連續(xù)圖卷積視頻煙霧檢測模型
關(guān)鍵詞：視頻煙霧檢測 煙霧識(shí)別 圖卷積網(wǎng)絡(luò) 神經(jīng)常微分方程 度量學(xué)習(xí)
摘要：目的視頻煙霧檢測在火災(zāi)預(yù)警中起到重要作用,目前基于視頻的煙霧檢測方法主要利用結(jié)構(gòu)化模型提取煙霧區(qū)域的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特征,在時(shí)間和空間上對(duì)煙霧信息作同等或相似處理,忽略了視頻數(shù)據(jù)在時(shí)間線上的連續(xù)性和特征的非結(jié)構(gòu)化關(guān)系。圖卷積網(wǎng)絡(luò)(GCN)與神經(jīng)常微分方程(ODE)在非歐氏結(jié)構(gòu)與連續(xù)模型處理上具有突出優(yōu)勢,因此將二者結(jié)合提出了一種基于視頻流和連續(xù)時(shí)間域的圖煙霧檢測模型。方法目前主流的視頻煙霧檢測模型仍以離散模型為基礎(chǔ),以規(guī)則形式提取數(shù)據(jù)特征,利用ODE網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建連續(xù)時(shí)間模型,捕捉視頻幀間的隱藏信息,將原本固定時(shí)間跨度的視頻幀作為連續(xù)時(shí)間軸上的樣本點(diǎn),充分利用模型的預(yù)測功能,補(bǔ)充幀間丟失信息并對(duì)未來幀進(jìn)行一定程度的模擬預(yù)測,生成視頻幀的特征并交給圖卷積網(wǎng)絡(luò)對(duì)其重新建模,最后使用全監(jiān)督和弱監(jiān)督兩種方法對(duì)特征進(jìn)行分類。結(jié)果分別在2個(gè)視頻和4個(gè)圖像數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練與測試,并與最新的主流深度方法進(jìn)行了比較,在KMU(Korea Maritime University)視頻數(shù)據(jù)集中,相比于性能第2的模型,平均正樣本正確率(ATPR值)提高了0.6%;在2個(gè)圖像數(shù)據(jù)集中,相比于性能第2的模型,正確率分別提高了0.21%和0.06%,檢測率分別提升了0.54%和0.28%,在視頻單幀圖像集上正確率高于第2名0.88%。同時(shí)也在Bilkent數(shù)據(jù)集中進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證連續(xù)隱態(tài)模型在煙霧動(dòng)態(tài)和起煙點(diǎn)預(yù)測上的有效性,對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提連續(xù)模型能夠有效預(yù)測煙霧動(dòng)態(tài)并推測煙霧起煙點(diǎn)位置。結(jié)論提出的連續(xù)圖卷積模型,綜合了結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化模型的優(yōu)勢,能夠獲得煙霧動(dòng)態(tài)信息,有效推測煙霧起煙點(diǎn)位置,使煙霧檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。
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