塔机安拆工序智能识别系统及方法与流程

本发明涉及建筑起重机械安拆施工，具体地指一种塔机安拆工序智能识别系统及方法。

背景技术：

1、塔机安拆施工是工程建设中的重要环节，但施工现场环境复杂，操作难度大，容易发生安全事故。传统的监测方法主要依靠人工观察和简单的传感器，无法实现实时、准确的监测和智能识别。

技术实现思路

1、本发明的目的就是要提供一种塔机安拆工序智能识别系统及方法，以提高塔机安拆施工的安全性和效率。

2、为实现此目的，本发明所设计的塔机安拆工序智能识别系统，包括：数据采集与预处理模块用于采集塔机安拆的实时视频流数据，并对塔机安拆的实时视频流数据进行预处理；

3、塔机基本构件检测模块利用骨干神经网络从预处理后的视频流数据帧中提取不同尺度的各个塔机基本构件的特征图，接着，在不同尺度的特征图上进行回归操作，并对回归操作得到的各个塔机基本构件的回归候选框进行非极大值抑制，从而得到各个塔机基本构件对应的最终检测框，进而确定各个塔机基本构件的类别和位置；

4、塔机基本构件追踪模块用于以预处理后的视频流数据帧的初始帧为目标追踪的起点，利用塔机基本构件检测模块对初始帧进行检测，确定初始帧中的各个塔机基本构件目标类别和位置，对初始帧中的塔机基本构件目标进行标记，通过卡尔曼滤波器预测初始帧中的塔机基本构件在下一帧上可能存在的位置，利用塔机基本构件检测模块对下一帧进行检测，得到对应的塔机基本构件目标并进行标记，应用匈牙利匹配算法将相同帧中塔机各个基本构件预测位置信息与对应塔机基本构件检测模块检测得到的实际目标位置信息进行相关性计算，若某个基本构件预测位置信息与对应塔机基本构件检测模块检测得到的实际目标位置信息相关性超过相应阈值，则前后帧的该塔机基本构件匹配目标共用相同编号，不同塔机基本构件的编号顺序根据安拆顺序确定，如此循环处理预处理后视频流数据帧的每一帧，完成各个塔机基本构件的追踪检测；

5、塔机安拆判断模块使用目标位置变化衡量函数判断追踪到的各个塔机基本构件在整个视频流数据帧中的运动状态，从而判断各个塔机基本构件的安拆工序状态。

6、通过本发明的技术方案，可以实现塔机安拆施工现场的实时监测和智能识别，提高施工安全性和效率，具体来说，本发明的有益效果包括：

7、1、本发明采用的算法复杂度低，实现了复杂施工环境下塔机安拆基本构件的快速准确识别与追踪，改进后的算法具有更高的识别精度，且极大程度降低了漏检与误检情况的发生；

8、2、依托塔机安拆施工作业实际，设计了切实有效的塔机安装与拆除工序判定算法，经过工程应用测试验证了有效性，为塔机安拆的信息化监测提供了切实可靠的科学工具；

9、3、本发明的方法和系统可广泛应用于各种类型的塔机安拆施工现场，为工程安全提供有力保障。

技术特征：

1.一种塔机安拆工序智能识别系统，其特征在于，包括：数据采集与预处理模块用于采集塔机安拆的实时视频流数据，并对塔机安拆的实时视频流数据进行预处理；

2.根据权利要求1所述的塔机安拆工序智能识别系统，其特征在于，对塔机安拆的实时视频流数据进行预处理的具体方法为：对塔机安拆的实时视频流数据首先使用加权平均法进行帧灰度化，然后基于高斯滤波器，去除视频流帧中的噪点，接着使用空间变换与通道变换对视频流帧进行特征增强，其中空间变换具体操作包括随机缩放、剪裁拼接、旋转平移，通道变换包括灰度直方图均衡化、通道灰度级数缩小。

3.根据权利要求1所述塔机安拆工序智能识别系统，其特征在于，所述骨干神经网络为resnet50神经网络，resnet50神经网络将每个卷积前后的不同尺度的各个塔机基本构件的特征图进行融合作为下一个卷积的输入，使得每个不同尺度的各个塔机基本构件的特征图都会与上层特征图进行特征融合操作。

4.根据权利要求1所述塔机安拆工序智能识别系统，其特征在于，对各个塔机基本构件的所有回归候选框进行非极大值抑制的具体方法为：

5.根据权利要求1所述塔机安拆工序智能识别系统，其特征在于，将预处理后的塔机安拆实时视频流数据帧按照7:3的比例随机划分为训练帧和测试帧，训练帧用于训练目标检测模型的网络权重参数，从而确定目标检测模型，测试帧用于测试目标检测模型的训练效果，通过效果好坏进行目标检测模型网络权重参数迭代。

6.根据权利要求4所述塔机安拆工序智能识别系统，其特征在于，将塔机每个基本构件判定并标注为一个类别的目标，将塔机其它的特征判定为背景，将特征相似度大于阈值的回归候选框合并到一起进行soft-nms，而将重合、遮挡的回归候选框单独进行soft-nms。

7.根据权利要求1所述塔机安拆工序智能识别系统，其特征在于，所述塔机基本构件追踪模块用于通过卡尔曼滤波器预测初始帧中的塔机基本构件在下一帧上可能存在的位置；

8.根据权利要求1所述塔机安拆工序智能识别系统，其特征在于，塔机安拆判断模块判断各个塔机基本构件的安拆工序状态的具体方法为：

9.根据权利要求8所述塔机安拆工序智能识别系统，其特征在于，利用不同编号目标位置关系计算函数确定各个塔机基本构件的安装工序状态；

10.一种塔机安拆工序智能识别方法，其特征在于，它包括如下步骤：

技术总结本发明公开了塔机安拆工序智能识别系统，它的数据采集与预处理模块采集塔机安拆的实时视频流数据，并对塔机安拆的实时视频流数据进行预处理；塔机基本构件检测模块得到各个塔机基本构件对应的最终检测框，并利用塔机基本构件检测模块确定对应的塔机基本构件目标；塔机基本构件追踪模块进行各个塔机基本构件的追踪检测；塔机安拆判断模块使用目标位置变化衡量函数判断追踪到的各个塔机基本构件在整个视频流数据帧中的运动状态，从而判断各个塔机基本构件的安拆工序状态。本发明能提高塔机安拆施工的安全性和效率。技术研发人员：杨秀礼,田唯,杨俊雅,程雪斌,张益鹏,程茂林,肖浩,夏昊,程雪聪,潘道辉,李冬冬,涂同珩,徐杰,候瑞涛,吴春晓,陈鹏受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29