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# Informática# Computación distribuida, paralela y en clústeres

Haciendo que las Dashcams sean más inteligentes para la seguridad vial

Usar smartphones para mejorar las funciones de seguridad de las dashcams y el análisis en tiempo real.

Seyul Lee, Jayden King, Young Choon Lee, Hyuck Han, Sooyong Kang

― 9 minilectura


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Las dashcams son las cámaras que están en el salpicadero o el parabrisas de tu coche y graban todo lo que pasa frente a ti. Se usan principalmente para recopilar pruebas si tienes un accidente de coche. Suena genial, ¿no? Pero aquí está el truco: la mayoría del video grabado no trata sobre accidentes en realidad. En vez de eso, solo se queda ahí, esperando que alguien presione “borrar”.

Pero, ¿y si pudiéramos usar el video de la dashcam para algo más que cubrir los huecos en tu memoria después de un paseo salvaje? ¿Y si pudiéramos usarlo para mantenerte más seguro en la carretera?

¿Por Qué No Se Usan Las Dashcams a Su Máximo Potencial?

La mayoría de las dashcams capturan horas de video durante tus viajes. Pero como la mayor parte no implica accidentes, se tira como la ensalada de la semana pasada. Así que, perdemos datos que podrían ser útiles. Este es un problema común: cómo transformar estos datos en algo beneficioso, especialmente en lo que respecta a la seguridad.

Aquí es donde entra el Análisis de Video. Al analizar las grabaciones de las dashcams, podemos identificar peligros potenciales en la carretera, como peatones, otros coches o incluso baches. Pero hay un truco: analizar video En tiempo real es como pedirle a tu abuela que corra en los Juegos Olímpicos, simplemente no tiene los recursos (¡lo siento, abuela!).

El Gran Desafío del Análisis de Video

Para analizar video en tiempo real, necesitamos un montón de potencia de cálculo. El problema es que la mayoría de las dashcams no tienen ese tipo de músculo. Podrías estar tratando de levantar pesas con un palillo.

Una solución que mucha gente piensa es enviar el video a la nube para su procesamiento. Pero esto trae sus propios problemas. Imagina intentar enviar tus videos caseros a la nube mientras tu vecino está transmitiendo su programa favorito. La conexión a Internet podría ralentizarse, y estarías esperando más tiempo para que tu dashcam procese un video que lo que tarda en terminar una temporada de tu serie de TV favorita.

Manteniéndolo Cerca de Casa: ¿Qué es la Computación en el Borde?

Aquí es donde entra la computación en el borde. En lugar de enviar el video a la nube, podemos procesarlo aquí mismo, en el borde-piensa en ello como usar una impresora en casa en lugar de ir a una imprenta.

En este caso, las “impresoras” son los Smartphones y tablets que la gente suele llevar. Estos dispositivos están disponibles en casi todos los coches, lo que significa que podemos aprovechar su potencia de cálculo. Así, podemos analizar los datos de video evitando el juego de espera de la nube.

¿Por Qué Usar Smartphones y Tablets?

Los smartphones están en todos lados, y normalmente tienen más potencia de cálculo que una dashcam normal. Además, están cargados y listos para usar con cámaras incorporadas, lo que los convierte en una combinación perfecta para el trabajo de la dashcam.

Con un smartphone, no solo tenemos la potencia de cálculo, sino que también podemos usar la cámara del teléfono como una dashcam adicional. Es como tener un mariscal de campo suplente-siempre listo si el titular tiene un mal día.

Los Desafíos Técnicos

Incluso con toda esa potencia, aún encontramos algunos obstáculos en el camino.

1. Carga de Trabajo Pesada

El análisis de video en tiempo real puede ser muy exigente, requiriendo procesamiento rápido de muchos datos de video. Si intentas meter todo ese trabajo en un solo dispositivo, es como intentar meter un refrigerador completamente lleno en un armario pequeño. Simplemente no cabe.

2. Conectividad del Dispositivo

Con múltiples smartphones en juego, podemos encontrar problemas de conectividad. Si alguien decide apagar su teléfono o la batería se agota, puede interrumpir todo. Es como un juego de sillas musicales, pero con dispositivos que podrían simplemente negarse a cooperar.

3. Diferentes Capacidades de Dispositivos

No todos los smartphones son iguales. Algunos son como coches de carreras veloces, mientras que otros son más como sedanes viejos y reconfortantes. Cada teléfono tiene diferentes niveles de potencia, lo que hace que programar el trabajo sea un poco más complicado.

4. Diferentes Flujos de Video

Si usas múltiples cámaras, los flujos de video pueden requerir diferentes tipos de análisis. Es como intentar hacer malabares mientras coordinas un baile-desafiante, por decir lo menos.

La Solución: Un Sistema de Análisis de Video Inteligente

Estamos introduciendo un sistema distribuido que puede analizar videos de dashcams en tiempo real usando estos smartphones. El sistema descompone la carga de trabajo en tareas manejables, dividiéndolas entre todos los dispositivos en el coche. Es como organizar una cena de potluck-cada uno trae un plato, pero nos aseguramos de que nadie intente traer todo por sí mismo.

Características Clave de Nuestro Sistema

  1. Canales para Eficiencia

    El sistema funciona descomponiendo el proceso de análisis de video en pasos que se pueden realizar simultáneamente. Esto se llama canalización. Si una tarea está ocupada, otra puede tomar el relevo, manteniendo todo en movimiento sin problemas. Es como tener una cocina bien organizada-muchos chefs trabajando juntos sin chocar entre sí.

  2. Programación Inteligente de Fotogramas

    El sistema utiliza un método de programación que asegura que los fotogramas de video se asignen a los dispositivos según su capacidad disponible. Así que, en lugar de simplemente lanzar todo el trabajo a un solo dispositivo, vemos qué puede manejar cada dispositivo. Piensa en ello como asignar tareas según la habilidad-¡cada chef toma el trabajo para el que es mejor!

  3. Control Dinámico de Tasa de Fotogramas

    El sistema verifica constantemente los recursos del dispositivo y ajusta la tasa de fotogramas según sea necesario. Si un dispositivo se está abrumando, el sistema puede bajar la tasa de fotogramas para prevenir un acumulamiento. Si tiene capacidad extra, puede aumentar la tasa de fotogramas. Es como equilibrar tu carga de trabajo en una fiesta-si te estás divirtiendo demasiado en un juego, podrías querer desacelerar, o si los invitados están ansiosos por más, ¡déjalos jugar!

Poniéndolo a Prueba

Diseñamos y probamos este sistema usando smartphones y una aplicación de emulación de dashcam. Esta app imita la funcionalidad de una dashcam normal, permitiéndonos probar cómo funciona nuestro sistema en diferentes escenarios sin necesidad de que cada coche tenga dashcams reales.

¿Cómo Funcionó?

En nuestras pruebas, el sistema mostró que podía procesar videos de dos fuentes diferentes mientras mantenía baja latencia. Esto significa que se pueden proporcionar alertas sobre peligros potenciales casi de inmediato-¡como notificaciones instantáneas en tu smartphone!

También probamos en varios entornos, desde situaciones estables hasta aquellas donde los dispositivos se unían o salían del sistema frecuentemente. El análisis funcionó de manera eficiente, incluso cuando la fuerza de los dispositivos variaba.

Los Beneficios de Este Sistema

  1. Valor Extra de Datos de Video No Usados

    En lugar de tirar el metraje de no accidentes, podemos usarlo para mejorar la seguridad.

  2. Análisis de Video de Baja Latencia

    El sistema permite un análisis en tiempo real, lo que significa que podemos ayudar a los conductores a reaccionar rápidamente a posibles peligros.

  3. Una Solución Móvil Práctica

    Todo el sistema funciona a través de aplicaciones móviles, lo que lo hace accesible para cualquiera con un smartphone.

Lecciones Aprendidas

  1. Potencia de Dispositivo Individual vs. Número de Dispositivos

    Nuestras pruebas mostraron que la potencia de los dispositivos individuales impacta significativamente en la velocidad. Si bien el número de dispositivos puede ayudar, tener un dispositivo primario fuerte es esencial para un mejor rendimiento.

  2. La Conectividad de Dispositivos Importa

    Mantener una conexión sólida entre los dispositivos es crucial. Sin ella, el rendimiento puede disminuir, al igual que una mala señal de Wi-Fi puede frustrar tu transmisión.

  3. Consideraciones de Ancho de Banda de Red

    El sistema puede consumir un ancho de banda significativo al transferir video, por lo que utiliza una red local fuerte para evitar problemas.

Mirando Hacia Adelante

Planeamos hacer más mejoras al sistema. Estas incluyen:

  • Elegir Modelos de Análisis Según la Temperatura del Dispositivo

Cuanto más caliente se calienta un dispositivo, más lento puede procesar datos. Podemos desarrollar un sistema que seleccione modelos de análisis menos exigentes si los dispositivos están funcionando en caliente.

  • Eliminar Fotogramas Vencidos

A veces los fotogramas tardan demasiado en analizarse y podrían perder su ventana de utilidad. Podríamos crear una función para descartar estos fotogramas obsoletos para mantener el proceso ágil y eficiente.

Conclusión

En conclusión, transformar las dashcams en herramientas de seguridad inteligentes no solo es posible-¡ya está sucediendo! Al utilizar smartphones y tablets como parte de nuestro sistema propuesto, podemos llevar el análisis de video en tiempo real al siguiente nivel. Esto significa que no solo podemos prevenir accidentes antes de que sucedan, sino que también podemos usar metraje previamente descartado para una mejor seguridad en la carretera.

Y quién sabe, la próxima vez que subas a un coche, puede que encuentres esa pequeña cámara trabajando duro tras bambalinas para mantenerte a salvo sin que ni te des cuenta. ¡Eso es una seguridad vial inteligente!

Fuente original

Título: In-Vehicle Edge System for Real-Time Dashcam Video Analysis

Resumen: Modern vehicles equip dashcams that primarily collect visual evidence for traffic accidents. However, most of the video data collected by dashcams that is not related to traffic accidents is discarded without any use. In this paper, we present a use case for dashcam videos that aims to improve driving safety. By analyzing the real-time videos captured by dashcams, we can detect driving hazards and driver distractedness to alert the driver immediately. To that end, we design and implement a Distributed Edge-based dashcam Video Analytics system (DEVA), that analyzes dashcam videos using personal edge (mobile) devices in a vehicle. DEVA consolidates available in-vehicle edge devices to maintain the resource pool, distributes video frames for analysis to devices considering resource availability in each device, and dynamically adjusts frame rates of dashcams to control the overall workloads. The entire video analytics task is divided into multiple independent phases and executed in a pipelined manner to improve the overall frame processing throughput. We implement DEVA in an Android app and also develop a dashcam emulation app to be used in vehicles that are not equipped with dashcams. Experimental results using the apps and commercial smartphones show that DEVA can process real-time videos from two dashcams with frame rates of around 22~30 FPS per camera within 200 ms of latency, using three high-end devices.

Autores: Seyul Lee, Jayden King, Young Choon Lee, Hyuck Han, Sooyong Kang

Última actualización: 2024-11-29 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.19558

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.19558

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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