[發(fā)明專利]基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)

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• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112396586A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋弢;徐丹亞;謝鵬飛;孟凡;柴柏林;韓潤生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06T3/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)，包括：選取海洋渦旋圖像數(shù)據(jù)，構(gòu)建海洋渦旋圖像訓(xùn)練集；對海洋渦旋圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，生成所需要的訓(xùn)練樣本；利用訓(xùn)練樣本進(jìn)行基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋渦旋圖像檢測訓(xùn)練，生成海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)；構(gòu)建海洋渦旋圖像測試集，對訓(xùn)練好的模型進(jìn)行測試。本發(fā)明將圖像加噪算法、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型集成到一種自動檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)上，針對海洋渦旋圖像數(shù)據(jù)能夠取得很好的檢測效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，具體為一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型通過多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的堆疊，能夠?qū)崿F(xiàn)海洋渦旋圖像的特征提取和特征學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高海洋渦旋的檢測精度。與傳統(tǒng)的中尺度渦檢測方法相比，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)能夠提高中尺度渦的檢測效率。此外，將基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)集成到計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)上，為海洋渦旋的檢測和研究提供了新的檢測方式。

本發(fā)明所涉及的海洋渦旋，是海洋中相干旋轉(zhuǎn)的水體，具有不規(guī)則的螺旋狀結(jié)構(gòu)，空間尺度可達(dá)數(shù)百千米，垂直影響深度可達(dá)一千多米，對熱鹽輸送和大洋環(huán)流發(fā)揮著重要的作用。根據(jù)渦旋的旋轉(zhuǎn)方向，一般將渦旋分為兩種：氣旋渦和反氣旋渦。在北半球，關(guān)于氣旋渦，海面水體向渦旋外部水體輻散，渦旋中心的水體向上運(yùn)動，海表面高度是負(fù)異常，造成渦旋內(nèi)部降溫；關(guān)于反氣旋渦，海面水體向渦旋內(nèi)部水體輻聚，渦旋中心的水體向下運(yùn)動，海表面高度是正異常，造成渦旋升溫。因此在北半球，氣旋渦也稱為冷渦，反氣旋渦稱為暖渦。

海洋渦旋作為重要的海洋現(xiàn)象，負(fù)責(zé)著海洋的物質(zhì)運(yùn)輸和能量傳遞，改變著溫躍層的分布，影響著海洋生物的繁殖和大洋漁場的空間分布，對海洋的能量和物質(zhì)的變化發(fā)揮著重要的作用。此外，海洋渦旋影響著海洋的化學(xué)與物理性質(zhì)，進(jìn)而影響潛艇航行和水下探測。因此，實(shí)現(xiàn)海洋渦旋的檢測，對于研究海洋資源分布和水下攻防技術(shù)等應(yīng)用具有重要的意義。

由此可見，發(fā)明基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)，能夠?yàn)楹Ｑ鬁u旋的檢測提供更有效的幫助。目前還未發(fā)現(xiàn)基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的針對海洋渦旋圖像的自動檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述海洋渦旋領(lǐng)域所存在的困難，提供一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)，能夠幫助科研人員和軍方人員進(jìn)行海洋渦旋圖像的自動檢測，提高海洋渦旋的檢測效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)。

1.根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)，包括以下步驟：

1)選取海洋渦旋圖像數(shù)據(jù)，構(gòu)建海洋渦旋圖像訓(xùn)練集；

2)對海洋渦旋圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，生成所需要的訓(xùn)練樣本；

3)利用訓(xùn)練樣本進(jìn)行基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋渦旋圖像檢測訓(xùn)練，生成海洋渦旋圖像自動檢測系統(tǒng)；

4)構(gòu)建海洋渦旋圖像測試集，對訓(xùn)練好的模型進(jìn)行測試。

2.進(jìn)一步的，所述選取海洋渦旋遙感圖像數(shù)據(jù)、構(gòu)建訓(xùn)練集的步驟，具體包括：對于海洋渦旋遙感圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，存儲到指定的訓(xùn)練集目錄下，對每個渦旋遙感圖像進(jìn)行重命名，進(jìn)行保存操作。