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[發明專利]一種語義分割的森林火災檢測方法、控制器及存儲介質有效

專利信息
申請號: 202110475212.5 申請日: 2021-04-29
公開(公告)號: CN113112510B 公開(公告)日: 2023-07-25
發明(設計)人: 廖錦銳;周文略;翟懿奎;王天雷;梁艷陽;江子義;劉始匡;張俊亮;詹英培;蘇遠鵬;黃俊威 申請(專利權)人: 五邑大學
主分類號: G06T7/11 分類號: G06T7/11;G06T7/62;G06N3/0464;G06N3/08
代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205 代理人: 梁國平
地址: 529000 廣*** 國省代碼: 廣東;44
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 語義 分割 森林 火災 檢測 方法 控制器 存儲 介質
【權利要求書】:

1.一種語義分割的森林火災檢測方法,其特征在于,包括:

采集森林火災遙感圖像,建立森林火災遙感圖像數據集;

構建對抗樣本生成模型;

把所述森林火災遙感圖像輸入到所述對抗樣本生成模型,得到具有噪聲干擾的森林火災遙感圖像,把所述具有噪聲干擾的森林火災遙感圖像增加到所述森林火災遙感圖像數據集中;

把所述森林火災遙感圖像數據集的所述森林火災遙感圖像輸入到語義分割網絡進行訓練,得到最優語義分割網絡;

把所述森林火災遙感圖像輸入到所述最優語義分割網絡,得到森林火災足跡信息;

其中,所述構建對抗樣本生成模型如公式(1)所示:

S={δ:||δ||≤ε}?????????????????????????????????????????(2)

其中,xi表示輸入的所述森林火災遙感圖像,yi表示標簽集,i∈(1,2.....N),表示N個樣本;δ表示疊加在所述森林火災遙感圖像的擾動,fθ表示自帶參數θ的神經網絡模型;L是損失函數,S是擾動集,如公式(2)所示;ε表示干擾所述森林火災遙感圖像像素的變化量的絕對值的最大值,max表示尋找使所述損失函數最大的干擾,min表示對所述神經網絡模型進行優化的最小化;

所述語義分割網絡包括編碼步驟和解碼步驟,所述編碼步驟包括對所述森林火災遙感圖像進行粗卷積,所述粗卷積為對所述森林火災遙感圖像輸出特征圖y上的每個位置i和卷積核w,在輸入特征圖x上進行如公式(3)的轉換,

其中r表示在采樣點之間引入r-1個零,k表示所述卷積核w的感受野大小為k×k;

其中,所述語義分割網絡中圖像分割損失函數的表達式如公式(4)所示:

lt的表達式如公式(5)所示:

其中,Mt是真實圖像像素值,是預測的圖像與M相同位置的像素值,Lsm表示所有像素的總的損失值,t是圖像的像素的個數,這里和是在位置(i,j)屬于c類的真實值和預測的概率,即屬于森林火災區域足跡的像素類。

2.根據權利要求1所述的語義分割的森林火災檢測方法,其特征在于,所述編碼步驟還包括對所述森林火災遙感圖像進行空洞卷積步驟,所述空洞卷積步驟包括:

對所述森林火災遙感圖像進行第一空洞卷積得到第一空洞卷積圖像、

對所述森林火災遙感圖像進行第二空洞卷積得到第二空洞卷積圖像、

對所述森林火災遙感圖像進行第三空洞卷積得到第三空洞卷積圖像、

對所述森林火災遙感圖像進行第四空洞卷積得到第四空洞卷積圖像、

對所述森林火災遙感圖像進行特征圖池化得到特征圖池化圖像,

所述第一空洞卷積的大小為1*1,空洞率為1,所述第二空洞卷積的大小為3*3,空洞率為6,所述第三空洞卷積的大小為3*3,空洞率為16,所述第四空洞卷積大小為3*3,空洞率為32。

3.根據權利要求2所述的語義分割的森林火災檢測方法,其特征在于,還包括把所述第一空洞卷積圖像、所述第二空洞卷積圖像、所述第三空洞卷積圖像、所述第四空洞卷積圖像和所述特征圖池化圖像輸入到1*1卷積核進行卷積,得到特征圖f,所述特征圖f的輸出通道為1。

4.根據權利要求3所述的語義分割的森林火災檢測方法,其特征在于,所述解碼步驟包括:

把所述森林火災遙感圖像輸入到1*1卷積核進行低層特征處理,得到低層特征圖;

把所述特征圖f進行4倍上采樣,得到上采樣特征圖;

使用concat函數連接所述上采樣特征圖和所述低層特征圖,得到連接后的特征圖。

5.根據權利要求4所述的語義分割的森林火災檢測方法,其特征在于,所述解碼步驟還包括:

把所述連接后的特征圖輸入到3*3卷積核進行細化特征處理,得到細化特征圖;

把所述細化特征圖進行4倍上采樣,得到上采樣細化特征圖。

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