[發明專利]基于加權偏好的多目標粒子群優化的自然保護區攝像頭規劃方法

在審

• 申請號: 202010729328.2
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111931997A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 韓飛;洪浩楠;方升;彭禹銘;朱少鈞
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種基于加權偏好的多目標粒子群優化的自然保護區攝像頭規劃方法，用于自然保護區內監測攝像頭規劃的多目標問題。該方法首先運用層次分析法提取出不同自然保護區中對攝像頭的多種性能的偏好程度，即權重，其次根據各個指標的權重設置一個加權偏好。然后將加權偏好運用到多目標粒子群優化算法(MOPSO)的全局最優粒子的選擇，引導粒子群向偏好區域收斂，最后運用多目標偏好PSO對自然保護區不同類型攝像頭數量進行優化，得出問題的優化解集，以供選擇。該方法可以針對不同的自然保護區的自然條件，得出不同的規劃方案。

技術領域

本發明屬于計算機應用技術領域，具體是基于加權偏好的多目標粒子群優化MOPSO用于自然保護區攝像頭規劃問題的方法。

背景技術

野生動物保護是當今一個非常重要的問題，建立自然保護區是保護野生動物的一個非常有效的方法。建立自然保護區可以保護人類賴以生存和發展的生物多樣性，保證生物資源的永續利用，實現可持續發展。同時，建立自然保護區也可以增加人類對野生動物的了解和研究，探索動物在野外環境下的生活習性，也為啟發式算法提供啟發。

目前，隨著人們對自然的關注度越來越高，全球逐漸建立起越來越多的自然保護區，但是為了避免野生動物的生活受到人類的干擾，數據的采集只能通過攝像頭記錄的方式進行。一般來說，自然保護區的占地面積都非常大，如何合理規劃攝像頭是一個值得思考的問題。同時，由于不同的自然保護區所處地理位置不同，其自然條件以及氣候條件均不同，其中生活的野生動物種類不同，生活習性不同，為了更直觀有效的觀測野生動物的生活情況，需要不同性能的攝像頭進行數據采集。有的地方靠近水源，濕度大，需要防水性能好的攝像機，有的地方氣溫高，需要耐熱性好的攝像機，有的動物常年晚上活動，為了觀察其生活情況就需要具有夜視功能的攝像機。如何根據不同的自然保護區的條件，在盡可能降低成本的情況下更有效的觀察野生動物的生活情況，給出最合理的攝像頭規劃方案，在現如今非常重要。

發明內容

針對目前市面上攝像頭種類，各攝像頭的性能不同，其主要解決的問題不同，自然保護區在進行野生動物觀測時的攝像頭選擇規劃困難，本發明提出了基于加權偏好的MOPSO用于自然保護區攝像頭規劃問題的方法。

本發明的技術方案為：基于加權偏好的多目標粒子群優化的自然保護區攝像頭規劃方法，包括下列步驟：

步驟1：提取出不同自然保護區對于攝像頭性能，包括夜視性能，防水性能，耐高溫性能的偏好程度；

步驟2：采用均勻初始化方法，初始化攝像頭規劃的種群，每個粒子代表一種攝像頭規劃方案；

步驟3：計算攝像頭規劃粒子在各目標函數上的值，將生成的非支配解集存儲到外部存檔中；

步驟4：選擇攝像頭規劃粒子的全局引導者，引導攝像頭規劃種群向偏好區域搜索；

步驟5：更新粒子群優化PSO公式，并為攝像頭規劃粒子的位置增加擾動，增加種群的多樣性；

步驟6：計算攝像頭規劃粒子在各目標函數上的值，用來評價每個攝像頭規劃種群中的粒子好壞；

步驟7：將非支配規劃解集加入外部存檔，更新與維護外部存檔；

步驟8：如滿足終止條件，進入步驟9，否則跳入步驟4進行循環；

步驟9：結束。

進一步，所述的步驟1包含下列步驟：

步驟1.1：首先將需要決策的自然保護區攝像頭數量，考慮的因素包括夜視性能，防水性能，耐高溫性能按照它們之間的關系分為高層與低層；

步驟1.2：構造對比判斷矩陣，將攝像頭規劃所考慮的因素如夜視性能，防水性能，耐高溫性能兩兩比較，通過相對尺度標量來刻畫規劃中的兩兩因素之間的相對重要性程度，兩兩對比時采用的相對尺度標量設置如下：