наук України та за підтримки фахівців інженерних військ ЗСУ.