[發(fā)明專利]一種朗繆爾環(huán)流的觀測控制方法與系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN114842250A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任磊;楊浩鍇
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學
• 主分類號: G06V10/764
• 分類號: G06V10/764;G06V10/44;G06V10/774;G06V10/82;G06V10/56;G01M10/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 梁嘉琦

1.一種朗繆爾環(huán)流的觀測控制方法，其特征在于，包括：

根據(jù)目標觀測任務(wù)的目的地位置信息，將無人艇配置到目標觀測區(qū)域；

通過所述無人艇向水體釋放染色示蹤劑；

以所述無人艇所在處為起點，配置無人機跟隨所述染色示蹤劑的擴散路徑進行圖像采集；

對采集到的圖像進行圖像識別，判斷是否為朗繆爾環(huán)流；

當識別到朗繆爾環(huán)流時，根據(jù)采集到的圖像配置無人艇的數(shù)據(jù)采集路線，控制無人艇編隊按照所述數(shù)據(jù)采集路線對朗繆爾環(huán)流區(qū)域進行探測，并通過無人機集群對朗繆爾環(huán)流區(qū)域進行圖像采集與識別，完成對朗繆爾環(huán)流區(qū)域的邊緣檢測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種朗繆爾環(huán)流的觀測控制方法，其特征在于，所述通過所述無人艇向水體釋放染色示蹤劑，包括：

當無人艇到達目標觀測區(qū)域時，從所述無人艇所處位置派遣一艘無人機，該無人機直線向上飛行升至空中，拍攝一張水面圖像；

當無人機拍攝到的氣泡痕數(shù)目大于或等于第一閾值時，將該無人機懸停于當前高度；

根據(jù)所述無人機的引導，控制所述無人艇到達兩條帶狀氣泡痕的中間位置，所述無人艇從當前位置的水面以及水下釋放染色示蹤劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種朗繆爾環(huán)流的觀測控制方法，其特征在于，所述以所述無人艇所在處為起點，配置無人機跟隨所述染色示蹤劑的擴散路徑進行圖像采集，包括：

通過無人機空中平臺控制無人機空中作業(yè)，并拍攝圖像；

通過艇機傳輸系統(tǒng)傳輸無人機拍攝的圖像，并存儲到無人艇上；

通過無人艇數(shù)據(jù)處理平臺對存儲的圖像進行數(shù)據(jù)處理后，規(guī)劃無人機的飛行路徑，并發(fā)送給無人機空中平臺來控制無人機按照飛行路徑進一步獲取圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種朗繆爾環(huán)流的觀測控制方法，其特征在于，所述對采集到的圖像進行圖像識別，判斷是否為朗繆爾環(huán)流，包括：

獲取待訓練圖像，所述待訓練圖像包括互聯(lián)網(wǎng)中的朗繆爾環(huán)流氣泡痕、海上溢油后油污隨著環(huán)流擴散形成的條帶狀痕跡、每次執(zhí)行環(huán)流檢測任務(wù)后采集到的圖像、無人機拍攝的視頻通過拆幀得到的圖像幀；

采用分層隨機采樣的方式將所述待訓練圖像劃分為訓練集、驗證集、測試集；

對所述訓練集進行圖像標注處理和數(shù)據(jù)增強處理，得到訓練集圖像；

使用基于遷移學習的YOLOv5算法對訓練集圖像進行深度學習，構(gòu)建朗繆爾環(huán)流氣泡痕識別模型；

根據(jù)所述朗繆爾環(huán)流氣泡痕識別模型對采集的圖像進行圖像識別，判斷是否為朗繆爾環(huán)流；

其中，所述對所述訓練集進行數(shù)據(jù)增強處理，包括以下至少之一：

對所述訓練集進行數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)，得到第一數(shù)據(jù)；

或者，對所述訓練集進行數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)，得到第二數(shù)據(jù)；

或者，對所述訓練集進行數(shù)據(jù)縮放，得到第三數(shù)據(jù)；

或者，對所述訓練集進行數(shù)據(jù)裁剪，得到第四數(shù)據(jù)；

或者，對所述訓練集進行數(shù)據(jù)平移，得到第五數(shù)據(jù)；

或者，對所述訓練集進行添加噪聲處理，得到第六數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種朗繆爾環(huán)流的觀測控制方法，其特征在于，所述使用基于遷移學習的YOLOv5算法對訓練集圖像進行深度學習，構(gòu)建朗繆爾環(huán)流氣泡痕識別模型，包括：

針對coco數(shù)據(jù)集在YOLOv5上預訓練好的目標檢測模型進行知識遷移，訓練朗繆爾環(huán)流氣泡痕圖像數(shù)據(jù)集，得到Y(jié)OLOv5朗繆爾環(huán)流氣泡痕識別模型；

接著再對YOLOv5朗繆爾環(huán)流氣泡痕識別模型進行知識遷移，訓練經(jīng)過染色后的朗繆爾環(huán)流氣泡痕識別模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種朗繆爾環(huán)流的觀測控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述朗繆爾環(huán)流氣泡痕識別模型對采集的圖像進行圖像識別，判斷是否為朗繆爾環(huán)流，包括：

對采集的圖像進行色彩還原處理，生成色彩還原矩陣集合；

根據(jù)所述色彩還原矩陣集合對采集的圖像進行色偏修正還原；

利用所述朗繆爾環(huán)流氣泡痕識別模型對還原后的圖像進行實時識別，分類確定染色后的紅色水體和未染色的藍綠色水體，進而實現(xiàn)對朗繆爾環(huán)流的識別。