[发明专利]一种水坝坝体异常情况的空基检测方法与装置

说明书

本发明公开了一种水坝坝体异常情况的空基检测方法与装置，属于图像处理技术领域。该装置包括无人机搭载高清摄像装置、避障器、角度传感器、速度传感器，高度传感器以及GPS定位设备。首先采集指定位置图像，通过旋转和翻转对原始图像进行变换，得到新的训练集；然后使用RPN通过滑动窗口提取特征区域，使用卷积神经网络分别训练相应的模型，并通过反卷积操作实现上采样，得到决策图和每个点的置信概率，并与设定好的阈值比较，得出检测结果是否发生异常以及异常的种类。通过交叉熵损失函数将检测结果与该点的真实值进行比较，缩小决策图的检测结果与真实结果的差值。本发明精度高、速度快、省工、省力、内容全面，实现了任意加密测次。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体是一种水坝坝体异常情况的空基检测方法与装置。

背景技术

我国是个山川、河流众多的国家，尤其是南方地区，河流湖泊密布，特别是中小河流，纵横交错，如此众多的河流，极易造成洪水灾害。为防止洪水灾害给人们造成危害和财产损失，兴建水库大坝工程是一个极好的解决办法。同时，水库大坝还可以用来发电、灌溉等，有众多的价值。

但是大坝带给社会便利的同时也存在着巨大的安全问题。水库大坝工程的重要结构绝大部分由混凝土构件组成，而且建造在地址构造复杂、岩土特性不均匀的地基上。在长期的使用过程中，由于风浪、腐蚀、水力冲刷以及温度应力等外部原因的侵扰、材料性能的改变以及施工条件的限制等诸多因素的影响，其工作性态和安全状况不可避免的会出现各种问题。如果出现异常，又不被及时发现，任其发展，后果不堪设想。为了详细地了解大坝是否出现异常情况，就需要对大坝各个部位进行检测。

现有的测量方式有在线测量与人工测量两种方式，传统的在线测量是将测量设备固定于一点，定时进行测量，并将测量数据通过有线或无线的形式传输回地面。这样做存在着测范围小，投入成本大且难维护等问题，而传统的人工测量方法是人工到指定测量水域或测量点，进行人工测量和记录，上岸再完成数据整理和报告，由于仪器设备精度问题以及检测人员的素质差异，这样做存在着效率低、安全性差、人为因素干扰测量值的准确性等缺点。对于一定规模的大坝检测系统，人工检测的劳动强度十分大，尤其当大坝经受大洪水等较危险荷载作用而需要加密测次时，人工检测往往难以胜任。

随着无人机技术的不断成熟与发展，其应用领域越来越广泛，将无人机用于大坝检测，可解决传统测量的缺点。无人机检测具有精度高、速度快、省工、省力、内容全面等优点，且可以任意加密测次。同时，其研发周期较短，部署快且机动灵活，价格也较便宜。利用无人机进行大坝检测具有广阔的发展前景，在一些地势险峻的区域能发挥极大的作用。

发明内容

由于诸多因素的影响，水库大坝工程的工作性态和安全状况不可避免的会出现各种问题，针对上述问题，本发明提供了一种水坝坝体异常情况的空基检测方法与装置，利用无人机作为数据采集终端，对水坝坝体异常情况进行检测，可判定水坝坝体是否发生异常，若有，为何种异常；代替人工测量，精度高、速度快、省工、省力且内容全面，是空基监视技术的重要应用，对水坝安全有着重大意义。

所述的空基检测装置具体包括：

无人机搭载高清摄像装置、避障器、角度传感器、速度传感器，高度传感器以及GPS定位设备，按固定航线固定高度飞行，及时调整无人机飞行高度和无人机避障，高清摄像装置拍摄水坝各个位置，得到高清图像进行存储。

所述的空基检测方法，具体步骤如下：

步骤一、无人机搭载高清摄像装置，按特定轨迹、特定高度飞行，对水坝进行巡检，采集指定位置图像；

步骤二、对采集的原始图像进行预处理，通过旋转和翻转，依次对原始图像进行变换，得到新的训练集；

首先，对所有原始图像进行尺度归一化处理，保证每个作为训练样本的图像尺度相同；

然后，对尺度相同的训练样本分别进行旋转变换；