本發(fā)明涉及圖像識(shí)別領(lǐng)域,具體涉及基于改進(jìn)yolov8s的溢油污染源識(shí)別方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、在處理海上溢油事故的調(diào)查取證和責(zé)任確認(rèn)方面,對(duì)于未安裝ais系統(tǒng)或關(guān)閉ais服務(wù)的船舶則無法進(jìn)行監(jiān)管,vts雷達(dá)站則只能僅覆蓋靠近海港區(qū)一定范圍內(nèi)的海域,其覆蓋距離很容易受到限制。在大尺度水域范圍內(nèi),衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)具備全球范圍的對(duì)地觀測(cè)成像的能力,一直是世界各國(guó)對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域的重要手段。盡管衛(wèi)星在對(duì)地監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有著不可替代的作用,但在面對(duì)復(fù)雜多變和高時(shí)效的突發(fā)事故監(jiān)測(cè)時(shí)仍然存在著一些缺陷,如存在受軌道和再訪問時(shí)間限制,時(shí)空的分辨率低,成像視場(chǎng)大容易模糊,觀測(cè)周期長(zhǎng)差等不足。而無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)具備機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、分辨率高、運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì),且能夠適應(yīng)海上突發(fā)事件的及時(shí)和精細(xì)化監(jiān)測(cè)要求,成為衛(wèi)星遙感的有效補(bǔ)充工具。即在大尺度水域內(nèi)通過衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)溢油污染源的類型進(jìn)行初步識(shí)別,判斷溢油污染源是海上石油平臺(tái)或者是船舶引發(fā)的污染。在近海小尺度水域內(nèi)則利用無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)從宏觀到微觀角度對(duì)污染源進(jìn)行精細(xì)化識(shí)別,判斷溢油污染源的具體船型。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述背景中的技術(shù)問題,本發(fā)明提出一種具有通用性強(qiáng)、快速、簡(jiǎn)單,并且能夠適應(yīng)復(fù)雜的海面背景環(huán)境等特點(diǎn)的方法及系統(tǒng)。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提出了基于改進(jìn)yolov8s的溢油污染源識(shí)別方法,步驟包括:
3、采集海洋污染源的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),所述海洋污染源包括溢油污染源;所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的類型包括無人機(jī)航拍影像;
4、基于所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),構(gòu)建污染源識(shí)別模型,所述污染源模型包括一個(gè)改進(jìn)的yolov8s網(wǎng)絡(luò)模型,所述改進(jìn)的yolov8s網(wǎng)絡(luò)模型為在yolov8s網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上融合mca模塊;引入的所述mca模塊由三個(gè)平行的分支構(gòu)成,其中,頂部分支用于捕獲空間維度w中特征之間的交互;中間分支用于捕獲空間維度h中特征之間的交互;底部分支負(fù)責(zé)捕獲通道c之間的交互;
5、在所述頂部分支與所述中間分支中,采用置換操作來捕獲通道維度與任一空間維度之間的遠(yuǎn)程依賴性;最后,在積分階段通過計(jì)算平均來聚合三個(gè)分支的輸出。
6、利用所述污染源模型,完成對(duì)海洋溢油污染源的識(shí)別。
7、優(yōu)選的,對(duì)采集到的所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和標(biāo)注,所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括海上石油鉆井平臺(tái)、浮標(biāo)、漁船、集裝箱船、客船、軍艦和其他水面障礙物;將采集到的所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)比例劃分為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集。
8、優(yōu)選的,所述mca模塊在擠壓變換中,采用全局平均和標(biāo)準(zhǔn)差池化來聚合跨維度的特征響應(yīng),同時(shí)使用組合機(jī)制來自適應(yīng)地合并平均池化和標(biāo)準(zhǔn)差池化的特征,增強(qiáng)特征描述符的表示;
9、所述mca模塊在激勵(lì)變換中,采用輕量級(jí)方式捕獲局部特征交互,克服性能和計(jì)算開銷之間的平衡。
10、本發(fā)明還提供了基于改進(jìn)yolov8s的溢油污染源識(shí)別系統(tǒng),所述系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)上述方法,包括:采集模塊、構(gòu)建模塊和識(shí)別模塊;
11、所述采集模塊用于采集海洋污染源的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),所述海洋污染源包括溢油污染源;所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的類型包括無人機(jī)航拍影像;
12、所述構(gòu)建模塊用于基于所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),構(gòu)建污染源識(shí)別模型,所述污染源模型包括一個(gè)改進(jìn)的yolov8s網(wǎng)絡(luò)模型,所述改進(jìn)的yolov8s網(wǎng)絡(luò)模型為在yolov8s網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上融合mca模塊;所述mca模塊由三個(gè)平行的分支構(gòu)成,其中,頂部分支用于捕獲空間維度w中特征之間的交互;中間分支用于捕獲空間維度h中特征之間的交互;底部分支負(fù)責(zé)捕獲通道c之間的交互;在所述頂部分支與所述中間分支中,采用置換操作來捕獲通道維度與任一空間維度之間的遠(yuǎn)程依賴性;最后,在積分階段通過計(jì)算平均來聚合三個(gè)分支的輸出;
13、所述識(shí)別模塊用于利用所述污染源模型,完成對(duì)海洋溢油污染源的識(shí)別。
14、優(yōu)選的,所述采集模塊的工作流程包括:對(duì)采集到的所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和標(biāo)注,所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括海上石油鉆井平臺(tái)、浮標(biāo)、漁船、集裝箱船、客船、軍艦和其他水面障礙物;將采集到的所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)比例劃分為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集。
15、優(yōu)選的,所述mca模塊在擠壓變換中,采用全局平均和標(biāo)準(zhǔn)差池化來聚合跨維度的特征響應(yīng),同時(shí)使用組合機(jī)制來自適應(yīng)地合并平均池化和標(biāo)準(zhǔn)差池化的特征,增強(qiáng)特征描述符的表示;
16、所述mca模塊在激勵(lì)變換中,采用輕量級(jí)方式捕獲局部特征交互,克服性能和計(jì)算開銷之間的平衡。
17、水面環(huán)境可能呈現(xiàn)錯(cuò)綜復(fù)雜的場(chǎng)景,包括風(fēng)、浪、流等各種背景元素,這些背景元素會(huì)在圖像中引入大量冗余信息和干擾,從而使目標(biāo)難以從錯(cuò)綜復(fù)雜的背景中分離出來。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果如下:
19、(1)本發(fā)明在基于yolov8s模型的基礎(chǔ)上,融合了mca模塊,該模塊專注于提取位置信息,增強(qiáng)了對(duì)水面目標(biāo)有效特征的提取能力,有助于改善由物體折疊交叉導(dǎo)致的漏檢和多檢問題。
20、(2)本發(fā)明的抗干擾能力強(qiáng),不易受到光線強(qiáng)弱和風(fēng)、浪、流等復(fù)雜背景的影響。
1.基于改進(jìn)yolov8s的溢油污染源識(shí)別方法,其特征在于,步驟包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)yolov8s的溢油污染源識(shí)別方法,其特征在于,對(duì)采集到的所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和標(biāo)注,所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括海上石油鉆井平臺(tái)、浮標(biāo)、漁船、集裝箱船、客船、軍艦和其他水面障礙物;將采集到的所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)比例劃分為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)yolov8s的溢油污染源識(shí)別方法,其特征在于,所述mca模塊在擠壓變換中,采用全局平均和標(biāo)準(zhǔn)差池化來聚合跨維度的特征響應(yīng),同時(shí)使用組合機(jī)制來自適應(yīng)地合并平均池化和標(biāo)準(zhǔn)差池化的特征,增強(qiáng)特征描述符的表示;
4.基于改進(jìn)yolov8s的溢油污染源識(shí)別系統(tǒng),所述系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,包括:采集模塊、構(gòu)建模塊和識(shí)別模塊;
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于改進(jìn)yolov8s的溢油污染源識(shí)別系統(tǒng),其特征在于,所述采集模塊的工作流程包括:對(duì)采集到的所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和標(biāo)注,所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括海上石油鉆井平臺(tái)、浮標(biāo)、漁船、集裝箱船、客船、軍艦和其他水面障礙物;將采集到的所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)比例劃分為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于改進(jìn)yolov8s的溢油污染源識(shí)別系統(tǒng),其特征在于,所述mca模塊在擠壓變換中,采用全局平均和標(biāo)準(zhǔn)差池化來聚合跨維度的特征響應(yīng),同時(shí)使用組合機(jī)制來自適應(yīng)地合并平均池化和標(biāo)準(zhǔn)差池化的特征,增強(qiáng)特征描述符的表示;