基于人工智能及CIM的市政洒水车任务生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于人工智能及CIM的市政洒水车任务生成方法。该方法包括：通过无人机搭载的RGB相机和热成像相机采集各子区域道路图像，热成像通过编码器提取特征送入全连接网络输出温度分级的结果，RGB图像通过图像拼接和投影变换实现CIM实时成像，各子区域根据路面温度级别生成任务，基于城市信息模型与WebGIS技术，实现结果的可视化。利用本发明专利技术，根据道路情况自动生成洒水车任务，为洒水车工作提供了便利，而且能够节约能源。

【技术实现步骤摘要】
基于人工智能及CIM的市政洒水车任务生成方法
本专利技术涉及人工智能、智慧城市、CIM、计算机视觉
，具体涉及一种基于人工智能及CIM的市政洒水车任务生成方法。
技术介绍
自智慧城市这一概念提出，智慧城市经历了近十年时间的探索，目前已经初具成效，然而在城市相关的日常工作中，并没有得到较好的体现。在许多工作中，仍旧采用人力资源为主，技术资源为辅的方法，这种通过人的主观识别进行判断再工作的模式，导致工作者的工作量大且耗时很长。现如今洒水车的工作方法是：设定好固定的路线，对其所负责范围区域的道路实施全覆盖式的洒水作业。这种方法存在的问题在于，未考虑道路的路面情况，对不需要洒水的路段作业，导致资源的浪费。一些方案根据温度传感器获得的环境温度调节洒水车出水量，虽然能一定程度上节约资源，但是洒水车仍然需要覆盖式洒水作业。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提出一种基于人工智能及CIM的市政洒水车任务生成方法，根据道路情况自动生成洒水车任务，为洒水车工作提供了便利，而且能够节约能源。一种基于人工智能及CIM的市政洒水车任务生成方法，该方法包括：无人机搭载RGB相机和热成像相机，采用固定速度沿固定路线对目标区域进行道路连续覆盖式的航拍图像采集；构建不同路面温度情况下的道路热成像图像训练集，特征标注为道路温度等级，训练道路温度检测编码器、第一全连接网络；将无人机实时采集的道路热成像送入训练好的道路温度检测编码器中提取特征；将提取的特征经第一全连接网络加权分类，得到当前路段温度检测分级结果；设定温度等级阈值，对超过温度等级阈值的路段，根据无人机飞行路线、速度分析得到当前路段的位置信息，生成该路段的洒水任务；根据洒水任务路段与洒水车的距离，生成洒水任务的地理位置优先级，温度检测分级结果作为洒水任务的洒水优先级，根据洒水优先级、地理位置优先级生成洒水任务优先级；根据洒车任务优先级，采用贪婪算法，依次选择洒水任务优先级最高的洒水任务对应的洒水路段作为下一洒水区域；对无人机RGB摄像头采集的各子区域路段图像进行投影变换、图像拼接，将拼接图像投影到城市信息模型的地面平面，实现实时成像，并将温度检测分级结果上传到城市信息模型，集成到实时成像结果中，通过WebGIS技术对城市信息模型的多种信息进行可视化。对无人机RGB摄像头采集的各子区域路段图像进行投影变换具体为：根据相机像平面与城市信息模型地面二维平面之间角点的对应点对，通过SVD算法得到两个平面之间投影变换的单应性矩阵，通过单应性矩阵将像平面的点投影到复合全景平面上。图像拼接具体为：对投影变换后的待拼接子区域图像进行预处理；提取待拼接子区域图像的特征点，进行特征点的匹配；根据匹配点对进行单应性矩阵的估计，采用RANSAC方法估算单应性矩阵，将待拼接图像转换到同一坐标下；对复合全景平面上的各子区域投影变换后的图像，计算输入图像的变形图像的坐标范围，得到输出图像的大小，计算源图像原点与输出全景图原点的偏移量，然后将每个输入源图像的像素映射到输出平面上；进行图像融合，得到图像拼接结果，集成到城市信息模型中。构建不同路面温度情况下的道路热成像图像训练集，特征标注为道路温度等级，训练道路温度检测编码器、第一全连接层包括：选择不同路面温度情况下各路段的热成像图像作为训练数据集，随机选择其中的80％作为训练集，剩下的20％作为验证集；对数据集进行标注，特征标签为道路温度等级，分为一级到五级，级别数值的大小代表路面温度的高低；对网络采用交叉熵损失函数，随机梯度下降法进行训练。图像融合采用羽化法，使用加权平均颜色值融合重叠的像素。根据洒水任务路段与洒水车的距离，生成洒水任务的地理位置优先级，温度检测分级结果作为洒水任务的洒水优先级，根据洒水优先级、地理位置优先级生成洒水任务优先级具体为：计算每个洒水任务路段与洒水车之间的行驶距离，生成每个洒水任务的地理位置优先级，距离越近，优先级越高；温度检测分级结果作为洒水任务的洒水优先级，设置地理位置优先级、洒水优先级的权重系数，优先级分别与其对应的权重系数相乘，对相乘结果做加运算，得到洒水任务优先级。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1.本专利技术结合无人机航拍技术与热成像技术，对采集的道路热成像分析，根据道路温度等级结果生成洒水车任务，相比于传统的覆盖式洒水作业，不仅为洒水车工作提供了便利，节约人力成本、时间成本，而且能够大大节约能源。2.本专利技术采用深度神经网络技术，设计道路温度检测编码器、第一全连接网络对道路热成像进行分析，得到道路温度检测结果，鲁棒性、泛化能力更强，而且道路温度检测结果精度更高。3.本专利技术根据洒水优先级、地理位置优先级生成洒水任务优先级，根据该洒水任务优先级确定下一洒水区域，能够减少洒水车作业路线长度，进一步节约能源。4.本专利技术结合城市信息模型技术，建立城市信息模型作为智慧城市建模模型，该模型可以集成多种数据，提高了智慧城市模型的数据集成能力。在城市信息模型中添加相机图像图层，结合图像拼接、融合技术，可以更好地实现对城市道路实时成像。将温度检测分级结果集成到城市信息模型，结合WebGIS技术进行实时展示，方便监管人员对洒水作业进行监督、管理。附图说明图1为本专利技术方法框架图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种基于人工智能及CIM的市政洒水车任务生成方法。通过无人机搭载的RGB相机和热成像相机采集各子区域道路图像，热成像通过编码器提取特征送入全连接中通过softmax函数输出温度分级的结果。RGB图像通过图像拼接和投影变换实现CIM的成像。各子区域根据路面温度级别生成任务。采用CIM系统及其信息交换模块，实现结果的可视化。图1为本专利技术方法框架图。下面通过具体实施例来进行说明。实施例1：为了实现本专利技术，需要先构建洒水车负责区域的城市信息模型CIM及其信息交换模块，即以城市信息数据为基础，建立起三维城市空间模型和城市信息的有机综合体。城市信息模型中包括城市建筑信息、城市道路区域信息等用于三维城市空间建模所需信息。根据这些信息可以结合WebGIS技术对城市信息模型进行可视化。具体地，针对本专利技术的洒水车任务，城市信息模型中还包括无人机所搭载摄像头的位姿信息、无人机工作时的固定路径。信息交换模块是一种CIM的数据库的访问模块，可以是多种形式，在此举例：可以是RESTful、MQ等多种信息交换形式，实施者可以根据实施场景自行选择具体采用何种实现方式。信息交换模块可以获取相机感知信息、相应的地理位置信息等信息并上传到城市信息模型，实现城市信息模型与外围设备之间的交互。基于计算机视觉检测技术具有非本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人工智能及CIM的市政洒水车任务生成方法，其特征在于，该方法包括：/n无人机搭载RGB相机和热成像相机，采用固定速度沿固定路线对目标区域进行道路连续覆盖式的航拍图像采集；/n构建不同路面温度情况下的道路热成像图像训练集，特征标注为道路温度等级，训练道路温度检测编码器、第一全连接网络；/n将无人机实时采集的道路热成像送入训练好的道路温度检测编码器中提取特征；/n将提取的特征经第一全连接网络加权分类，得到当前路段温度检测分级结果；/n设定温度等级阈值，对超过温度等级阈值的路段，根据无人机飞行路线、速度分析得到当前路段的位置信息，生成该路段的洒水任务；/n根据洒水任务路段与洒水车的距离，生成洒水任务的地理位置优先级，温度检测分级结果作为洒水任务的洒水优先级，根据洒水优先级、地理位置优先级生成洒水任务优先级；/n根据洒车任务优先级，采用贪婪算法，依次选择洒水任务优先级最高的洒水任务对应的洒水路段作为下一洒水区域；/n对无人机RGB摄像头采集的各子区域路段图像进行投影变换、图像拼接，将拼接图像投影到城市信息模型的地面平面，实现实时成像，并将温度检测分级结果上传到城市信息模型，集成到实时成像结果中，通过WebGIS技术对城市信息模型的多种信息进行可视化。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于人工智能及CIM的市政洒水车任务生成方法，其特征在于，该方法包括：
无人机搭载RGB相机和热成像相机，采用固定速度沿固定路线对目标区域进行道路连续覆盖式的航拍图像采集；
构建不同路面温度情况下的道路热成像图像训练集，特征标注为道路温度等级，训练道路温度检测编码器、第一全连接网络；
将无人机实时采集的道路热成像送入训练好的道路温度检测编码器中提取特征；
将提取的特征经第一全连接网络加权分类，得到当前路段温度检测分级结果；
设定温度等级阈值，对超过温度等级阈值的路段，根据无人机飞行路线、速度分析得到当前路段的位置信息，生成该路段的洒水任务；
根据洒水任务路段与洒水车的距离，生成洒水任务的地理位置优先级，温度检测分级结果作为洒水任务的洒水优先级，根据洒水优先级、地理位置优先级生成洒水任务优先级；
根据洒车任务优先级，采用贪婪算法，依次选择洒水任务优先级最高的洒水任务对应的洒水路段作为下一洒水区域；
对无人机RGB摄像头采集的各子区域路段图像进行投影变换、图像拼接，将拼接图像投影到城市信息模型的地面平面，实现实时成像，并将温度检测分级结果上传到城市信息模型，集成到实时成像结果中，通过WebGIS技术对城市信息模型的多种信息进行可视化。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对无人机RGB摄像头采集的各子区域路段图像进行投影变换具体为：
根据相机像平面与城市信息模型地面二维平面之间角点的对应点对，通过SVD算法得到两个平面之间投影变换的单应性矩阵，通过单应性矩阵将像平面的点投影到复合全景平面上。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像拼接具体为：对投影变...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏坤，
申请(专利权)人：郑州昂达信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41