Оцінка точності виявлення наземних мін за результатами інфрачервоного аерознімання
DOI:
https://doi.org/10.36023/ujrs.2025.12.4.294Ключові слова:
виявлення наземних мін, інфрачервоне знімання, безпілотний літальний апарат, виявлення аномалій, порогова обробка, імовірність правильного виявлення, імовірність хибного виявлення, влучність, повнота, F1-міраАнотація
Україна сьогодні належить до найбільш забруднених мінами країн світу, що створює значну загрозу для населення, довкілля та відновлення економіки. Одним із перспективних напрямів підвищення ефективності протимінної діяльності є використання безпілотних літальних апаратів (БпЛА) з інфрачервоними (ІЧ) камерами для дистанційного виявлення мін і інших вибухонебезпечних предметів. Метою даної роботи є розроблення та оцінювання підходу до автоматизованого виявлення мін за ІЧ зображеннями, отриманими з БпЛА.
В даній роботі представлено підхід до виявлення мін і інших вибухонебезпечних предметів на ІЧ зображеннях, що ґрунтується на методі виявлення аномалій із подальшою пороговою обробкою результатів. На основі даного підходу було розроблено програмний модуль з використанням мови програмування Python, який включає в себе відображення знімків, застосування методу виявлення аномалій та порогову обробку для отримання бінарних карт класифікацій.
Для тестування даного підходу було проведено експериментальні дослідження з використанням квадрокоптера DJI Matrice 300 RTK, на якому встановлено ІЧ камеру Zenmuse H20T. Всього використано 34 ІЧ знімки, на яких присутні 206 мін різних типів. До цих знімків було застосовано предствлений підхід, в результаті чого було отримано бінарні карти класифікацій. Після проведення оцінювання точності було встановлено значення наступних показників: загальна точність становила 89,32%, влучність — 0,79, повнота — 0,89, а F1-міра — 0,84.
Отримані результати підтверджують ефективність та практичну придатність запропонованого підходу для задач дистанційного виявлення мін із застосуванням БпЛА. У подальшому планується вдосконалення алгоритмічної частини методу, зокрема впровадження етапів попередньої обробки ІЧ знімків і розширення тестування на різні типи мін та умови зйомки.
Внесок авторів: Концептуалізація – Шкляр С.В.; методологія – Шкляр С.В.; формальний аналіз – Шкляр С.В. та Андреєв А.А..; дослідження – А.А. Андреєв та С. І. Голубов; оброблення даних – А.А. Андреєв та С. І. Голубов; підготовка тексту статті: авторський рукопис – А.А. Андреєв та С.І. Голубов; рецензування та редагування – С. І. Голубов; візуалізація – С. І. Голубов. Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису.
Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за обґрунтованим запитом.
Подяки: Автори вдячні Національній академії наук України за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи.
Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів
Посилання
Borodina, O. A., & Liashenko, V. I. (2022). Post-war economic recovery: World experience and an attempt to adapt it for Ukraine. Visnyk ekonomichnoi nauky Ukrainy, 1(42), 121–134 https://doi.org/10.37405/17297206.2022.1(42).121-134 (in Ukrainian)
Dalianis, H. (2018). Evaluation Metrics and Evaluation. In Evaluation Metrics and Evaluation (pp. 45–53). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-78503-5_6
DJI. (n.d.). D-RTK 2 High-Precision GNSS Mobile Station. Retrieved from https://www.dji.com/global/d-rtk-2/info
DJI Enterprise. (n.d.). Zenmuse H20 Series: Specs. Retrieved from https://enterprise.dji.com/zenmuse-h20-series/specs
Heuschmid, D., Wacker, O., Zimmermann, Y., Penava, P., & Buettner, R. (2025). Advancements in landmine detection: Deep learning-based analysis with thermal drones. IEEE Access: Practical Innovations, Open Solutions, 1(1), 1–1. https://doi.org/10.1109/access.2025.3572196
Howard, R. M. (2022). Arbitrarily accurate analytical approximations for the error function. Mathematics and Computational Applications, 27(1), Article 14. https://doi.org/10.3390/mca27010014
Kurtseiov, T. L., Mosov, S. P., Trembovetskyi, M. P., & Yasko, V. A. (2020). Mine weapons in the focus of modern wars and armed conflicts. Zbirnyk naukovykh prats CVSD NUOU, 2(69), 116–121. (in Ukrainian)
Ministry of Economy of Ukraine. (2025, February 27). Ukraine's demining needs reduced by $5 billion due to progress in land clearance – RDNA4 report. Retrieved from https://me.gov.ua/News/Detail/f9f18a5a-63c1-43d4-8fec-b4dcc721caba (in Ukrainian)
Mosov, S., & Neroba, V. (2019). Directions of application of unmanned aviation for demining tasks: World experience. Zbirnyk naukovykh prats NADPSU im. B Khmelnytskoho, 1(79), 172–185. (in Ukrainian)
OpenGlobalRights. (n.d.). Addressing the threat that mines pose to civilians in Ukraine. Retrieved from www.openglobalrights.org/addressing-the-threat-that-mines-pose-to-civilians-in-ukraine/?lang=Ukrainian
Popov, M., Stankevich, S., Mosov, S., Dugin, S., Golubov, S., Andreiev, A., Lysenko, A., & Saprykin, I. (2024). Concept of a geoinformation platform for landmines and other explosive objects detection and mapping with UAV. Radioelectronic and Computer Systems, 2024(4), 207–216. https://doi.org/10.32620/reks.2024.4.17
Shimoi, N., Takita, Y., Nonaml, K., & Wasaki, K. (2001). Land Mine Detecting Technology by Using IR Cameras. SICE Annual Conference.
Centre of Operational Standards and Training Methodology of the Armed Forces of Ukraine. (2019). Engineer training: Reference material for commanders (instructors) for preparation for conducting engineering training classes (Order No. 8 of 10.01.2019). Ministry of Defence of Ukraine. Retrieved from https://ivms.mil.gov.ua/wp-content/uploads/2023/01/inzhenerna-pidgotovka.pdf (in Ukrainian)
UN News. (n.d.). Landmines still pose a threat to two million Ukrainians. Retrieved from https://ukraine.un.org/en/123917-landmines-still-pose-threat-two-million-ukrainians
Verkhovna Rada of Ukraine. (2025, November 6). Parliament adopted as a basis a draft law providing new social guarantees for military personnel during service. Retrieved from https://www.rada.gov.ua/news/news_kom/267509.html (in Ukrainian)
Zmiievskyi, H. A., Puhach, V. V., Kurtov, A. I., & Chepurnyi, V. P. (2024). Tactical aerial reconnaissance using unmanned aerial systems: Training manual. Yaroslav Mudryi National Law University. Retrieved from https://dspace.nlu.edu.ua/bitstream/123456789/20165/1/Takt_pov_rozvidka_2024.pdf (in Ukrainian)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійні умови: автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації на твір, одночасно ліцензований за міжнародною ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, що дозволяє іншим поділитися твором з підтвердженням авторства твору та первинною публікацією в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис у редакцію «Українського журналу дистанційного зондування Землі», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції журналу матеріалу, в т. ч. такі об’єкти авторського права як фотографії автора, рисунки, схеми, таблиці тощо), в тому числі на відтворення у пресі та мережі Інтернет, на поширення, на переклад рукопису на будь-які мови, експорту та імпорту примірників журналу зі статтею авторів з метою розповсюдження, на доведення до загального відома. Зазначені вище права автори передають редакції без обмеження терміну і на території всіх країн світу без обмеження в т. ч. на території України.
Автори гарантують наявність у них виняткових прав на використання переданого редакції матеріалу. Редакція не несе відповідальності перед третіми особами за порушення даних авторами гарантій. За Авторами залишається право використання їх опублікованого матеріалу, його фрагментів і частин в особистих, у тому числи наукових і освітянських цілях. Права на рукопис вважаються переданими Авторами редакції з моменту підписання до друку випуску журналу, в якому він публікується. Передрук матеріалів, опублікованих у журналі, іншими фізичними та юридичними особами можливий тільки зі згоди редакції, з обов’язковим зазначенням випуску журналу, в якому було опубліковано матеріал.
