[發明專利]一種自適應環境水位識別方法、裝置及設備

有效

• 申請號: 202310042850.7
• 申請日: 2023-01-28
• 公開（公告）號: CN116129430B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 劉炳義;李玉琳;嵇瑩;劉維高
• 申請（專利權）人: 武漢大水云科技有限公司
• 主分類號: G06V20/70
• 分類號: G06V20/70;G06V10/26;G06V10/764;G06V10/82;G06N3/047;G06N3/0464;G06N3/045
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 龔雅靜

本發明提供一種自適應環境水位識別方法、裝置及設備，包括構建數據集，對已獲取的多環境下的水位監測圖像進行標注，構建水體分割模型，分割水體和背景，構建目標類別自選擇模型，根據背景的種類確定水位監測圖像的類別，構建自適應環境的水位識別模型，獲取水位線信息，計算水位值，對于目標水域，通過目標類別自選擇模型、水體分割模型、自適應環境的水位識別模型得到水位值，且通過新的水位監測圖像更新數據集，更新水體分割模型和目標類別自選擇模型，并更新自適應環境的水位識別模型中，本發明能夠識別不同類別的水位監測圖像的水位，且每遇到一個新的水域，都會更新現有的自適應環境的水位識別模型，適應新環境。

技術領域

本發明涉及水位識別技術領域，具體涉及一種自適應環境水位識別方法、裝置及設備。

背景技術

水位是河流湖泊的基本水文要素之一，獲取精確的水位數據對于水資源調度和防汛排澇抗旱有著重要意義，傳統的水位監測方法有人工檢測法，浮子式，壓力式，超聲波式等，以上方法存在著安全隱患高，測量成本高昂，設備維護困難，測量誤差較大等情況。

隨著計算機視覺領域的發展，物聯網智能水利是目前各大水利部門的技術發展趨勢，圖像處理法逐漸被應用到水位識別中，現有技術通常為：將所有水位監測圖像集成為一個大數據集，僅對數據集進行訓練集和測試集的分類，利用上述得到的訓練集和測試集訓練和調整得到一個水位監測模型。將上述水位監測模型應用到所有水域環境中，水位監測時根據水域環境進行水體分割，得到水位線的位置，根據水位線信息得到具體的水位值，再根據長時間的率定結果對水位監測模型進行調整。以上技術存在的問題主要是兩方面：一方面為真實水域環境復雜，僅靠單一模型監測水位線的位置時會在應用時出現各種各樣的誤差，例如單一模型對于復雜環境下的圖像進行水體分割處理時會存在將地面雜草分割到水體中，或者將水體分割到岸線，導致水體提取出現誤差，影響最終的計算結果的問題。另一方面為單一模型為保證獲取的水位線的位置與真實信息相同，需要經過很長時間的率定，根據這段時間獲取的水位線的位置與真實水位線的位置進行比對，調整模型的相關參數，復雜且費時費力。

發明內容

根據現有技術的不足，本發明的目的是提供一種自適應環境水位識別方法、裝置及設備，構建一個自適應環境的水位識別模型，便于對不同類別的水域環境下的水位監測圖像進行分割，且每遇到新的水域環境，都會對現有的自適應環境的水位識別模型進行一次更新，本發明能夠更快適應新的水域環境，魯棒性更強，且無需長時間的率定。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種自適應環境水位識別方法，包括以下步驟：

步驟1、構建數據集，對已獲取的多種水域環境的水位監測圖像進行標注且將標注后的水位監測圖像匯總得到大數據集，根據水體的背景的種類將大數據集分為多個小數據集，并將每個小數據集和大數據集分別分為訓練集和測試集；

步驟2、構建水體分割模型，水體分割模型用于分割水位監測圖像中的水體和背景，獲取分割結果，水體分割模型包括對應多個小數據集的多個水體分割專用模型和對應大數據集的1個水體分割通用模型；

步驟3、構建目標類別自選擇模型，用于根據背景的種類確定水位監測圖像的類別，當水位監測圖像與其中一個水體分割專用模型匹配度大于一定閾值時，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、構建自適應環境的水位識別模型，將適用于目標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果作為水位計算板塊的輸入構成自適應環境的水位識別模型，水位計算板塊通過分割結果獲取水位線信息，進而通過計算水位值；

步驟5、對于目標水域，獲取若干張新的水位監測圖像，利用自適應環境的水位識別模型計算水位值，通過目標類別自選擇模型確定新的水位監測圖像的類別，匹配到合適的水體分割專用模型或水體分割通用模型，對新的水位監測圖像進行水體和背景分割，根據分割結果獲取水位線信息，進而通過水位計算板塊計算水位值；