检测航拍图像中项目建设进度的方法、系统和存储介质与流程

1.本发明涉及技术领域，具体涉及检测航拍图像中项目建设进度的方法、系统和存储介质。


背景技术：

2.现有工程建设领域长期采用人工实测的方式对建设项目的进度进行全面的检测。随着无人机技术发展，也有一些无人机被运用到了建设进度把控上，无人机的功能包括图像处理、导航遥感、网络集成等，能够根据航拍图像实现一定的监测功能。通常，在工程建设进度的监测中，通过无人机和图像处理平台的共同作用来实现。但是，随着工程项目对项目进度的更精确的把控要求，无人机拍摄并处理的图片不能精确有效地展示建筑施工进度。


技术实现要素：

3.本发明解决的一个主要问题是现有检测房屋工程施工进度的方法识别效率差、不精准，难以精确有效地监控房屋项目的建设进度。
4.根据本发明的一个方面，本发明提供一种检测航拍图像中房屋项目建设进度的方法，所述方法包括：
5.获取建设项目的航拍图像的历史数据集；
6.将所述历史数据集划分为训练集和测试集；
7.将所述训练集和所述测试集进行预处理，得到训练数据集和测试数据集；
8.将所述训练数据集输入到压缩与激励网络模型中进行训练；
9.加载训练好的所述压缩与激励网络模型，输入所述测试数据集，判断航拍图像中房屋项目的建设进度。
10.进一步地，所述将所述训练集和所述测试集进行预处理，得到训练数据集和测试数据集包括：
11.对所述训练集和所述训练测试集分别进行灰度化、几何转换和图像增强处理，得到所述训练数据集和所述测试数据集；
12.进一步地，获取建设项目的航拍图像的历史数据集包括步骤：
13.采集历史图像；
14.传输所述历史图像；
15.对接收的所述历史图像进行身份验证；
16.根据验证结果处理所述历史图像。
17.进一步地，将所述历史数据集按照施工准备阶段、施工中期阶段、施工后期阶段和竣工阶段分为四类历史数据集；
18.将所述四类历史数据集按预设比例划分为训练集和测试集。
19.进一步地，根据验证结果处理所述历史图像包括步骤：
20.若验证通过，接收所述历史图像，并保存为所述历史数据集；
21.若验证不通过，则输入新的历史图像并重新进行验证。
22.根据本发明的另一个方面，还公开一种检测航拍图像中房屋项目建设进度的系统，其特征在于，所述系统运行时用于实现如前任一所述的一种检测航拍图像中房屋项目建设进度的方法，所述系统包括图像采集系统、数据库系统和检测系统，所述图像采集系统采用无线通信网络将采集到的图像数据输入所述数据库系统，所述数据库系统通过所述无线通讯网络连接所述检测系统，所述检测系统用于检测图像数据中的房屋项目建设进度。
23.进一步地，其特征在于，所述图像采集系统包括微控制器、电源模块和图像采集模块，所述电源模块通过dc-dc转换模块连接所述微控制器，所述微控制器通过无线通信模块连接所述图像采集模块。
24.进一步地，所述数据库系统包括通过无线通讯网络依次连接的数据安全管理模块、数据综合信息管理模块、系统维护管理模块、数据库备份管理和数据监测管理模块。
25.进一步地，所述数据库系统通过远程数据接收软件将图像采集系统传输的图像数据接收并保存至数据库。
26.根据本发明的再一个方面，还公开一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时用于执行如前任一所述的一种检测航拍图像中房屋项目建设进度的方法。
27.本发明结合深度学习领域的压缩与激励算法来检测项目施工进度。首先通过利用无人机或其他无线电遥控飞行拍摄设备，获取航拍图像，并将其随机分为训练组和测试组，将分组并处理后的训练组数据输入到压缩与激励网络模型中训练，并利用训练好的网络模型，将测试组数据处理后输入到该训练好的压缩与激励网络模型中进行检测。同时，本发明还利用微处理器控制技术及嵌入式操作系统，将现场图像等监测到的各类信息与图像采集模块集成于一体，形成一套完整的图像采集系统，通过lora无线通信模块将信息传送给数据库系统，最终发送给检测系统，并基于压缩与激励算法进行检测，从而形成了一套完善的检测航拍图像中房屋项目建设进度的系统。可以精确有效地监控房屋项目的建设进度。
附图说明
28.本发明构成说明书的一部分附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
29.图1为本发明实施例中检测航拍图像中项目建设进度的方法流程示意图。
30.图2为本发明实施例中检测航拍图像中项目建设进度的系统结构示意图。
31.图3为本发明实施例中图像处理系统的结构示意图。
32.图4为本发明实施例中数据库系统的结构示意图。
具体实施方式
33.下面将结合附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
34.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
35.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
37.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
38.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
39.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
40.实施例一，如图1所示，本发明提供一种检测航拍图像中房屋项目建设进度的方法，所述方法包括：获取建设项目的航拍图像的历史数据集。利用无人机等高空拍摄设备采集房屋建设项目的历史图像，并传输历史图像至数据处理中心，数据处理中心对接收的历史图像先进行身份验证，再根据验证结果处理历史图像。如若身份验证通过，则接收历史图像，并保存至数据库作为历史数据集；若验证不通过，则输入重新采集的新的历史图像并重新进行验证。
41.将历史数据集划分为训练集和测试集。将历史数据集按照施工准备阶段、施工中期阶段、施工后期阶段和竣工阶段分为四类历史数据集，并将所述四类历史数据集按预设比例，本实施例中按照7:3的比例随机将每类图像划分为训练集和测试集。
42.再将训练集和测试集进行预处理，即对训练集和训练测试集分别进行灰度化、几何转换和图像增强处理等，得到处理后的训练数据集和测试数据集。
43.将训练数据集输入到压缩与激励网络模型中进行训练。新建压缩与激励网络模型，将压缩与激励网络的网络学习率为0.001，batchsize值为4，输出尺寸为5，训练700个epoch，并利用前述处理得到的训练数据集训练该网络模型并保存训练好的网络模型。
44.将训练好的压缩与激励网络模型加载到检测系统中，输入前述步骤处理得到的测试数据集，判断航拍图像中房屋项目的建设进度。
45.根据本发明的另一个方面，还公开一种检测航拍图像中房屋项目建设进度的系统，该系统运行时用于实现如前实施例中的检测航拍图像中房屋项目建设进度的方法。如图2所示，该系统包括图像采集系统、数据库系统和检测系统，图像采集系统采用无线通信网络将采集到的图像数据输入数据库系统，数据库系统通过无线通讯网络连接检测系统，检测系统用于检测图像数据中的房屋项目建设进度并显示检测结果。
46.图像采集系统还包括微控制器、电源模块和图像采集模块，电源模块通过dc-dc转换模块连接微控制器供电，微控制器通过lora无线通信模块连接图像采集模块。图像采集模块采用的是高精度摄像机，高精度摄像机自带红外夜视功能，使采集到的夜间图像也能非常清晰。图像采集系统采用液晶显示数据输入系统，能够在本地进行系统参数设置、查看等操作。
47.在一些实施例中，图像采集系统还连接有防雷及外部接口，其通过光电隔离模块连接到微控制器，所述微控制器连接有lora无线通信模块、jtag测试接口、rtc时钟、看门狗、键盘、lcd显示和数据存储单元flash等，用以实现实际应用中需要的各种不同功能。
48.在一些实施例中，使用stm32f103微控制器与各功能模块的印刷电路板分别单独安装，采用多中心同步传输技术，避免单个数据中心因断网、死机、停电等问题造成数据丢失，同时建立二路tcp/ip链接，实现数据发送的“一点多址”并保持实时在线，将数据上传至多个服务器，保证数据传输的可靠性。
49.在一些实施例中，还采用arm微处理器与嵌入式操作系统开发图像采集系统，实现对房屋项目建设图像的采集，同时也应用防雷及外部接口用于对微控制器进行安全防护。
50.在一些实施例中，如图3所示，所述图像采集系统的中央控制模块的串行接口包括485接口、uart、开关量、iic接口和spi接口，所述485接口、uart、iic接口和spi接口分别连接有高精度摄像机、lora无线通信模块、rtc时钟和数据存储单元flash，通过串行接口将高精度摄像机、lora无线通信模块、rtc时钟和数据存储单元flash和图像采集系统的stm32f103微控制器连接，所述铅酸蓄电池均通过供电接口连接到stm32f103微控制器，通过铅酸蓄电池给stm32f103微控制器供电，所述看门狗通过reset接口连接到stm32f103微控制器。
51.本发明设计的图像采集系统具有以下功能：1)基本功能：可对房屋项目现场图像在线获取，最小采样间隔可达1分钟，最大上报间隔可达24小时；2)人工配置功能：配置lcd显示器和键盘，用户可通过键盘，进行现场命令信息的输入；3)远程配置功能：用户可通过检测系统对设备的图像采集系统进行远程配置；4)自动校时功能：设备第一次上线或时间偏差超过1分钟时，会自动进行时间校准；5)多用户访问功能：数据信息可上传到数据库系统供不同用户同时访问，同时支持apn虚拟专网技术及手机客户端访问；6)具有存贮转发功能和掉电数据保护功能；7)具有调试模式：当设备在安装调试或维护维修时，开启调试模式，监测的数据或随机输入的数据以的报文格式发出，不会干扰数据库。
52.如图3所示，数据库系统包括通过无线通讯网络依次连接的数据安全管理模块、数据综合信息管理模块、系统维护管理模块、数据库备份管理和数据监测管理模块。数据库系统用于备份和管理存储远程数据接收软件的数据，图像采集系统连接的图像采集模块将图像数据传输给图像采集系统，图像采集系统通过lora无线通信模块连接数据接收软件，数据接收软件接收到图像采集系统发送过来的信息并传送至数据库，本实施例中的数据接收软件为数据库的用户接口程序。
53.数据库系统通过数据安全管理模块进行统一管理，通过对接收到的图像数据进行身份验证来确保数据安全。数据监测管理模块进行数据库的存储空间检查。系统维护管理模块负责对数据库的日常维护管理。数据库备份管理模块利用数据库提供的数据备份和恢复工具，及时对数据备份。
54.在一些实施例中，数据库系统结构采用c/s体系结构。数据库的选型主要遵循的原则有：1)稳定可靠：数据库保存的是企业最重要的数据，是企业应用系统的核心，稳定可靠的数据库可以保证企业的应用常年运行。而不会因为数据库的宕机而受损失。2)可扩展性：随着各类应用的不断深入和扩展，数据量和单位时间的事务处理量都会逐渐增加，选择一套配置适当，功能适用的系统，当未来业务有需要时可以方便地对系统扩展，使系统的处理能力逐步增加满足业务处理的需要。3)安全性：数据库的安全性指保护数据库以防止不合法的使用造成的数据泄密或破坏，系统安全保护措施是否有效是数据库系统重要指标之一，也是数据库选择的重要依据。
55.因此，更优地，数据库系统采用sql server 2008数据库，支持xml索引和web服务功能；sql server 2008数据库是运行在微软操作系统下的关系数据库，sql server 2008数据库引擎提供完整的xml支持。它还具有构成最大的web站点的数据存储组件所需的可伸缩性、可用性和安全功能。sql server 2008以其内置的数据复制功能、强大的管理工具、与internet的紧密集成和开放的系统结构为广大的用户、开发人员和系统集成商提供了一个出众的数据库平台，因此采用sql server 2008数据库系统能够完全满足系统的功能要求。
56.前述实施例中用到的压缩与激励算法的原理为：压缩与激励网络算法可以适用于任何映射，如：
57.f
tr
：x
→
u，x∈rh′
w
′
c
′
，u∈r
h w c (1)
58.其中，x为预处理后的测试集，u为算法输出后的测试集，r为任意图片类型，h是测试集输出后的的高度(height)，w是测试集输出后的宽度(width)，c是测试集输出后的通道数(channel)。h
′
、w
′
、c
′
则是测试集输入的高度、宽度和通道数。以卷积为例，卷积核为v＝[v1，v2，...，vc]，其中vc表示第c个卷积核。那么输出u＝[u1，u2，...，uc]可通过下列数学表达式计算：
[0059][0060]
其中，*代表卷积操作，v
cs
代表一个s个channel的2-d卷积核，xs代表s个channel的输入。一般地，输入一个channel上的空间特征至网络模型，其会学习特征空间关系，但是由于对各个channel的卷积结果做了加和，所以channel特征关系与卷积核学习到的空间关系会混合在一起。而压缩与激励网络模型就是为了抽离这种混杂，使得网络模型直接学习到channel特征关系。并使得网络模型对各个channel的特征更有辨别能力，这是一种注意力机制。
[0061]
根据本发明的再一个方面，还公开一种存储介质，存储介质为计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序运行时用于执行如前任一的一种检测航拍图像中房屋项目建设进度的方法。
[0062]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0063]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。