[發明專利]一種尾礦壩空間分布識別系統及方法

有效

• 申請號: 202110050642.2
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112733947B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 雷添杰;鄧安軍;尹曄;王黨偉;徐瑞瑞;郭新蕾;王漢濤;王嘉寶;陳翠華;陸琴
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

1.一種尾礦壩空間分布識別系統，其特征在于，包括數據獲取模塊、多源尾礦壩樣本數據模塊、深度學習模塊、尾礦壩更新模塊、尾礦壩動態監測模塊以及云平臺；

所述數據獲取模塊，用于獲取已建設和正在建設的尾礦壩工程信息，并根據所述尾礦壩工程信息構建尾礦壩全要素長時序數據集；

所述尾礦壩樣本數據模塊，用于利用尾礦壩多源遙感影像構建尾礦壩樣本數據庫；

所述深度學習模塊，用于利用深度學習方法構建深度學習模型，并利用尾礦壩樣本數據庫訓練深度學習模型，得到尾礦壩識別模型，以及利用所述尾礦壩識別模型對尾礦壩進行目標檢測，并將尾礦壩全要素長時序數據集的屬性信息賦予檢測的尾礦壩目標上；所述全要素長時序數據集包括尾礦壩的名稱、地理位置、項目主體、工程建設情況、工程投資和運行狀況；

所述尾礦壩動態監測模塊，用于根據檢測結果定期爬取尾礦壩動態信息，得到更新的尾礦壩動態信息，并結合遙感影像對更新的尾礦壩動態信息進行動態監測；

所述云平臺，用于將所述尾礦壩識別模型、尾礦壩的動態信息以及更新的尾礦壩動態信息上傳至云平臺，完成尾礦壩空間分布識別。

2.一種尾礦壩空間分布識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取已建設和正在建設的尾礦壩工程信息，并根據所述尾礦壩工程信息構建尾礦壩全要素長時序數據集；

S2、利用尾礦壩多源遙感影像構建尾礦壩樣本數據庫；

S3、利用深度學習方法構建深度學習模型；

S4、利用尾礦壩樣本數據庫訓練深度學習模型，得到尾礦壩識別模型；

S5、利用所述尾礦壩識別模型對尾礦壩進行目標檢測，并將尾礦壩全要素長時序數據集的屬性信息賦予檢測的尾礦壩目標上；所述全要素長時序數據集包括尾礦壩的名稱、地理位置、項目主體、工程建設情況、工程投資和運行狀況；

S6、根據檢測結果定期爬取尾礦壩動態信息，得到更新的尾礦壩動態信息，并結合遙感影像對更新的尾礦壩動態信息進行動態監測；

S7、將所述尾礦壩識別模型、尾礦壩的動態信息以及更新的尾礦壩動態信息上傳至云平臺，完成尾礦壩空間分布識別。

3.根據權利要求2所述的尾礦壩空間分布識別方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下步驟：

S201、對所有尾礦壩多源遙感影像進行勾畫，并根據勾畫的尾礦壩區域和非尾礦壩區域得到二值圖像，并保存；

S202、同時對原始的尾礦壩影像和所述二值影像進行切分，保存224x224尺寸的數據集，得到尾礦壩樣本數據庫。

4.根據權利要求2所述的尾礦壩空間分布識別方法，其特征在于，所述步驟S3中深度學習模型包括輸入層、與所述輸入層連接的第一卷積層、與所述第一卷積層連接的第一池化層、與所述第一池化層連接的第二卷積層、與所述第二卷積層連接的第二池化層、與所述第二池化層連接的第三卷積層、與所述第三卷積層連接的第三池化層、與所述第三池化層連接的第四卷積層、與所述第四卷積層連接的第四池化層、與所述第四池化層連接的第五卷積層、與所述第五卷積層連接的第五池化層、與所述第五池化層連接的第一全連接層、與所述第一全連接層連接的第二全連接層、與所述第二全連接層連接的第三全連接層、與所述輸入層連接的HSV影像層、與所述HSV影像層連接的第六卷積層、與所述第六卷積層連接的第六池化層、與所述第六池化層連接的第四全連接層、與所述第四全連接層連接的第五全連接層、與所述第五全連接層連接的第六全連接層以及與所述第六全連接層連接的輸出層；所述第六全連接層與所述第三全連接層連接。

5.根據權利要求4所述的尾礦壩空間分布識別方法，其特征在于，所述第一卷積層、第二卷積層、第三卷積層、第四卷積層、第五卷積層以及第六卷積層的卷積核大小均為3×3，步長均為3，步幅均為1，有效填充大小均為1；

所述第一池化層、第二池化層、第三池化層、第四池化層、第五池化層以及第六池化層的卷積核大小均為2×2。

6.根據權利要求5所述的尾礦壩空間分布識別方法，其特征在于，所述第一卷積層、第二卷積層以及第六卷積層的卷積核數量均為64個，所述第三卷積層和第四卷積層的卷積核數量均為128個，所述第五卷積層的卷積核數量為256個。

7.根據權利要求6所述的尾礦壩空間分布識別方法，其特征在于，所述輸出層的損失函數的表達式如下：

其中，y_k表示輸出層的損失函數，a_k表示輸出層中第k個輸入信號，a_i表示輸出層中第i個輸入信號，exp(a_k)表示輸出層中的輸入信號的指數和，n表示輸出信號的信號的個數。