[發(fā)明專利]一種基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的城市內(nèi)澇積水面積監(jiān)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010182464.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111462218A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白崗崗;侯精明;韓浩;李軒;楊露;王添;張陽(yáng)維;李丙堯;黃綿松;馬越;楊東;石寶山;韓偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué);西安綠水青城水務(wù)科技有限公司;江蘇禹潤(rùn)智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/62
• 分類號(hào): G06T7/62;G06T7/80;G06T7/10;G06T5/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的城市內(nèi)澇監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：步驟1，制作初始積水圖像數(shù)據(jù)集；步驟2，對(duì)初始積水圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理；步驟3，基于Mask RCNN實(shí)例分割算法進(jìn)行訓(xùn)練，得到最優(yōu)積水模型water.h5；步驟4，采用基于單平面棋盤格方法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定并對(duì)圖像進(jìn)行畸變校正；步驟5，進(jìn)行透視變換處理；步驟6，基于water.h5模型，將步驟5經(jīng)過(guò)透視變換的結(jié)果圖像作為模型輸入，計(jì)算到真實(shí)積水面積范圍。本方法突破了傳統(tǒng)人工監(jiān)控方法的局限性，保證了內(nèi)澇監(jiān)測(cè)過(guò)程中積水信息獲取的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，為高效、安全、快速地開(kāi)展城市內(nèi)澇監(jiān)測(cè)工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于城市內(nèi)澇監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的城市內(nèi)澇積水面積監(jiān)測(cè)的方法。

背景技術(shù)

隨著全球氣候變化的不斷加劇，極端暴雨場(chǎng)次增多，加之城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速發(fā)展，中國(guó)許多城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2000年以來(lái)中國(guó)每年發(fā)生200多起不同程度的城市內(nèi)澇災(zāi)害，覆蓋省份范圍包括31個(gè)省，受災(zāi)人口約1億人，且2011年為內(nèi)澇最嚴(yán)重的時(shí)期，因內(nèi)澇災(zāi)害造成的全國(guó)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到4000億元。城市內(nèi)澇災(zāi)害的發(fā)生不僅嚴(yán)重造成了因溺水、觸電等意外事故導(dǎo)致的人員死亡，而且極大的阻礙了城市交通、制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)及中國(guó)城市化的發(fā)展，成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注的重大問(wèn)題。為降低城市內(nèi)澇造成的損失，一方面要對(duì)內(nèi)澇災(zāi)害提出實(shí)時(shí)有效的預(yù)報(bào)預(yù)警，另一方面對(duì)于內(nèi)澇積水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)為保障人身安全及社會(huì)發(fā)展具有更重要的價(jià)值及意義。

目前，傳統(tǒng)的城市內(nèi)澇監(jiān)測(cè)方式主要包括人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、借助儀器設(shè)備測(cè)量等，但這些監(jiān)測(cè)方法效率低、難度大、精度差，浪費(fèi)大量的人力物力財(cái)力，不僅有些地區(qū)監(jiān)測(cè)環(huán)境惡劣，而且持續(xù)性暴雨伴隨著雷電天氣的監(jiān)測(cè)過(guò)程極其危險(xiǎn)。因此，迫切需要提出有效開(kāi)展洪澇過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，這對(duì)建立科學(xué)的應(yīng)對(duì)機(jī)制，降低內(nèi)澇成災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，減少內(nèi)澇災(zāi)害引起的損失具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的城市內(nèi)澇監(jiān)測(cè)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的監(jiān)測(cè)方法效率低、難度大、精度差，浪費(fèi)大量的人力物力財(cái)力問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的城市內(nèi)澇監(jiān)測(cè)方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，制作初始積水圖像數(shù)據(jù)集；

步驟2，對(duì)初始積水圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理得訓(xùn)練集、驗(yàn)證集、測(cè)試集積水?dāng)?shù)據(jù)；

步驟3，基于Mask RCNN實(shí)例分割算法，對(duì)訓(xùn)練集和驗(yàn)證集積水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，并通過(guò)多參數(shù)調(diào)整，得到最優(yōu)積水模型water.h5；

步驟4，采用基于單平面棋盤格方法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定以獲取攝像機(jī)設(shè)備參數(shù)，對(duì)測(cè)試集積水?dāng)?shù)據(jù)中圖像進(jìn)行畸變校正；

步驟5，在步驟4的基礎(chǔ)上對(duì)圖像進(jìn)行透視變換處理；

步驟6，基于步驟3訓(xùn)練好的water.h5模型，將步驟5經(jīng)過(guò)透視變換的結(jié)果圖像作為模型輸入，對(duì)圖像積水邊界特征進(jìn)行提取，得到積水識(shí)別結(jié)果圖像，進(jìn)一步利用像素?cái)?shù)量大小，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的線性計(jì)算即可定量得到真實(shí)積水面積范圍。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

步驟1的具體方法如下：于易發(fā)生內(nèi)澇處通過(guò)固定攝像機(jī)設(shè)備采集積水視頻影像，進(jìn)一步采用逐幀讀取積水視頻保存為積水圖片，制作為初始積水圖像數(shù)據(jù)集。

步驟2的具體方法如下：

步驟2.1，將初始積水圖像數(shù)據(jù)集中積水圖片的分辨率2560*1440按比例縮放到800*450；

步驟2.2，在步驟2.1的基礎(chǔ)上，利用彩色變換及角度變換方法對(duì)積水圖片進(jìn)行圖像增強(qiáng)，以便增大數(shù)據(jù)量，并將得到的所有積水圖片按照比例8:1:1分為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集，并命名為對(duì)應(yīng)的train/pic、val/pic、test/pic文件夾；