[发明专利]基于图像识别的海洋状态计算方法有效
申请号: | 201710347596.6 | 申请日: | 2017-05-17 |
公开(公告)号: | CN107330440B | 公开(公告)日: | 2020-08-14 |
发明(设计)人: | 张翠翠;刘志磊;常帅 | 申请(专利权)人: | 天津大学 |
主分类号: | G06K9/62 | 分类号: | G06K9/62;G06N20/00 |
代理公司: | 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 | 代理人: | 刘国威 |
地址: | 300072*** | 国省代码: | 天津;12 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 图像 识别 海洋 状态 计算方法 | ||
本发明涉及海洋观测的海况估计领域,为利用深度学习的PCANet算法,通过采集不同海况的图片库,训练出能够进行自动图像识别和分类的模型,对实时采集的海况图像进行海况识别与分类。本发明采用的技术方案是,基于图像识别的海洋状态计算方法,步骤如下:第一步:数据的获取;第二步:图像的预处理:包括图像增强、图像去噪、图像正规化和图像分割;第三步:图像特征提取与识别:具体使用PCANet的深度学习算法来进行图像特征提取与识别;第四步:测试与结果分析:利用测试样本去验证训练模型的准确率。本发明主要应用于海洋观测。
技术领域
本发明涉及海洋观测的海况估计领域(又称海洋状态计算,Sea Stateestimation),尤其涉及利用图像识别方法进行海洋状态计算或海况估计,具体讲,涉及利用深度学习中的主成分分析网络的方法通过对不同海洋状态的图像进行分类实现对海洋状态的自动识别。
背景技术
海况估计(又称为海况识别或海洋状态计算)作为海洋观测的重要内容对海洋环境与资源监测、海域动态监管、海洋信息管理、海洋目标定位与海上安全等具有重要战略意义。目前采用的海况估计算法主要利用传统走航式或卫星遥感获取的海浪、风速数据进行,仍存在一些缺陷。其一,传统走航式方法由于观测时间、空间不连续,难以进行大面积长时间观测。其二,海洋卫星遥感虽然具有大范围、实时获取数据的优点,但是由于其分辨率低,进行海况估计时准确率偏低,而且成本高。目前,随着图像获取与识别技术的发展,在海上安装摄像头(电子眼)进行实时图像感知已成为研究海况的一种趋势。但是,现有利用图像进行海况估计方法主要依赖人对图像进行识别来进行,一方面由于不同的人判定标准不同很容易导致判断结果不一致,另一方面此类方法过于依赖人为参与而很难进行大范围推广应用。本发明为了解决这些问题,利用深度学习中的主成分分析网络(PrincipleComponent Analysis Network,以下简称PCANet)算法通过图像识别实现海况自动估计。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明旨在利用深度学习的PCANet算法,通过采集不同海况的图片库,训练出能够进行自动图像识别和分类的模型,对实时采集的海况图像进行海况识别与分类。本发明采用的技术方案是,基于图像识别的海洋状态计算方法,步骤如下:
第一步:数据的获取:该部分主要获取两种数据,一种是安装在浮标上的摄像机拍摄的海况图像数据,一种是利用传感器获得的相同区域相同时间的海浪与风速数据,其中图像数据用于海况识别,海浪与风速数据作为对照数据用于海况级别的标注,所有的数据按照机器学习的思想都要分成两类:训练样本和测试样本,其中训练样本用于训练海况估计的机器学习模型,测试样本用于算法准确性的测试,为了使得训练模型具有高鲁棒性,按照拍摄条件不同对每种海况采集多张数据;
第二步:图像的预处理:包括图像增强、图像去噪、图像正规化和图像分割;
第三步:图像特征提取与识别:具体使用PCANet的深度学习算法来进行图像特征提取与识别;
第四步:测试与结果分析:利用测试样本去验证训练模型的准确率。
图像正规化是去除光照明变化的影响,图像分割用于去除包括背景和船只的参照物。
使用的PCANet算法步骤如下:PCANet首先通过主成分分析PCA方法来学习多层滤波器核,然后使用二值化哈希编码以及块直方图特征来进行采样和编码操作,最后输出编码的特征用于后续的分类识别。
本发明的特点及有益效果是:
(1)本发明开创了一种全新的海况估计(或海洋状态计算)的新思路,与以往基于传感器的传统走航式或卫星遥感式的海况估计算法不同,本方法采用的是图像识别的方法,补充了当今利用图像识别进行海况估计的空白,为以后海上摄像机(电子眼)的推广打下了良好的基础,具有非常广阔的市场前景。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于天津大学,未经天津大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201710347596.6/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 上一篇:一种基于尺度判据的全景图像SIFT优化方法
- 下一篇:非对称阻尼阀
- 彩色图像和单色图像的图像处理
- 图像编码/图像解码方法以及图像编码/图像解码装置
- 图像处理装置、图像形成装置、图像读取装置、图像处理方法
- 图像解密方法、图像加密方法、图像解密装置、图像加密装置、图像解密程序以及图像加密程序
- 图像解密方法、图像加密方法、图像解密装置、图像加密装置、图像解密程序以及图像加密程序
- 图像编码方法、图像解码方法、图像编码装置、图像解码装置、图像编码程序以及图像解码程序
- 图像编码方法、图像解码方法、图像编码装置、图像解码装置、图像编码程序、以及图像解码程序
- 图像形成设备、图像形成系统和图像形成方法
- 图像编码装置、图像编码方法、图像编码程序、图像解码装置、图像解码方法及图像解码程序
- 图像编码装置、图像编码方法、图像编码程序、图像解码装置、图像解码方法及图像解码程序