日本东北大学Tough Cyber Physical AI研究中心冈田佳都特任副教授、小岛匠太郎特任助教、Ranulfo Bezerra特任助教等人组成的研究团队与日本东北无人机公司（董事长桐生俊辅）于5月24日宣布，合作开发出了结合无人机自动飞行和人体识别AI的“山难者搜索系统”。无人机配备热成像摄像头、AI系统和定位系统，可实现空中搜索活动的全自动化。产品争取在2023年内完成。该系统有望在保护搜救人员和山难者双方的同时进行搜救。
在北海道上士幌町试飞无人机（供图：东北大学）
▼山难者增多
据日本警视厅统计，日本山难事件有逐年增加的倾向，2012年为1988起，2021年增加到2635起。一旦发生山难事件，警察和消防队会率先展开搜救行动。有时也有民间救助组织加入，进行人数众多的搜救行动，搜救过程充满了危险。此外，山难者及其家属有时还会被要求支付搜救费用。
对此，研究团队从2022年着手开发使用无人机的遇难者搜索系统。日本的东北无人机公司负责开发机体和通信，东北大学负责开发遇难者检测技术和定位技术。
此次所开发的系统，首先由无人机在事先设定的区域内自动航行，然后通过内置的热成像相机的影像自动捕捉疑似有人的地方，并发送其位置坐标。无人机从开机到数据传输的整个过程实现了全自动化。
▼红外线影像摄影
无人机起飞后用红外线摄像头拍摄红外线影像，由AI识别出比周围环境温度高（红外线影像中显示为白色）、具有人体特征的形状。之后将视频分割成图像，计算出AI识别物体的相关位置信息，在着陆后或通过搭载的可以在空中使用的SIM卡的终端发送定位信息。由于发送的数据是已通过AI识别的部分，所以可以很容易地确认信息。
为了从影像中检测出人，系统采用了物体检测模型YOLOv7。通过实施自我调谐，从红外线图像中检测出像人一样的物体后，用长方形和文本显示画面。
▼参加比赛
为了验证系统，研究团队参加了机器人山岳遇险救助比赛“日本创新挑战2022（JIC2022）”。在比赛中，该系统在夜间对实际模拟人类体温的模拟受灾者（人体模型）进行了搜索，但结果未能在规定时间内完成任务。另一方面，从自动航行返回的无人机的数据中成功确认到了人体模型，且定位误差很小。
此外，2023年1月在福岛机器人试验场，研究团队在针对JIC2022中存在的问题进行的改善实验中，确定了AI的评价指标，符合率达到了90.5%，但再现率才50.9%，说明系统还有待改善的地方。再现率是指在需检测的物体中正确检测出目标物体的概率，是考虑到误判，抑制漏检情况发生的有力指标。另外，符合率是指在系统检测出的物体中，正确检测出目标物体的概率，是减少误测等情况出现的有力指标。
今后，研究团队在寻求赞助商的同时，还将继续开展研究，以进一步提高系统性能。
冈田特任副教授表示：“今后，我们会努力提高基于AI识别的再现率，为此，将进行必要的AI追加学习。例如，遇难者体温下降的情况、身体的一部分被树木等物体遮挡的情况等，我们将考虑追加此前训练数据中没有的数据来进行AI学习。由此可能可以检测出与训练数据相似的广泛对象。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
