基于深度学习的煤矿井下视频清洗算法研究

来源 :西安科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong545
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
煤矿安全生产与煤矿重大灾害防治一直是国家强调的重要问题,智能视频监控技术是预防和缓解该问题的有效途径之一。煤矿井下视频监控设备不断增加,导致大量的近重复视频数据产生,视频数据质量问题日益突出,视频数据的维护和管理工作也越来越具有挑战性。本文以煤矿井下视频数据集为研究对象,针对井下近重复视频数据的质量问题进行基础科学研究。具体内容包括:(1)已有近重复视频检索方法尽管可以有效识别近重复视频,但无法在保证数据完整性的前提下,自动清洗近重复视频数据,从而改善视频数据质量。为此,本文提出一种融合VGG-16深度网络与FD-Means聚类的近重复视频清洗方法。该方法采用VGG-16深度网络提取视频的深度空间特征,针对近重复视频产生的多源性,K-means算法模型较难完全适用于近重复视频清洗,本文在K-Means基础之上改进出一种FD-Means算法模型。在更新聚类簇时,根据数据点与聚类中心之间的距离,将距离大于预设距离阈值的离散点构造为新的簇;为了消除距离过近的簇,将各聚类中心之间距离小于距离阈值的簇合并为一个簇。最后清除簇中心点之外的近重复视频数据。实验结果表明,该方法能够有效解决近重复视频数据清洗问题,改善视频的数据质量,减少存储资源浪费。(2)由于煤矿井下视频质量较难保证,仅利用VGG深度网络模型抽取的视频空间特征,较难准确表征视频的高层语义特征。为此本文提出多头注意力的残差网络,通过结合时空特征及注意力模型,提高视频特征的表示能力。该方法首先选用嵌入CBAM的Resnet34作为基础网络,提高图像显著区域的特征;其次采用具有时间注意力的长短期记忆网络,捕获视频帧序列的时序特征;最后串联两个网络,构造多头注意力的残差网络。实验结果表明,本章提出的多头注意力残差网络,与第三章的预训练VGG16提取特征的方式相比,在CCWEBVIDEO和煤矿井下数据集上,F1-score分别提升了 8.7%和15.7%,提升了近重复视频清洗的准确性。
其他文献
2016年10月19日,我国的天宫二号与神舟十一号飞船对接成功,宇航员与空间机械臂进行了国际首次人机协同在轨维修科学试验,人机协同在轨维修己成为天宫二号三大关键试验任务之一。未来我国空间站的建设、在轨维护、科学实验同样也需要一款空间机械臂来辅助宇航员工作。空间环境中的机械臂路径规划问题研宄对实现空间机器人与宇航员协作完成在轨任务具有重要意义。现如今,国内外对于空间机械臂的相关研究尚处于起步的阶段,
随着道路轴载的不断加大,现阶段路面病害问题频发导致养护费用逐年攀升。与此同时,全球废旧塑料年生产量巨大,但一直没能得到很好的循环利用。为响应国家节能减排的号召,且进一步降低路面养护费用,本文将废旧塑料用作一种沥青改性剂,以期达到废旧塑料资源化、循环化利用的目的,在对塑料沥青最佳制备工艺研究的基础下,进一步对塑料沥青胶浆的性能以及改性机理进行研究。主要研究内容如下:首先,通过对不同塑料特性的分析,选
陕北地区是我国煤炭资源的主产区,但该区域水资源短缺、生态脆弱,由煤炭开采引起的地表开裂和地下水渗漏等环境问题日益突出。因此,如何实现煤炭安全、高效开采的同时最大限度减小对生态脆弱区环境的损害,达到煤炭资源大开发与生态环境保护协调发展是当下的主要目标。为深入研究陕北煤层群重复采动下覆岩导水裂隙发育及错距开采应力传递规律,从根本上揭示煤层群错距开采对覆岩的影响机理,本文从煤层群开采区段煤柱错距方面入手
随着计算机技术的迅速发展以及与传统行业的融合,信息化成为煤矿企业的发展趋势,数字化矿山应运而生,井田煤层三维可视化与煤质指标估算作为其中的一部分,能够有效的指导煤矿企业生产。本文以煤矿企业实际需要为基础,分析井田、煤层以及相关数据信息的特征,研究三维建模方法、煤层标高估算模型和煤层煤质估算模型,实现无插件、可移植、跨平台、多浏览器兼容的井田煤质估算及煤层结构三维可视化模型。具体研究内容如下:(1)
为了预测条带式充填开采所引起的地表下沉情况,为地表构筑物及生态环境保护措施设计提供理论基础,以永乐煤矿为研究对象,通过理论分析计算、数值模拟试验及软件处理相结合的方式,对永乐煤矿条带式充填开采的参数、地表沉陷模型进行研究,取得了如下成果和结论:(1)永乐煤矿条带式充填开采回采工作面宽度为13m,充填工作面宽度为16m,选取水泥、粉煤灰、黄土、风积砂的固体材料质量为2:2:1:4,固体质量浓度为77
近年来我国煤炭开采过程中瓦斯事故的发生频次呈下降趋势,但瓦斯灾害防控压力仍然较大,其中煤层瓦斯含量是瓦斯灾害防控的关键之一。论文综合利用基于距离加权的最近邻结点算法(Weight-K-Nearest Neighborhood,WKNN)和特征选择方法(Feature Selection)以及支持向量机(Support Vector Machine,SVM)建立 WKNN-FS-SVM瓦斯含量预测模
黄土高原地区的黄土台塬大量的农业引水灌溉水事活动,地下水位逐渐抬高,改变了黄土台塬塬边斜坡渗流场,使坡体内部区域的土体处于渗流和剪切叠加作用,强烈影响着土体的力学和水理特性。论文以泾阳南塬饱和黄土为研究对象,通过开展饱和原状和重塑黄土的三轴渗透-剪切试验,研究不同围压状态、不同渗透压力条件下饱和黄土试样渗透特性和剪切强度性状,探讨泾阳南塬饱和黄土渗透-剪切机理,取得结论如下:(1)三轴渗透-剪切试
多含水层矿井煤层开采时,采空区积水受到上部复杂含水层影响,水岩作用、循环条件等发生变化。随着开采强度、规模的增加,采空区面积逐步增大,不断积聚的积水将威胁矿井安全生产,因此对多含水层矿井采空区积水的水化学特征与水源需进行系统性研究。以黄陵二号煤矿为背景矿,综合运用了野外勘探与水样采集、理论分析、水化学分析、数学模型等方法,构建了积水水源判别模型,并进行验证,应用于下峪口煤矿,主要研究结论如下:分析
为探究寒区不同含水状态下的岩土工程在冻融与荷载作用下的变形稳定问题,取陕西某地的红、白砂岩作为研究对象,开展了研究工作,旨在为科学评价寒区冻融环境下岩体工程的长期稳定性提供理论依据。对自然含水(20%)、不完全饱水(70%)和完全饱水(100%)的两种砂岩进行冻融循环试验、电镜扫描试验、冻融过程中的CT扫描试验、冻融后的单轴压缩试验。探究冻融环境对两种砂岩的细观结构、宏观物理特征和宏观力学指标的作
电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography,ERT)技术作为一种可视化检测技术,因其能够将封闭管道或过程容器设备内部的实际情况以图像的形式显示,所以该技术在可视化检测领域中得到了飞速发展。但现有的图像重建算法的成像精度并不是很高,应进一步提高ERT重建图像的成像精度;且ERT重建图像由于软场特性、算法精度、噪声等各方面因素的影响会有一定程度的失真,以失真图像为基