利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2023107016989
申请人: 山东省煤田地质规划勘察研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度学习算法的岸线智能识别方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

S1、从网络获取海洋岸线原始遥感影像,并进行校正,消除因包括大气、地形、传感器姿态的因素产生的畸变,提高遥感数据的质量;

S2、使用包括阈值分割、边缘检测、多分辨分析、语义分割的四种方法进行岸线识别,并对已有方法进行改进;

其中,阈值分割方法采用多阈值的形态学方法,其灰度阈值设置为

T=(mean(I)+mean(II))/2

式中,mean(I)为图像灰度的一阶均值,mean(II)为图像灰度的二阶均值;

边缘检测方法结合一阶微分算子Sobel和二阶微分算子Laplacian进行全卷积神经网络,其中一阶微分算子权重为35%,二阶微分算子权重为65%;

多分辨分析方法采用可获取图像几何特征矢量场的Bandelet变换,并增加衍射效应分析;

语义分割方法采用改进的UNet,在网络模型处理过程中加入残差结构和注意力机制,可以改善图像权重进而重构图像细节;

S3、以四种改进的方法作为岸线识别的具体方法,分别建立LSTM深度学习模型作为岸线识别模型;人工对岸线进行标记,将人工标记好的遥感数据进行乱序重组,形成新的遥感数据集,并拆分为训练集和测试集,使用训练集进行模型训练;

S4、将测试集输入给步骤S3建立的岸线识别模型进行岸线识别,使用改进的潮沟原理进行潮位校正,并计算准确率,若未达到准确率要求,则重复步骤S3调整参数继续进行训练,直至获得准确率达到要求的岸线识别模型;

采用的改进的潮沟原理进行潮位校正,设潮沟末梢位置为b1,人工建筑物与潮滩的边界位置为b2,根据公式L1=(b2‑b1)/2计算所述潮位校正的距离L1,获取平均高潮线h2和低潮线h1,根据公式L2=(h2‑h1)/2计算所述潮位校正的距离L2;将由二值图提取的水边线向远离水体区域垂直移动距离L=a*(L2‑L1),系数a取0.5且可调节,即可得到潮位校正后海岸线;

S5、选择任意两种、三种和四种方法进行重新组合得到11种新方法,以融合后的11种新方法作为岸线识别的具体方法,再次建立11个LSTM深度学习模型,将测试集输入新建立的

11个模型进行岸线识别,并使用改进的潮沟原理进行潮位校正,计算准确率;

S6、结合步骤S4建立的4个模型和步骤S5建立的11个模型,共获得15个岸线识别模型;

选择准确率最高的模型作为最后使用的岸线智能识别模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习算法的岸线智能识别方法,其特征在于,步骤S2中多阈值的形态学方法首先通过图像增强处理,提高图像对比度,得到背景图像灰度值的均值,使用该均值过滤目标体灰度值,然后对灰度进行一阶和二阶均值计算,最后使用设置的灰度阈值进行岸线识别,根据训练结果可调节图像对比度,进而自行调节灰度阈值。

3.根据权利要求1所述的一种基于深度学习算法的岸线智能识别方法,其特征在于,步骤S2中边缘检测方法在水平和垂直方向分别进行全卷积,全卷积过程中用卷积层代替全连接层,获得连续的海岸线边缘特征图,根据训练结果可调节一阶和二阶微分算子权重。

4.根据权利要求1所述的一种基于深度学习算法的岸线智能识别方法,其特征在于,步骤S2中Bandelet变换方法中增加衍射效应分析,识别并排除底物信息,并重新赋值给图像几何特征矢量场,根据训练结果可调节底物信息阈值,再次修改图像几何特征矢量场。

5.根据权利要求1所述的一种基于深度学习算法的岸线智能识别方法,其特征在于,步骤S2中改进的UNet对图像浅层特征赋予不同的权重,并使用残差块来代替原始UNet结构的卷积操作。

6.根据权利要求1所述的一种基于深度学习算法的岸线智能识别方法,其特征在于,所述步骤S3中的LSTM深度学习模型是一种改进的递归神经网络模型,包括三组Conv1D层和MaxPooling1D层、两层LSTM层和输出层,在每层LSTM后设置Dropout防止过拟合,将岸线识别方法融合到LSTM深度学习模型中,预测值在第九层输出,输入之间有一个很长的延迟和反馈,梯度既不会爆炸也不会消失。