本發(fā)明涉及礦區(qū)地表裂縫識(shí)別領(lǐng)域，具體而言，涉及一種礦區(qū)地表裂縫的識(shí)別方法、識(shí)別裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、目前，礦區(qū)地面裂縫監(jiān)測(cè)主要依靠人工現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，通過(guò)全站儀和全球定位系統(tǒng)(gps)等設(shè)施測(cè)量裂縫位置。這種方法既耗時(shí)又費(fèi)力，且數(shù)據(jù)離散且受限。此外，調(diào)查顯示，地表裂縫寬度常在亞米級(jí)別，難以通過(guò)現(xiàn)有光學(xué)衛(wèi)星影像觀測(cè)。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)靈活且成本低，能夠快速獲取厘米級(jí)精度的高分辨率圖像，為礦區(qū)地面裂縫的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了理想的數(shù)據(jù)源。

2、從無(wú)人機(jī)圖像中進(jìn)行地面裂縫的提取涉及到圖像處理技術(shù)。目前，主流的裂縫處理方法包括手工解釋、閾值分割、邊緣檢測(cè)和基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法等。雖然傳統(tǒng)的手工解釋方法相對(duì)精確，但它存在主觀錯(cuò)誤、成本高、處理時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，不適合大規(guī)模數(shù)據(jù)處理。閾值分割方法通過(guò)設(shè)置圖像的像素閾值來(lái)區(qū)分對(duì)象和背景，但對(duì)圖像噪聲高度敏感，難以處理光譜和顏色特征的變化，很難選擇一個(gè)普遍適用的閾值。邊緣檢測(cè)方法利用顏色、光、陰影和紋理等特征的強(qiáng)度變化來(lái)提取物體的邊緣。canny算法是一種常用的邊緣檢測(cè)方法，能夠在有噪聲的環(huán)境中區(qū)分邊緣，并且對(duì)弱邊緣具有良好的定位能力，但其泛化性能較差。基于特征工程的機(jī)器學(xué)習(xí)方法在裂縫提取中得到了廣泛應(yīng)用，盡管這些技術(shù)比傳統(tǒng)的圖像處理方法更準(zhǔn)確，但它們?cè)诤艽蟪潭壬弦蕾囉谌斯ぬ崛〉奶卣?，難以設(shè)計(jì)出適用于所有煤礦場(chǎng)地的通用裂縫特征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的主要目的在于提供一種礦區(qū)地表裂縫的識(shí)別方法、識(shí)別裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中在礦區(qū)地表的裂縫識(shí)別準(zhǔn)確性低的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種礦區(qū)地表裂縫的識(shí)別方法，包括：獲取目標(biāo)礦區(qū)地表的礦區(qū)地表裂縫圖像，并對(duì)所述礦區(qū)地表裂縫圖像進(jìn)行裁剪處理，得到多個(gè)地表子圖像，所述目標(biāo)礦區(qū)地表為當(dāng)前進(jìn)行裂縫識(shí)別的礦區(qū)地表；將所述地表子圖像依次輸入至地表裂縫識(shí)別模型中，以利用所述地表裂縫識(shí)別模型識(shí)別所述地表子圖像中的裂縫，輸出得到各所述地表子圖像對(duì)應(yīng)的子裂縫識(shí)別結(jié)果，所述地表裂縫識(shí)別模型由編碼器、解碼器和瓶頸層構(gòu)成，所述解碼器至少包括多個(gè)basicblock模塊、多個(gè)cbam模塊及aspp模塊，所述解碼器至少包括所述basicblock模塊和所述cbam模塊，所述basicblock模塊用于增強(qiáng)裂縫特征的提取能力，所述cbam模塊用于在不同維度上捕獲所述裂縫特征之間的相關(guān)性，所述aspp模塊用于提取多尺度所述裂縫特征的信息；將各所述地表子圖像對(duì)應(yīng)的所述子裂縫識(shí)別結(jié)果進(jìn)行拼接，得到所述目標(biāo)礦區(qū)地表的裂縫識(shí)別結(jié)果。

3、可選地，對(duì)所述礦區(qū)地表裂縫圖像進(jìn)行裁剪處理，得到多個(gè)地表子圖像，包括：對(duì)所述礦區(qū)地表裂縫圖像進(jìn)行處理，生成測(cè)繪范圍內(nèi)的整幅正射影像圖；對(duì)所述整幅正射影像圖按照設(shè)定尺寸進(jìn)行裁剪，得到多個(gè)所述地表子圖像。

4、可選地，在將所述地表子圖像依次輸入至地表裂縫識(shí)別模型中，以利用所述地表裂縫識(shí)別模型識(shí)別所述地表子圖像中的裂縫，輸出得到各所述地表子圖像對(duì)應(yīng)的子裂縫識(shí)別結(jié)果之前，所述方法還包括：獲取所述礦區(qū)地表所有的歷史地表圖像；對(duì)各所述歷史地表圖像進(jìn)行像素級(jí)標(biāo)注，并生成各所述歷史地表圖像對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽圖像；對(duì)第一地表圖像和所述標(biāo)簽圖像進(jìn)行裁剪，分別得到第二地表圖像和標(biāo)簽地表圖像，所述第一地表圖像為標(biāo)注后的所述歷史地表圖像，所述第二地表圖像為對(duì)所述第一地表圖像進(jìn)行裁剪后的圖像，所述標(biāo)簽地表圖像為對(duì)所述標(biāo)簽圖像進(jìn)行裁剪后的圖像；根據(jù)所述標(biāo)簽地表圖像對(duì)所述第二地表圖像進(jìn)行篩選，以去除所述第二地表圖像中不存在地表裂縫的圖像，得到地表裂縫圖像數(shù)據(jù)集。

5、可選地，在將所述地表子圖像依次輸入至地表裂縫識(shí)別模型中，以利用所述地表裂縫識(shí)別模型識(shí)別所述地表子圖像中的裂縫，輸出得到各所述地表子圖像對(duì)應(yīng)的子裂縫識(shí)別結(jié)果之前，所述方法還包括：基于u-net網(wǎng)絡(luò)結(jié)合所述basicblock模塊、所述cbam模塊及所述aspp模塊構(gòu)建初始地表裂縫識(shí)別模型，所述初始地表裂縫識(shí)別模型為待進(jìn)行訓(xùn)練的模型；訓(xùn)練步驟，將多組當(dāng)前訓(xùn)練數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)依次輸入至所述初始地表裂縫識(shí)別模型中進(jìn)行訓(xùn)練，所述當(dāng)前訓(xùn)練數(shù)據(jù)為所述地表裂縫圖像數(shù)據(jù)集中的任意一組訓(xùn)練數(shù)據(jù)，每組所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)均包括所述輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)為樣本地表裂縫子圖像，所述輸出數(shù)據(jù)為所述樣本地表裂縫子圖像對(duì)應(yīng)的樣本裂縫識(shí)別結(jié)果；測(cè)試步驟，根據(jù)所有的所述樣本裂縫識(shí)別結(jié)果對(duì)訓(xùn)練后的所述初始地表裂縫識(shí)別模型進(jìn)行測(cè)試，得到模型精度；在所述模型精度不滿足精度要求的情況下，對(duì)訓(xùn)練后的所述初始地表裂縫識(shí)別模型內(nèi)的所有參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并重復(fù)執(zhí)行所述訓(xùn)練步驟和所述測(cè)試步驟至少一次，直至所述模型精度滿足所述精度要求，得到所述地表裂縫識(shí)別模型；在所述模型精度滿足所述精度要求的情況下，將訓(xùn)練后的所述初始地表裂縫識(shí)別模型確定為所述地表裂縫識(shí)別模型。

6、可選地，將所述地表子圖像依次輸入至地表裂縫識(shí)別模型中，以利用所述地表裂縫識(shí)別模型識(shí)別所述地表子圖像中的裂縫，輸出得到各所述地表子圖像對(duì)應(yīng)的子裂縫識(shí)別結(jié)果，包括：將所述地表子圖像在所述編碼器中經(jīng)過(guò)多個(gè)編碼階段的所述basicblock模塊進(jìn)行特征提取處理和所述cbam模塊進(jìn)行增強(qiáng)處理，得到各所述編碼階段的增強(qiáng)特征圖，每一個(gè)所述編碼階段的輸出作為下一個(gè)所述編碼階段的輸入，每個(gè)所述編碼階段均包括一個(gè)所述basicblock模塊和一個(gè)所述cbam模塊；對(duì)所有所述增強(qiáng)特征圖按照反獲取順序在所述解碼器中進(jìn)行解碼處理，得到目標(biāo)解碼特征圖，所述反獲取順序?yàn)榕c各所述增強(qiáng)特征圖在所述編碼階段的獲取順序相反的順序；將所述目標(biāo)解碼特征圖輸入所述瓶頸層，輸出得到所述子裂縫識(shí)別結(jié)果。

7、可選地，將所述地表子圖像在所述編碼器中經(jīng)過(guò)多個(gè)編碼階段的所述basicblock模塊進(jìn)行特征提取處理和所述cbam模塊進(jìn)行增強(qiáng)處理，得到各所述編碼階段的增強(qiáng)特征圖，包括：通過(guò)第一編碼階段的所述basicblock模塊對(duì)所述地表子圖像進(jìn)行處理，得到第一編碼特征圖，并將所述第一編碼特征圖輸入至所述cbam模塊以特征增強(qiáng)，得到第一增強(qiáng)特征圖，所述第一編碼階段為所述編碼器中第一個(gè)的所述編碼階段；將所述第一增強(qiáng)特征圖通過(guò)第二編碼階段的所述basicblock模塊處理，得到第二編碼特征圖，并將所述第二編碼特征圖輸入至所述cbam模塊以特征增強(qiáng)，得到第二增強(qiáng)特征圖，所述第二編碼階段為所述編碼器的第二個(gè)的所述編碼階段；將所述第二增強(qiáng)特征圖通過(guò)第三編碼階段的所述basicblock模塊處理，得到第三編碼特征圖，并將所述第三編碼特征圖輸入至所述cbam模塊以特征增強(qiáng)，得到第三增強(qiáng)特征圖，所述第三編碼階段為所述編碼器的第三個(gè)的所述編碼階段；將所述第三增強(qiáng)特征圖通過(guò)第四編碼階段的所述basicblock模塊處理，得到第四編碼特征圖，并將所述第四編碼特征圖輸入至所述cbam模塊以特征增強(qiáng)，得到第四增強(qiáng)特征圖，所述第四編碼階段為所述編碼器的第四個(gè)的所述編碼階段。

8、可選地，對(duì)所有所述增強(qiáng)特征圖按照反獲取順序在所述解碼器中進(jìn)行解碼處理，得到目標(biāo)解碼特征圖，包括：將所述第四增強(qiáng)特征圖輸入至所述aspp模塊進(jìn)行多尺度特征提取，并依次進(jìn)行卷積操作、加速操作和激活操作，得到第一解碼特征圖；將所述第三增強(qiáng)特征圖依次進(jìn)行所述卷積操作、所述加速操作和所述激活操作，得到第二解碼特征圖；將所述第一解碼特征圖和所述第二解碼特征圖進(jìn)行融合，得到第一融合特征圖；將所述第一融合特征圖依次經(jīng)過(guò)反卷積層、所述basicblock模塊和所述cbam模塊進(jìn)行增強(qiáng)處理，得到第三解碼特征圖；將所述第二增強(qiáng)特征圖依次進(jìn)行所述卷積操作、所述加速操作和所述激活操作，得到第四解碼特征圖；將所述第四解碼特征圖和所述第三解碼特征圖進(jìn)行融合，得到第二融合特征圖；將所述第二融合特征圖依次經(jīng)過(guò)所述反卷積層、所述basicblock模塊和所述cbam模塊進(jìn)行增強(qiáng)處理，得到第五解碼特征圖；將所述第一增強(qiáng)特征圖依次進(jìn)行所述卷積操作、所述加速操作和所述激活操作，得到第六解碼特征圖；將所述第五解碼特征圖和所述第六解碼特征圖進(jìn)行融合，得到第三融合特征圖；將所述第三融合特征圖依次經(jīng)過(guò)所述反卷積層、所述basicblock模塊和所述cbam模塊進(jìn)行增強(qiáng)處理，得到所述目標(biāo)解碼特征圖。

9、根據(jù)本技術(shù)的另一方面，提供了一種礦區(qū)地表裂縫的識(shí)別裝置，所述裝置包括：第一獲取單元，用于獲取目標(biāo)礦區(qū)地表的礦區(qū)地表裂縫圖像，并對(duì)所述礦區(qū)地表裂縫圖像進(jìn)行裁剪處理，得到多個(gè)地表子圖像，所述目標(biāo)礦區(qū)地表為當(dāng)前進(jìn)行裂縫識(shí)別的礦區(qū)的地表；輸入輸出單元，用于將所述地表子圖像依次輸入至地表裂縫識(shí)別模型中，以利用所述地表裂縫識(shí)別模型識(shí)別所述地表子圖像中的裂縫，輸出得到各所述地表子圖像對(duì)應(yīng)的子裂縫識(shí)別結(jié)果，所述地表裂縫識(shí)別模型由編碼器、解碼器和瓶頸層構(gòu)成，所述解碼器至少包括多個(gè)basicblock模塊、多個(gè)cbam模塊及aspp模塊，所述解碼器至少包括所述basicblock模塊和所述cbam模塊，所述basicblock模塊用于增強(qiáng)裂縫特征的提取能力，所述cbam模塊用于在不同維度上捕獲所述裂縫特征之間的相關(guān)性，所述aspp模塊用于提取多尺度所述裂縫特征的信息；拼接單元，用于將各所述地表子圖像對(duì)應(yīng)的所述子裂縫識(shí)別結(jié)果進(jìn)行拼接，得到所述目標(biāo)礦區(qū)地表的裂縫識(shí)別結(jié)果。

10、根據(jù)本技術(shù)的再一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的程序，其中，在所述程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行任意一種所述的方法。

11、根據(jù)本技術(shù)的又一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)任意一種所述的方法。

12、應(yīng)用本技術(shù)的技術(shù)方案，在礦區(qū)地表裂縫的識(shí)別方法中，首先獲取目標(biāo)礦區(qū)地表的礦區(qū)地表裂縫圖像，并對(duì)礦區(qū)地表裂縫圖像進(jìn)行裁剪處理，得到多個(gè)地表子圖像，目標(biāo)礦區(qū)地表為當(dāng)前進(jìn)行裂縫識(shí)別的礦區(qū)地表；然后，將地表子圖像依次輸入至地表裂縫識(shí)別模型中，以利用地表裂縫識(shí)別模型識(shí)別地表子圖像中的裂縫，輸出得到各地表子圖像對(duì)應(yīng)的子裂縫識(shí)別結(jié)果，地表裂縫識(shí)別模型由編碼器、解碼器和瓶頸層構(gòu)成，解碼器至少包括多個(gè)basicblock模塊、多個(gè)cbam模塊及aspp模塊，解碼器至少包括basicblock模塊和cbam模塊，basicblock模塊用于增強(qiáng)裂縫特征的提取能力，cbam模塊用于在不同維度上捕獲裂縫特征之間的相關(guān)性，aspp模塊用于提取多尺度裂縫特征信息；最后，將各地表子圖像對(duì)應(yīng)的子裂縫識(shí)別結(jié)果進(jìn)行拼接，得到目標(biāo)礦區(qū)地表的裂縫識(shí)別結(jié)果。本技術(shù)通過(guò)結(jié)合basicblock模塊、cbam模塊和aspp模塊構(gòu)建出地表裂縫識(shí)別模型，能夠有效提取和融合多尺度上特征信息，從而提高礦區(qū)地表裂縫識(shí)別的準(zhǔn)確性。將礦區(qū)地表裂縫圖像進(jìn)行裁剪得到多個(gè)地表子圖像，并將每個(gè)地表子圖像輸入至地表裂縫識(shí)別模型中以輸出每個(gè)地表子圖像的礦區(qū)地表裂縫識(shí)別結(jié)果，即子裂縫識(shí)別結(jié)果，將每個(gè)地表子圖像的礦區(qū)地表裂縫識(shí)別結(jié)果進(jìn)行拼接，得到目標(biāo)礦區(qū)地表完整的裂縫識(shí)別結(jié)果。本技術(shù)解決了現(xiàn)有技術(shù)在礦區(qū)地表的裂縫識(shí)別準(zhǔn)確性低的問(wèn)題。