[發明專利]用于水環境監測的三維數據融合處理方法

在審

• 申請號: 201810883945.0
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN108872517A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 黃睿軍
• 申請（專利權）人: 青海中水數易信息科技有限責任公司
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮

1.一種用于水環境監測的三維數據融合處理方法，其特征在于，所述方法包括獲取模塊和生成模塊；所述的獲取模塊，主要包括以下兩個步驟：

步驟1：獲取識別信息。采集傳感器檢測到的水質數據，通過融合方法，將真實可靠的數據存儲起來。

步驟2：獲取對象的三維數據。在獲取到的識別信息中篩選出可構成三維數據的數據或者三維數據。

所述的生成模塊，主要是指對獲取到的三維數據生成識別信息。將獲取到的三維數據通過A/D轉換生成機器可識別的對應識別信息，然后將對應的識別信息發送到顯示屏進行3D轉換展示。

2.如權利要求1所述的用于水環境監測的三維數據融合處理方法，其中所述的融合方法一般包括：

冗余數據融合方法，冗余數據是指一類傳感器對同一測量對象多次進行測量獲得的一組數據；

或

互補數據融合方法，互補數據就是指多個不同類型并且互相獨立的傳感器，從不同的時間和空間對同一監測對象(水環境)進行檢測所獲得的相互間獨立的幾組數據。

3.如權利要求1所述的用于水環境監測的三維數據融合處理方法，其中，冗余數據融合方法中使用自適應加權算法，將一組傳感器提供的冗余信息進行加權平均，結果作為融合值。該算法以均方誤差為評價指標，是最直觀的數據融合方法；

所述自適應加權算法，是指對于各個傳感器的輸入,自適應的動態尋找對應的權值，通過加法運算給出輸出結果。

4.如權利要求3所述的用于水環境監測的三維數據融合處理方法，其具體算法為：

x₁,x₂,...,x_i分別表示i路相互獨立的傳感器數據輸入，w₁,w₂,...,w_n表示對應的加權值，表示最終的輸出結果。三者之間滿足下面的兩個公式：

該算法使用均方誤差作為算法收斂的指標，通過求最小的均方誤差，確定對應最優權值解?？偩秸`差為

其中，表示傳感器數據輸入的平均值，E表示均方誤差，x_i,x_j表示傳感器數據的輸入值，w_i,w_j表示各個加權因子的值，σ²表示表示總均方誤差值。由于x₁,x₂,...,x_i表示i路相互獨立的傳感器數據，因此E[(x-x_i)(x-x_j)]＝0，其中i≠j,i,j＝1,2...n。則公式(3)可簡化為

從公式(4)可知總均方誤差是關于各個加權因子的多元二次函數。因此在滿足約束式(2)的條件下，根據多元函數的條件求極值理論均方誤差最小時的各個加權因子的值為

將公式(5)代入公式(4)，得到此時最小均方誤差為

將公式(5)求得的各個權值代入式(1)即可求出最終的輸出結果

5.如權利要求2所述的用于水環境監測的三維數據融合處理方法，其中所述的互補數據融合方法中使用的為BP算法(誤差反向傳播法)，是一種監督式的學習算法^[1]：對于網絡中n個輸入學習樣本P₁,P₂,...,P_n已知與其對應的輸出樣本T₁,T₂,...,T_n監督學習的目的是利用BP網絡的實際輸出結果A₁,A₂,...,A_n與目標矢量T₁,T₂,...,T_n之間的誤差來修改網絡的權值，使得實際輸出結果與期望的目標矢量之間的差盡可能的小，即使得BP網絡輸出層的誤差的平方和盡可能的小。

6.權利要求1-5之一所述的一種用于水環境監測的三維數據融合處理方法的應用，所述應用具體為：

在進行水環境監測過程中對三維數據融合處理時，首先獲取數據，將獲取到的數據進行融合處理，然后將生成的機器可識別的信息進行最后的評價與分析。