Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη, ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός ολοκληρωμένου πρωτοτύπου συστήματος με χρήση τεχνολογιών αιχμής (Edge Technologies), για την οπτική αναγνώριση επιλεγμένων αντικειμένων σε θαλάσσιο περιβάλλον, ενσωματώνοντας αλγορίθμους τεχνητής νοημοσύνης (Artificial Intelligence). Μέσω του συστήματος θα γίνεται οπτική παρακολούθηση για αντικείμενα σε μια επιλεγμένη θαλάσσια περιοχή, εξετάζοντας σε αρχικό στάδιο τους υφιστάμενους αλγορίθμους εντοπισμού και αναγνώρισης αντικειμένων και τα αποτελέσματα αυτών, κατηγοριοποιημένα σε προκαθορισμένες κατηγορίες / είδη αντικειμένων. Στόχος του συστήματος είναι η αναγνώριση αντικειμένων σχετικών με το θαλάσσιο περιβάλλον και ο αποκλεισμός λοιπών αντικειμένων όπως πουλιών, αυτοκινήτων κλπ. Για την αύξηση των αποτελεσμάτων αναγνώρισης, θα δημιουργηθούν μετέπειτα ειδικά μοντέλα αντικειμένων που θα περιλαμβάνουν μόνο τα αντικείμενα που μας ενδιαφέρουν, με τα οποία στη συνέχεια θα εκπαιδευτούν οι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης μέσω τεχνικών μηχανικής μάθησης (Machine Learning), προκειμένου να αξιολογηθούν τα τελικά αποτελέσματα αναγνώρισης.

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, θα επιλεχθεί η κατάλληλη συσκευή που υποστηρίζει τεχνολογίες αιχμής, καθώς και ο κατάλληλος εξοπλισμός για την λήψη και ανάλυση οπτικών σημάτων. Έπειτα, θα εξεταστούν οι διαθέσιμοι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης με τα υφιστάμενα μοντέλα που περιλαμβάνει κάθε αλγόριθμος ως default και θα γίνει αναζήτηση για υφιστάμενα μοντέλα αναγνώρισης αντικειμένων σε θαλάσσιο περιβάλλον. Σκοπός είναι και η δημιουργία νέων custom-made μοντέλων με φωτογραφίες από το πεδίο, με τα οποία θα εκπαιδευτούν οι αλγόριθμοι μέσω τεχνικών μηχανικής μάθησης (Machine learning), προκειμένου να αξιολογηθούν τα αποτελέσματα τους στην αναγνώριση αντικειμένων. Η διαδικασία θα περιλαμβάνει τον ορισμό των personas του συστήματος και την ανάπτυξη περιπτώσεων χρήσης για αυτούς ώστε να αξιολογηθεί η χρήση του συστήματος σε όσο το δυνατόν πραγματικό βαθμό.

The purpose of this diploma thesis is the study, development and evaluation of an integrated prototype system using edge technologies for the visual detection of selected objects in a marine environment by integrating selected artificial intelligence algorithms. The system will focus on the visual monitoring of a selected marine area, taking advantage at initial stage the existing object detection and identification algorithms to evaluate their detection results, categorized into predefined categories / types of objects. The goal of the system is to recognize objects exclusively related to the marine environment and to exclude other objects such as birds, cars, etc. To increase the recognition results, special object detection models will be created, that will recognize only the selected objects of interest based on their type (yachts, catamarans etc.). The artificial intelligence algorithms will be trained later through machine learning techniques, to evaluate the final recognition results.

In the context of this study, the appropriate device will be selected, with a main aim of supporting state-of-the-art edge technologies, combined with the appropriate equipment needed for receiving and analyzing images and video signals. The next step will be to examine the available artificial intelligence algorithms with the existing object detection models already included and search for the existing object recognition models in a marine environment. The plan is also to create a couple of new custom-made models with photos from real-marina environment, training the algorithms through machine learning techniques, to evaluate their results in object recognition. The process will include the definition of personas and use cases, to evaluate the system’s recognition rates and results.