[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)環(huán)境水位識(shí)別方法、裝置及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310042850.7
• 申請(qǐng)日: 2023-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN116129430B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉炳義;李玉琳;嵇瑩;劉維高
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大水云科技有限公司
• 主分類號(hào): G06V20/70
• 分類號(hào): G06V20/70;G06V10/26;G06V10/764;G06V10/82;G06N3/047;G06N3/0464;G06N3/045
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 龔雅靜

1.一種自適應(yīng)環(huán)境水位識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、構(gòu)建數(shù)據(jù)集，對(duì)已獲取的多種水域環(huán)境的水位監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行標(biāo)注且將標(biāo)注后的水位監(jiān)測(cè)圖像匯總得到大數(shù)據(jù)集，根據(jù)水體的背景的種類將大數(shù)據(jù)集分為多個(gè)小數(shù)據(jù)集，并將每個(gè)小數(shù)據(jù)集和大數(shù)據(jù)集分別分為訓(xùn)練集和測(cè)試集；

步驟2、構(gòu)建水體分割模型，水體分割模型用于分割水位監(jiān)測(cè)圖像中的水體和背景，獲取分割結(jié)果，水體分割模型包括對(duì)應(yīng)多個(gè)小數(shù)據(jù)集的多個(gè)水體分割專用模型和對(duì)應(yīng)大數(shù)據(jù)集的1個(gè)水體分割通用模型；

步驟3、構(gòu)建目標(biāo)類別自選擇模型，用于根據(jù)背景的種類確定水位監(jiān)測(cè)圖像的類別，當(dāng)水位監(jiān)測(cè)圖像與其中一個(gè)水體分割專用模型匹配度大于一定閾值時(shí)，則匹配到該水體分割專用模型，反之，則匹配到水體分割通用模型；

步驟4、構(gòu)建自適應(yīng)環(huán)境的水位識(shí)別模型，將適用于目標(biāo)類別自選擇模型的輸出連接到水體分割模型的輸入，將水體分割模型輸出的分割結(jié)果作為水位計(jì)算板塊的輸入構(gòu)成自適應(yīng)環(huán)境的水位識(shí)別模型，水位計(jì)算板塊通過分割結(jié)果獲取水位線信息，進(jìn)而通過計(jì)算水位值；

步驟5、對(duì)于目標(biāo)水域，獲取若干張新的水位監(jiān)測(cè)圖像，利用自適應(yīng)環(huán)境的水位識(shí)別模型計(jì)算水位值，通過目標(biāo)類別自選擇模型確定新的水位監(jiān)測(cè)圖像的類別，匹配到合適的水體分割專用模型或水體分割通用模型，對(duì)新的水位監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行水體和背景分割，根據(jù)分割結(jié)果獲取水位線信息，進(jìn)而通過水位計(jì)算板塊計(jì)算水位值；

步驟6、若在步驟3或步驟5中選擇了水體分割通用模型，則在水位值計(jì)算結(jié)束之后對(duì)水位監(jiān)測(cè)圖像按照步驟1的方法進(jìn)行標(biāo)注分類，并通過步驟3中確定水位監(jiān)測(cè)圖像的新類別，對(duì)目標(biāo)類別自選擇模型進(jìn)行更新，將標(biāo)注后的水位監(jiān)測(cè)圖像按照步驟2的方法構(gòu)建新的水體分割專用模型和更新水體分割通用模型，并對(duì)自適應(yīng)環(huán)境的水位識(shí)別模型進(jìn)行更新；若在步驟5中選擇了水體分割專用模型，則在水位值計(jì)算結(jié)束之后將原有的大數(shù)據(jù)集與步驟5獲取的新的水位監(jiān)測(cè)圖像匯總形成新的大數(shù)據(jù)集，將匹配的水體分割專用模型的小數(shù)據(jù)集與步驟5獲取的新的水位監(jiān)測(cè)圖像匯總形成新的小數(shù)據(jù)集，對(duì)該類別的水位監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行更新，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)類別自選擇模型的更新，且按照步驟2構(gòu)建新的水體分割專用模型和更新水體分割通用模型；

步驟7、將新的水體分割專用模型、更新后的水體分割通用模型和目標(biāo)類別自選擇模型更新到自適應(yīng)環(huán)境的水位識(shí)別模型中，使得自適應(yīng)環(huán)境的水位識(shí)別模型也相應(yīng)進(jìn)行更新，若有新的目標(biāo)水域，則重復(fù)步驟5~7。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)環(huán)境水位識(shí)別方法，其特征在于：

所述步驟1具體包括：

步驟101、對(duì)已獲取的水位監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行預(yù)處理；

步驟102、對(duì)已獲取的水位監(jiān)測(cè)圖像標(biāo)注水體和背景；

步驟103、根據(jù)不同背景的特點(diǎn)將已獲取的水位監(jiān)測(cè)圖像分為n類，得到大數(shù)據(jù)集S和多個(gè)小數(shù)據(jù)集；

步驟104、將多個(gè)小數(shù)據(jù)集中每一個(gè)小數(shù)據(jù)集均勻分為k組，每次從中任選k-1組作為訓(xùn)練集，1組作為測(cè)試集，進(jìn)行k折交叉試驗(yàn)；

步驟105、將大數(shù)據(jù)集S按照步驟104的方法劃分訓(xùn)練集和測(cè)試集。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)環(huán)境水位識(shí)別方法，其特征在于：

所述步驟2具體包括：

步驟201、構(gòu)建第一深度學(xué)習(xí)模型，將水位監(jiān)測(cè)圖像中每個(gè)像素分類至水體類別和背景類別，構(gòu)建水體類別和背景類別分別對(duì)應(yīng)的第1類softmax分類器和第2類softmax分類器，并在下一層構(gòu)建未知類別對(duì)應(yīng)的第3類softmax分類器；

步驟202、將多個(gè)小數(shù)據(jù)集和1個(gè)大數(shù)據(jù)集構(gòu)建的訓(xùn)練集分別輸入到第一深度學(xué)習(xí)模型中，對(duì)應(yīng)第1類softmax分類器和第2類softmax分類器，分割水體和背景部分，根據(jù)輸出結(jié)果的每張的分割情況，將分割效果較差的水位監(jiān)測(cè)圖像放入第3類softmax分類器中，獲得多個(gè)初始的水體分割專用模型和1個(gè)初始的水體分割通用模型，通過測(cè)試集根據(jù)第一評(píng)價(jià)因子判斷水體分割專用模型和水體分割通用模型的好壞并實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)，直至精度不再提升，得到合適的水體分割專用模型和水體分割通用模型；

步驟203、將放入至第3類softmax分類器中的水位監(jiān)測(cè)圖像按照步驟1的方法進(jìn)行標(biāo)注分類，將標(biāo)注后的水位監(jiān)測(cè)圖像作為輸入按照步驟201和步驟202的方法構(gòu)建水體分割專用模型，直到第3類softmax分類器中不再有分割效果較差的水位監(jiān)測(cè)圖像。