中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司;国家能源局大坝安全监察中心龚士林获国家专利权
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龙图腾网获悉中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司;国家能源局大坝安全监察中心申请的专利一种大坝表面动物智能识别及追踪方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116486432B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310332702.9,技术领域涉及:G06V40/10;该发明授权一种大坝表面动物智能识别及追踪方法是由龚士林;孙辅庭;沈海尧设计研发完成,并于2023-03-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种大坝表面动物智能识别及追踪方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种大坝表面动物智能识别及追踪方法,预先使用红外热成像摄像机采集大量可能闯入大坝范围内动物在不同姿态下的热成像图片,采用深度学习算法对标注有动物位置的热成像样本进行训练,实现热成像图片中动物区域的自动检测;然后,基于红外热成像图片的色阶梯度算法实现动物体型的智能分类;针对大型动物,以体态特征、体表温度分布为特征参数构建动物种类识别算法;针对小型动物,以行走轨迹特征、行走速度为特征参数构建深度学习模型,实现目标动物种类的智能识别。本发明与野生动物的生活习性高度契合,能够在夜间准确识别出大坝上动物种类、行动轨迹和洞穴位置,降低因洞穴渗漏通道导致溃坝的可能性。
本发明授权一种大坝表面动物智能识别及追踪方法在权利要求书中公布了:1.一种大坝表面动物智能识别方法,其特征在于:所述大坝表面动物智能识别方法包括如下步骤: S110、采集大坝上出现的目标动物信息,构建目标动物特征参数库; S120、对于闯入大坝范围内的不同年龄、体型的目标动物,在黑暗环境下使用红外热成像摄像机采集大量目标动物在不同姿态下的热成像图片,形成目标动物热成像图片样本库;同时采集人类的热成像图片作为负样本,用于排除人类活动的干扰; S130、基于双阶段图像目标检测算法构建大坝上目标动物闯入检测模型; S140、以特定距离条件下红外热成像摄像机能否清晰显示目标动物体表温度分布为依据,将目标动物按照类型分为:大型目标动物和小型目标动物,即红外热成像摄像机中目标动物区域呈现多种色彩即判定为大型目标动物,红外热成像摄像机中目标动物呈现单一色彩即判定为小型目标动物,以此形成目标动物体型分类模型; S150、对于大型目标动物:以体态特征、体表温度分布为特征参数构建大型目标动物种类识别模型进行目标动物种类的智能识别; S160、对于小型目标动物:以行走轨迹特征为特征参数构建小型目标动物种类识别模型,同时以行走速度为特征参数构建小型目标动物行走速度参数库进行目标动物种类的智能识别; S170、将目标动物特征参数库、目标动物闯入检测模型、目标动物体型分类模型、大型目标动物种类识别模型、小型目标动物种类识别模型、小型目标动物行走速度参数库相融合,形成一套大坝表面动物智能识别系统; 步骤S130具体地,包括: S131、以矩形框的方式标记样本库中每张热成像图片中目标动物的位置和尺寸; S132、以经典的VGG-16卷积神经网络结构为基础,在每个卷积层之后添加一个标准的BatchNormalization层,形成改进的VGG-16网络结构,用于目标动物热成像图片特征提取;构建FasterR-CNN目标检测框架算法,并将改进的VGG-16网络结构嵌入其中,形成自动检测热成像图片目标区域的算法; S133、以7:3的比例将标记后的热成像图片样本均匀分为训练样本和测试样本,采用FasterRCNN目标检测框架结合改进VGG-16网络结构对训练样本进行训练,得到热成像图片中目标动物区域的自动检测模型; S134、将目标动物热成像图片测试样本输入到检测模型中,以验证目标动物检测的准确性; 步骤S140具体地,包括: S141、对于大坝上红外热成像摄像机采集的热成像图片,采用步骤S130中的大坝上目标动物闯入检测模型将图片中的目标动物区域检测出来,并裁剪为独立热成像图片; S142、提取裁剪后热成像图片中每个像素点的三个通道颜色阶值,并计算各像素点三通道颜色阶值的平均值,公式如下: 其中,Ri,j、Gi,j和Bi,j分别为图片中第i行、第j列位置像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的颜色阶值,为图片中第i行、第j列位置像素点的三通道颜色阶值的平均值; S143、对于热成像图片上的每个像素点Xi,j,分别计算其与左侧相邻像素点Xi-1,j和上侧相邻像素点Xi,j-1的平均颜色阶值的梯度值,公式如下: 其中,RGBi-1,j、RGBi,j-1分别为左侧相邻像素点、上侧相邻像素点的平均颜色阶值,d1、d2分别为水平方向和竖直方向的像素点间距,Si,j、Ci,j分别为像素点Xi,j在水平方向和竖直方向的平均色阶梯度值; S144、根据目标动物热成像图片中动物体表色阶分布以及动物与背景的色阶差异,设定色阶梯度阈值; S145、对于热像图中的所有像素点Xi,j,如果其水平方向平均色阶梯度值Si,j或者竖直方向平均色阶梯度值Ci,j超过色阶梯度阈值,便将像素点进行标记; S146、对于裁剪后的目标动物热成像图片: 1、如果标记的像素点仅形成一个闭合图形,则认为该目标动物在红外热成像摄像机中呈现单一色彩,判定为小型目标动物; 2、如果标记的像素点形成两个及以上的闭合图形,则认为该目标动物在红外热成像摄像机中呈现多种色彩,判定为大型目标动物。
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