مقابله هوش مصنوعی با ساخت و ساز غیرقانونی در شهر

هواپیما‌های بدون سرنشین، پهپادها، دیگر برای رهگذران در هنگام رویداد‌ها یا در یک بعدازظهر آفتابی در مرکز شهر غافلگیر کننده نیستند. پهپاد‌ها که مدت‌ها در جنگ مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اکنون نه تنها در میان فیلمسازان حرفه‌ای و آماتور، بلکه در میان محققان نیز محبوبیت دارند. با ظهور شهر‌های دیجیتالی که امکان مشاهده تغییرات مختلف در ساختمان‌ها، اعم از خارجی و داخلی را ممکن می‌سازد، فرصت‌های جدیدتری برای گرفتن چنین داده‌هایی وجود دارد. پردازش تصویر در فضای باز در مناطق معمولی شهری اروپایی به دلیل موانع مختلف برای چشم‌انداز‌ها مانند سیم‌ها، برآمدگی‌ها، تیر‌ها و سایر بخش‌های ساختمان و همچنین تغییر پویا شرایط آب و هوایی که بر کیفیت تصاویر پهپاد تأثیر می‌گذارد، دشوار است.

تیمی از محققان گروه مهندسی چند رسانه ای، تصمیم گرفتند نما‌های ساختمان‌ها در شهر قدیمی ویلنیوس و مناطق اطراف آن را مطالعه کنند. ویلنیوس از نظر معماری مکانی بسیار منحصر به فرد است. شهر قدیمی شهر یک میراث جهانی یونسکو است و پر از ساختمان‌هایی است که سبک متفاوتی دارند، از مناره‌های کلیسا‌های گوتیک گرفته تا سازه‌های شیشه‌ای پیشرفته. این همان چیزی است که آن‌ها را برانگیخت تا بررسی کنند که آیا الگوریتم‌ها می‌توانند در چنین طیف وسیعی از سبک‌ها کار کنند یا خیر؟ چنین چالشی مستلزم استفاده از راه‌حل‌های پردازش سیگنال هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی برای شناسایی و طبقه‌بندی ساختمان‌ها در پس‌زمینه کلی شهر است.

ارزیابی وضعیت فنی ساختمان‌ها توسط هواپیما‌های بدون سرنشین

"نما هویت ساختمان است، چهره معماری که به ساختمان اجازه می‌دهد به یک دسته یا سبک دیگر اختصاص یابد. تصور کنید ناگهان بخشی از نمای یک ساختمان قدیمی در شهری قدیمی دچار تغییر شود. استاد گروه سیستم‌های الکترونیکی دانشگاه فنی ویلنیوس می‌گوید: یک هواپیمای بدون سرنشین که در کنار آن پرواز می‌کند، چنین تغییری را ثبت می‌کند شاید ساخت و ساز غیرقانونی یا آسیب شهری باشد. همانطور که پهپاد در شهر پرواز می‌کند و از نما‌های ساختمان عکس می‌گیرد، داده‌ها به صورت بی سیم به یک پلت فرم محاسباتی ارسال می‌شود که می‌تواند تعیین کند که یک ساختمان خاص به چه طبقه‌ای از نما تعلق دارد.

این محقق معتقد است که عکس‌های پهپاد از نما همچنین می‌تواند برای ارزیابی وضعیت فنی ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گیرد: نفوذ آب از طریق درزها، ترک‌ها در دکور یا سازه، تغییر رنگ عناصر نما یا حتی فرورفتگی‌های بالقوه در سطوح، همه این‌ها تعیین کننده طبقه بندی یک ساختمان و به طور بالقوه می‌تواند امکان ارزیابی نسبتاً دقیق و خودکار را فراهم کند. او تاکید می‌کند که قطعات تحت نظارت پهپاد را نیز می‌توان مستقل از نمای کلی آنالیز کرد و دوام آن‌ها را می‌توان با مقایسه تغییرات، هم از طریق بازرسی بصری و هم در مورد اسناد طراحی ساختمان، مصالح ساختمانی ارزیابی کرد؛ و میزان و شدت آسیب متفاوت است.
یک شهر شلوغ یک چالش است

به گفته محققان، این مطالعه با هدف شناسایی مرز‌های نمای ساختمان در مواجهه با تغییرات آب و هوایی و شرایط نوری و تعیین سبک واقعی آن بر اساس طبقه بندی نما انجام شده است. پیچیدگی کار بستگی به شکل نمای ساختمان، شرایط طبیعی و پس زمینه شهری پشت آن دارد. برای الگوریتم، یک شهر شلوغ دشوارترین کار برای استخراج اطلاعات مفید است، زیرا ساختمان‌ها در مراکز شهر یا شهر‌های قدیمی اغلب توسط اشیاء مختلف مانند سیم‌ها، درختان و حتی تزئینات جشن و تبلیغات پنهان می‌شوند. با این وجود، پهپاد محققان خاطرنشان می‌کنند که می‌تواند یک تصویر دقیق و با کیفیت بالا از نما را از همه زوایا جمع آوری کند.

پیش از این، با استفاده از مدل‌های ریاضی ابتدایی، محققان تنها می‌توانستند ساختمان‌هایی را با ساختار نما ساده شناسایی کنند. علاوه بر این، ساختمان‌هایی که قرار بود طبقه‌بندی شوند باید از یکدیگر جدا می‌شدند، یعنی هیچ دیوار مشترکی نداشتند یا حداقل از نظر سبکی قابل تشخیص بودند. وی افزود: «فاکتور‌های محیطی و فاصله‌ای، تشخیص خطوط عناصر نما را دشوار می‌کنند، و خطوط کاذب می‌توانند در اثر سایه‌ها یا بازتاب‌ها، و همچنین زاویه دوربین و اعوجاج لنز ایجاد شوند. صرفاً استخراج شکل صحیح، طبقه‌بندی موفقیت‌آمیز بعدی را تضمین نمی‌کند».

این محقق با تاکید بر اینکه این‌ها دلایلی است که از راهکار‌های پردازش سیگنال مبتنی بر هوش مصنوعی در این مطالعه استفاده شده است. تصاویر مناظر شهری که توسط هواپیما‌های بدون سرنشین گرفته شده است می‌توانند برای نشانه‌های بصری و شناسایی نقص‌ها در ساختمان‌های تاریخی و مکان‌های میراث شهری یا برای برنامه‌ریزی توسعه شهری استفاده شوند. محققان می‌افزایند: «این یک فناوری بسیار امیدوارکننده برای نظارت بر ساختمان‌های بلند و بلوک‌های آپارتمانی است، زیرا دیدن بالای آن از روی زمین دشوار است».