CN115471698A - 基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法,包括获取输变电工程区域的遥感图像数据集并构建训练样本;构建包含全局模型和子模型的输变电工程遥感图像分类初步模型;采用训练样本对输变电工程遥感图像分类初步模型进行训练得到子模型的最佳参数;采用动态偏差加权融合准则计算得到全局模型最佳参数并得到输变电工程遥感图像分类模型;采用输变电工程遥感图像分类模型进行实际的输变电工程的遥感图像分类。本发明还公开了一种实现所述基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法的系统。与传统的集中式遥感图像分类方法相比,本发明具有训练过程简化快捷、扩展性好且精度较高的有点。
Description
技术领域
本发明属于电气自动化领域,具体涉及一种基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法及系统。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高,电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源,给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此,保障电能的稳定可靠供应,就成为了电力系统最重要的任务之一。
输变电系统是电力系统的重要组成部分。输变电工程往往涉及面广且项目工程巨大,而且对工程沿线的环境、地物等有着一定的影响。因此,在输变电工程设计阶段,就需要进行输变电工程项目的遥感地物图像识别和分类,从而评估项目建设的影响,从而修改后续的设计方案等;因此,输变电工程的遥感图像分类正是实现输变电工程三维设计效率提升的关键支撑技术之一。
目前,输变电工程遥感图像分类方法,往往采用的是多子集学习融合训练的技术方案。这类技术方案往往采用集中式训练的方式,不仅训练规模大,而且扩展性较差。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种训练过程简化快捷、扩展性好且精度较高的基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法。
本发明的目的之二在于提供一种实现所述基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法的系统。
本发明提供的这种基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法,包括如下步骤:
S1.获取输变电工程区域的遥感图像数据集,并构建训练样本;
S2.基于深度学习网络,构建包含全局模型和子模型的输变电工程遥感图像分类初步模型;
S3.采用步骤S1得到的训练样本,对步骤S2构建的输变电工程遥感图像分类初步模型进行训练,得到输变电工程遥感图像分类初步模型中子模型的最佳参数;
S4.根据步骤S3得到的子模型的最佳参数,采用动态偏差加权融合准则,计算得到输变电工程遥感图像分类初步模型中全局模型的最佳参数,从而得到输变电工程遥感图像分类模型;
S5.采用步骤S4得到的输变电工程遥感图像分类模型,进行实际的输变电工程的遥感图像分类。
步骤S1所述的获取输变电工程区域的遥感图像数据集,并构建训练样本,具体包括如下步骤:
获取M类设定的输变电工程区域,并划分作业区域,规划航线;M为不小于2的正整数;
采用无人机进行现场勘测,获取M类输变电工程区域的遥感图像信息;
将采集到的的遥感图像信息,按照类别分别进行标记,每类标记N张图像,从而得到M*N的训练数据集合;N为设定的正整数;
步骤S2所述的基于深度学习网络,构建包含全局模型和子模型的输变电工程遥感图像分类初步模型,具体包括如下步骤:
采用相同的深度学习网络,搭建输变电工程遥感图像分类初步模型;
输变电工程遥感图像分类初步模型为包括1个深度学习网络全局模型和K个深度学习网络子模型的分布式深度学习模型;
深度学习网络全局模型包括J个待训练的模型参数P1,P2,...,PJ。
步骤S3所述的采用步骤S1得到的训练样本,对步骤S2构建的输变电工程遥感图像分类初步模型进行训练,得到输变电工程遥感图像分类初步模型中子模型的最佳参数,具体包括如下步骤:
对于第k个深度学习网络子模型,以第k个训练样本子集Zk作为该子模型的训练数据,采用分批随机梯度下降法进行模型训练并获取J个最佳训练参数Pk,1,Pk,2,...,Pk,J。
步骤S4所述的根据步骤S3得到的子模型的最佳参数,采用动态偏差加权融合准则,计算得到输变电工程遥感图像分类初步模型中全局模型的最佳参数,从而得到输变电工程遥感图像分类模型,具体包括如下步骤:
深度学习网络全局模型向每个深度学习网络子模型下发标准测试遥感图像R及对应的模型偏差值DR;
将标准测试遥感图像R输入到第k个深度学习网络子模型,并获取对应的模型偏差值Dk,R;
最后,根据深度学习网络全局模型的最佳参数和深度学习网络子模型的最佳参数,得到最终的输变电工程遥感图像分类模型。
本发明还提供了一种实现所述基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法的系统,包括训练样本获取模块、分类模型构建模块、子模型参数训练模块、全局模型参数训练模块和图像分类模块;子模型参数训练模块、全局模型参数训练模块和图像分类模块依次串联;训练样本获取模块的输出端同时连接子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;分类模型构建模块的输出端同时连接子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;训练样本获取模块用于获取输变电工程区域的遥感图像数据集,构建训练样本,并将数据上传子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;分类模型构建模块用于基于深度学习网络,构建包含全局模型和子模型的输变电工程遥感图像分类初步模型,并将模型上传子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;子模型参数训练模块用于采用训练样本,对构建的输变电工程遥感图像分类初步模型进行训练,得到输变电工程遥感图像分类初步模型中子模型的最佳参数,并将数据上传全局模型参数训练模块;全局模型参数训练模块用于根据子模型的最佳参数,采用动态偏差加权融合准则,计算得到输变电工程遥感图像分类初步模型中全局模型的最佳参数,得到输变电工程遥感图像分类模型,并将数据上传图像分类模块;图像分类模块用于采用得到的输变电工程遥感图像分类模型,进行实际的输变电工程的遥感图像分类。
本发明提供的这种基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法及系统,首先采集获取输变电工程区域的遥感图像信息构成训练样本,训练输变电遥感图像深度学习网络子模型最佳参数,通过按照动态偏差加权融合准则计算深度学习网络全局模型最佳参数,采用深度学习网络全局模型实现对待测的输变电遥感图像进行分类辨识;与传统的集中式遥感图像分类方法相比,本发明具有训练过程简化快捷、扩展性好且精度较高的有点。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程示意图。
图2为本发明系统的系统功能模块图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程示意图:本发明提供的这种基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法,包括如下步骤:
S1.获取输变电工程区域的遥感图像数据集,并构建训练样本;具体包括如下步骤:
获取M类设定的输变电工程区域,并划分作业区域,规划航线;M为不小于2的正整数;
采用无人机进行现场勘测,获取M类输变电工程区域的遥感图像信息;
将采集到的的遥感图像信息,按照类别分别进行标记,每类标记N张图像,从而得到M*N的训练数据集合;N为设定的正整数,优选为2000~5000;
S2.基于深度学习网络,构建包含全局模型和子模型的输变电工程遥感图像分类初步模型;具体包括如下步骤:
采用相同的深度学习网络,搭建输变电工程遥感图像分类初步模型;
输变电工程遥感图像分类初步模型为包括1个深度学习网络全局模型和K个深度学习网络子模型的分布式深度学习模型;
深度学习网络全局模型包括J个待训练的模型参数P1,P2,...,PJ;
S3.采用步骤S1得到的训练样本,对步骤S2构建的输变电工程遥感图像分类初步模型进行训练,得到输变电工程遥感图像分类初步模型中子模型的最佳参数;具体包括如下步骤:
对于第k个深度学习网络子模型,以第k个训练样本子集Zk作为该子模型的训练数据,采用分批随机梯度下降法进行模型训练并获取J个最佳训练参数Pk,1,Pk,2,...,Pk,J;
S4.根据步骤S3得到的子模型的最佳参数,采用动态偏差加权融合准则,计算得到输变电工程遥感图像分类初步模型中全局模型的最佳参数,从而得到输变电工程遥感图像分类模型;具体包括如下步骤:
深度学习网络全局模型向每个深度学习网络子模型下发标准测试遥感图像R及对应的模型偏差值DR;
将标准测试遥感图像R输入到第k个深度学习网络子模型,并获取对应的模型偏差值Dk,R;
最后,根据深度学习网络全局模型的最佳参数和深度学习网络子模型的最佳参数,得到最终的输变电工程遥感图像分类模型;
S5.采用步骤S4得到的输变电工程遥感图像分类模型,进行实际的输变电工程的遥感图像分类。
如图2所示为本发明系统的功能模块示意图:本发明提供的这种实现所述基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法的系统,包括训练样本获取模块、分类模型构建模块、子模型参数训练模块、全局模型参数训练模块和图像分类模块;子模型参数训练模块、全局模型参数训练模块和图像分类模块依次串联;训练样本获取模块的输出端同时连接子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;分类模型构建模块的输出端同时连接子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;训练样本获取模块用于获取输变电工程区域的遥感图像数据集,构建训练样本,并将数据上传子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;分类模型构建模块用于基于深度学习网络,构建包含全局模型和子模型的输变电工程遥感图像分类初步模型,并将模型上传子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;子模型参数训练模块用于采用训练样本,对构建的输变电工程遥感图像分类初步模型进行训练,得到输变电工程遥感图像分类初步模型中子模型的最佳参数,并将数据上传全局模型参数训练模块;全局模型参数训练模块用于根据子模型的最佳参数,采用动态偏差加权融合准则,计算得到输变电工程遥感图像分类初步模型中全局模型的最佳参数,得到输变电工程遥感图像分类模型,并将数据上传图像分类模块;图像分类模块用于采用得到的输变电工程遥感图像分类模型,进行实际的输变电工程的遥感图像分类。
Claims (6)
1.一种基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法,包括如下步骤:
S1.获取输变电工程区域的遥感图像数据集,并构建训练样本;
S2.基于深度学习网络,构建包含全局模型和子模型的输变电工程遥感图像分类初步模型;
S3.采用步骤S1得到的训练样本,对步骤S2构建的输变电工程遥感图像分类初步模型进行训练,得到输变电工程遥感图像分类初步模型中子模型的最佳参数;
S4.根据步骤S3得到的子模型的最佳参数,采用动态偏差加权融合准则,计算得到输变电工程遥感图像分类初步模型中全局模型的最佳参数,从而得到输变电工程遥感图像分类模型;
S5.采用步骤S4得到的输变电工程遥感图像分类模型,进行实际的输变电工程的遥感图像分类。
2.根据权利要求1所述的基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法,其特征在于步骤S1所述的获取输变电工程区域的遥感图像数据集,并构建训练样本,具体包括如下步骤:
获取M类设定的输变电工程区域,并划分作业区域,规划航线;M为不小于2的正整数;
采用无人机进行现场勘测,获取M类输变电工程区域的遥感图像信息;
将采集到的的遥感图像信息,按照类别分别进行标记,每类标记N张图像,从而得到M*N的训练数据集合;N为设定的正整数;
3.根据权利要求2所述的基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法,其特征在于步骤S2所述的基于深度学习网络,构建包含全局模型和子模型的输变电工程遥感图像分类初步模型,具体包括如下步骤:
采用相同的深度学习网络,搭建输变电工程遥感图像分类初步模型;
输变电工程遥感图像分类初步模型为包括1个深度学习网络全局模型和K个深度学习网络子模型的分布式深度学习模型;
深度学习网络全局模型包括J个待训练的模型参数P1,P2,...,PJ。
4.根据权利要求3所述的基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法,其特征在于步骤S3所述的采用步骤S1得到的训练样本,对步骤S2构建的输变电工程遥感图像分类初步模型进行训练,得到输变电工程遥感图像分类初步模型中子模型的最佳参数,具体包括如下步骤:
对于第k个深度学习网络子模型,以第k个训练样本子集Zk作为该子模型的训练数据,采用分批随机梯度下降法进行模型训练并获取J个最佳训练参数Pk,1,Pk,2,...,Pk,J。
5.根据权利要求4所述的基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法,其特征在于步骤S4所述的根据步骤S3得到的子模型的最佳参数,采用动态偏差加权融合准则,计算得到输变电工程遥感图像分类初步模型中全局模型的最佳参数,从而得到输变电工程遥感图像分类模型,具体包括如下步骤:
深度学习网络全局模型向每个深度学习网络子模型下发标准测试遥感图像R及对应的模型偏差值DR;
将标准测试遥感图像R输入到第k个深度学习网络子模型,并获取对应的模型偏差值Dk,R;
最后,根据深度学习网络全局模型的最佳参数和深度学习网络子模型的最佳参数,得到最终的输变电工程遥感图像分类模型。
6.一种实现权利要求1~5之一所述的基于深度学习网络的输变电工程遥感图像分类方法的系统,其特征在于包括训练样本获取模块、分类模型构建模块、子模型参数训练模块、全局模型参数训练模块和图像分类模块;子模型参数训练模块、全局模型参数训练模块和图像分类模块依次串联;训练样本获取模块的输出端同时连接子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;分类模型构建模块的输出端同时连接子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;训练样本获取模块用于获取输变电工程区域的遥感图像数据集,构建训练样本,并将数据上传子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;分类模型构建模块用于基于深度学习网络,构建包含全局模型和子模型的输变电工程遥感图像分类初步模型,并将模型上传子模型参数训练模块和全局模型参数训练模块;子模型参数训练模块用于采用训练样本,对构建的输变电工程遥感图像分类初步模型进行训练,得到输变电工程遥感图像分类初步模型中子模型的最佳参数,并将数据上传全局模型参数训练模块;全局模型参数训练模块用于根据子模型的最佳参数,采用动态偏差加权融合准则,计算得到输变电工程遥感图像分类初步模型中全局模型的最佳参数,得到输变电工程遥感图像分类模型,并将数据上传图像分类模块;图像分类模块用于采用得到的输变电工程遥感图像分类模型,进行实际的输变电工程的遥感图像分类。
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