Redes neurais convolucionais aplicadas à detecção de objetos no domínio de futebol de robôs humanoides

Abstract

A RoboCup é uma das maiores iniciativas no ramo de pesquisa em robótica. Essa iniciativa considera o futebol como um dos maiores desafios para robôs e tem o intuito de promover e ganhar um jogo de futebol entre humanos e robôs até o ano de 2050. O módulo de visão dos robôs é um sistema crítico, pois precisa localizar e classificar objetos de interesse ao robô em tempo real, com o objetivo de tomar a melhor ação dado o ambiente a sua volta. Este trabalho avalia redes neurais convolucionais profundas para detecção da bola de futebol e de robôs. Para tal tarefa, cinco arquiteturas da literatura foram escolhidas e treinadas utilizando conceitos de transferência de aprendizado e aumento de dados. Os modelos foram avaliados em um conjunto de dados de teste, gerando resultados promissores em termos de precisão e quadros por segundo. O melhor modelo atingiu um mAP de 0.98 com 50% de interseção a uma taxa de 14.7 quadros por segundo, sendo executado em uma CPU.

The RoboCup Soccer is one of the largest initiatives in the robotics field of research. This initiative considers the soccer match as a challenge for the robots and aims to win a match between humans versus robots by the year of 2050. The vision module is a critical system for the robots because it needs to quickly locate and classify objects of interest for the robot in order to generate the next best action. This work evaluates deep neural networks for the detection of the ball and robots. For such task, five convolutional neural networks architectures were trained for the experiment using data augmentation and transfer learning techniques. The models were evaluated in a test set, yielding promising results in precision and frames per second. The best model achieved an mAP of 0.98 and 14.7 frames per second, running on CPU.