[發(fā)明專利]一種基于YOLOv2網(wǎng)絡(luò)的水上漂浮物檢測方法

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• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN109033934A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖志勇;劉辰
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種基于YOLOv2網(wǎng)絡(luò)的水上漂浮物檢測的方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1：采集數(shù)據(jù)；

通過攝像機采集河道或湖泊的視頻，從中截取畫面中包含水上漂浮物的圖片，生成圖片庫A；利用相機對河道或湖泊上漂浮有漂浮物的圖片進行采集，生成圖片庫B；得到用于訓(xùn)練YOLOv2網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)集A，數(shù)據(jù)集A包括圖片庫A和圖片庫B；

步驟2：數(shù)據(jù)增強；

對數(shù)據(jù)集A進行數(shù)據(jù)增強，通過數(shù)據(jù)增強生成圖片庫C，圖片庫C不包含圖片庫A和圖片庫B；圖片庫A、圖庫B和圖庫C構(gòu)成數(shù)據(jù)集B；

所述的數(shù)據(jù)增強包括旋轉(zhuǎn)、反射變換、翻轉(zhuǎn)變換、縮放變換、平移變換、尺度變換、對比度變換、噪聲擾動和顏色變換；

步驟3：標(biāo)記圖片；

將數(shù)據(jù)集B中的水上漂浮物區(qū)域用矩形框進行標(biāo)記，得到數(shù)據(jù)集D，數(shù)據(jù)集D包含矩形框的坐標(biāo)信息和矩形框中所包含漂浮物的種類信息；

步驟4：訓(xùn)練獲得最優(yōu)權(quán)重模型；

將整個數(shù)據(jù)集B隨機的分為三部分訓(xùn)練集Q1、驗證集Q2和測試集Q3；

4.1訓(xùn)練集Q1用于YOLOv2網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，將訓(xùn)練集Q1以及步驟3中生成的數(shù)據(jù)集D送入到Y(jié)OLOv2網(wǎng)絡(luò)中進行訓(xùn)練得到多個權(quán)重模型；

4.2驗證集Q2用于調(diào)整模型參數(shù)；多個權(quán)重模型分別對驗證集Q2進行預(yù)測，并記錄權(quán)重模型的準(zhǔn)確率；選出準(zhǔn)確率最大的權(quán)重模型所對應(yīng)的參數(shù)，用該參數(shù)生成最優(yōu)權(quán)重模型；

4.3使用測試集Q3進行最優(yōu)權(quán)重模型的預(yù)測，獲得最優(yōu)權(quán)重模型用于檢測模塊的水上漂浮物的檢測；

步驟5：實時檢測水上漂浮物；

將視頻監(jiān)控設(shè)備與計算機連接起來，利用步驟4中訓(xùn)練好的最優(yōu)權(quán)重模型對監(jiān)控的河道或湖泊視頻進行檢測，實時檢測待測水面上是否有漂浮物，將視頻畫面中的水上漂浮物用矩形框標(biāo)出并在計算機上顯示；隨著漂浮物的移動，矩形框會相應(yīng)的跟著移動；同時計算機上輸出被檢測到的漂浮物的坐標(biāo)信息、類別以及個數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述漂浮物檢測的方法，其特征在于，在第5步中，根據(jù)計算機上輸出的信息對河道或湖泊的污染程度分為五個等級，分別為好、較好、輕度污染、中度污染和重度污染；當(dāng)待檢測的河道或湖泊視頻中，漂浮物的個數(shù)為0個時，計算機上顯示該水質(zhì)情況為好；當(dāng)待檢測的視頻中，漂浮物的個數(shù)為1～2個時，計算機上顯示該水質(zhì)情況為較好；當(dāng)待檢測的視頻中，漂浮物的個數(shù)為3～4個時，計算機上顯示該水質(zhì)情況為輕度污染；當(dāng)待檢測視頻中，漂浮物的個數(shù)為5～6個時，計算機上顯示該水質(zhì)情況為中度污染；當(dāng)待檢測的視頻中，漂浮物的個數(shù)超過6個時，計算機上顯示該水質(zhì)情況為重度污染。

3.如權(quán)利要求1或2所述漂浮物檢測的方法，其特征在于，所述的矩形框的坐標(biāo)信息包括：矩形框的中心點坐標(biāo)、矩形框的寬度與高度。

4.如權(quán)利要求1或2所述漂浮物檢測的方法，其特征在于，在第4步中，設(shè)置訓(xùn)練集Q1占數(shù)據(jù)集B的70％；驗證集Q2占數(shù)據(jù)集B的15％；測試集Q3占數(shù)據(jù)集B的15％。

5.如權(quán)利要求3所述漂浮物檢測的方法，其特征在于，在第4步中，設(shè)置訓(xùn)練集Q1占數(shù)據(jù)集B的70％；驗證集Q2占數(shù)據(jù)集B的15％；測試集Q3占數(shù)據(jù)集B的15％。