<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="EDITORIAL" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Herald of Technological University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Herald of Technological University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">3034-4689</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">92106</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.55421/1998-7072_2024_27_11_199</article-id>
   <article-id pub-id-type="edn">igbqyn</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>3. Информатика, вычислительная техника и управление</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>3. Information teory, computer technology and control</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>3. Информатика, вычислительная техника и управление</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">NEURAL NETWORK CONVOLUTIONAL MODELS FOR TRAFFIC LIGHT DETECTION AND RECOGNITION</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>НЕЙРОСЕТЕВЫЕ СВЕРТОЧНЫЕ МОДЕЛИ ОБНАРУЖЕНИЯ И РАСПОЗНАВАНИЯ СИГНАЛОВ СВЕТОФОРА</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Минниханов</surname>
       <given-names>Р Н</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Minnihanov</surname>
       <given-names>R N</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Катасёв</surname>
       <given-names>А С</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Катасёв</surname>
       <given-names>А С</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>kat_726@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Катасёва</surname>
       <given-names>Д В</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kataseva</surname>
       <given-names>D V</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Скибин</surname>
       <given-names>В </given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Skibin</surname>
       <given-names>V </given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">ГБУ «Безопасность дорожного движения»</institution>
     <city>Казань</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">ГБУ «Безопасность дорожного движения»</institution>
     <city>Казань</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">КНИТУ-КАИ</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">КНИТУ-КАИ</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева</institution>
     <city>Казань</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева</institution>
     <city>Казань</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-4">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева</institution>
     <city>Казань</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева</institution>
     <city>Казань</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2025-08-01T11:23:39+03:00">
    <day>01</day>
    <month>08</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2025-08-01T11:23:39+03:00">
    <day>01</day>
    <month>08</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <volume>27</volume>
   <issue>11</issue>
   <fpage>199</fpage>
   <lpage>205</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2024-12-09T00:00:00+03:00">
     <day>09</day>
     <month>12</month>
     <year>2024</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://elibrary.ru/item.asp?id=75156342">https://elibrary.ru/item.asp?id=75156342</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Статья посвящена построению и исследованию сверточных нейросетевых моделей для обнаружения и распознавания сигналов светофора. Для решения этих задач используются различные методы и алгоритмы, такие как цветовые фильтры, сопоставление адаптивных шаблонов, контурный анализ, методы машинного обучения, алгоритмы компьютерного зрения. Многие технологические компании создают системы для распознавания сигналов светофора и элементов дорожной инфраструктуры. В данной работе для распознавания сигналов светофора проведен сравнительный анализ двух архитектур сверточных нейронных сетей: YOLOv8n и Faster R-CNN. Выбор этих архитектур обусловлен их высокой эффективностью в решении задач обнаружения и распознавания объектов на изображениях. Решение поставленных задач потребовало реализации следующих этапов: сбора и подготовки исходного набора данных для моделирования, выбора необходимого инструментария для построения моделей, выбора архитектуры и обучения сверточных нейронных сетей, а также проведения экспериментальных исследований на базе построенных моделей. В качестве исходного набора данных выбран набор LISA, содержащий большое количество различных обучающих примеров в виде изображений размера 1280×960. Исходные данные были разделены на обучающую, валидационную (для контроля переобучения) и тестовую (для оценки адекватности моделей) выборки в пропорциях 80%, 10% и 10%. Ночные и дневные снимки были равномерно распределены между всеми выборками. Кроме того, для аугментации исходных данных применялись геометрические преобразования и изменения изображения на уровне пикселей: поворот на небольшой угол, обрезка, масштабирование, изменение яркости и насыщенности изображения. Итоговое количество изображений составило 43107, включая 34485 примеров для обучения моделей, 4311 - для их валидации и 4311 - для тестирования. В качестве языка программирования выбран Python. При обучении значение функции потерь для сети Faster R-CNN составило 0,11, а для YOLOv8n - 0,25. При этом обе модели показали приемлемые результаты при распознавании как ближних, так и дальних объектов. При этом наиболее эффективной оказалась модель YOLOv8n. Она незначительно уступает в точности, однако примерно в 5,5 раз быстрее производит распознавание сигналов светофора по сравнению с Faster R-CNN. Это позволяет использовать ее в режиме реального времени, например, в системах автономного управления транспортными средствами.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The article is devoted to the construction and study of convolutional neural network models for detection and recognition of traffic light signals. To solve these problems, various methods and algorithms are used, such as color filters, adaptive pattern matching, contour analysis, machine learning methods, computer vision algorithms. Many technology companies create systems for recognizing traffic light signals and road infrastructure elements. In this paper, a comparative analysis of two architectures of convolutional neural networks was carried out for recognizing traffic light signals: YOLOv8n and Faster R-CNN. The choice of these architectures is due to their high efficiency in solving problems of detecting and recognizing objects in images. The solution of the tasks required the implementation of the following stages: collecting and preparing the initial dataset for modeling, selecting the necessary tools for building models, selecting the architecture and training convolutional neural networks, as well as conducting experimental studies based on the constructed models. The LISA set was selected as the initial dataset, containing a large number of different training examples in the form of 1280 × 960 images. The source data was divided into training, validation (to control overfitting) and test (to assess the adequacy of the models) samples in the proportions of 80%, 10% and 10%. Night and daytime images were evenly distributed between all samples. In addition, geometric transformations and image changes at the pixel level were used to augment the source data: rotation by a small angle, cropping, scaling, changing the brightness and saturation of the image. The final number of images was 43107, including 34485 examples for training the models, 4311 for their validation and 4311 for testing. Python was chosen as the programming language. During training, the loss function value for the Faster R-CNN network was 0.11, and for YOLOv8n it was 0.25. At the same time, both models showed acceptable results in recognizing both near and far objects. At the same time, the YOLOv8n model was the most effective. It is slightly inferior in accuracy, but it recognizes traffic lights approximately 5.5 times faster than Faster R-CNN. This allows it to be used in real-time, for example, in autonomous vehicle control systems.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>СИГНАЛЫ СВЕТОФОРА</kwd>
    <kwd>СВЕРТОЧНЫЕ НЕЙРОННЫЕ СЕТИ</kwd>
    <kwd>РАСПОЗНАВАНИЕ ОБЪЕКТОВ</kwd>
    <kwd>МОДЕЛЬ FASTER R-CNN</kwd>
    <kwd>МОДЕЛЬ YOLOV8N</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>TRAFFIC LIGHT SIGNALS</kwd>
    <kwd>CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORKS</kwd>
    <kwd>OBJECT RECOGNITION</kwd>
    <kwd>FASTER R-CNN MODEL</kwd>
    <kwd>YOLOV8N MODEL</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list/>
 </back>
</article>
