一种基于BIM的港口堆场积水成像方法、系统及控制设备技术方案

本发明专利技术涉及BIM技术领域，尤其涉及一种基于BIM的港口堆场积水成像方法、系统及控制设备，基于当前港口堆场区域的存放信息和布局信息构建初始BIM模型；采集待测区域摄像头拍摄的积水区域图像；并通过特征提取生成热力图，通过像素叠加的方式将设定时间内的热力图叠加，并依据该叠加后的热力图判定积水关键点的积水等级，从而映射到初始BIM模型上进行显示。从而在BIM模型上生成堆场内的热力影像，方便管理人员及时发现堆场内积水异常的区域，及时进行处理，有效提升的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM的港口堆场积水成像方法、系统及控制设备
本专利技术涉及BIM
，尤其涉及一种基于BIM的港口堆场积水成像方法、系统及控制设备。
技术介绍
随着我国对外开放程度的不断提高，国际贸易也随之繁荣，商品进出口总量保持在世界先进水平。海港港口作为对外贸易的重要媒介，也扮演着越来越重要的角色。海港的港口主要负责集装箱货物的输入和输出，其主要由岸桥和集装箱堆场组成。其中，货物堆场是存放进出口货物的主要集中区域。在港口建设中，堆场的排水系统是必要的设施，在一般情况下能够满足排水的需要，但是遇到持续的强降雨，或者排水系统堵塞，以及货物或集装箱错误堆放就会发生堆场的情况，部分堆存煤炭、矿石的堆场有坍塌货垛的危险；另外，有些集装箱存放有木材或者其他对积水敏感的货物。积水的浸泡会使货物变质，从而造成极大的经济损失。目前，对于积水的监测，由于工具的限制，检测堆场内积水主要依靠人工巡检，然而，堆场作业面积巨大，巡检无法实时的发现积水存在的位置以及积水程度，导致不能及时进行排水管控，存在较大的风险。因此，如何能够快速、准确地监测堆场内积水位置及程度，以便及时进行处理，是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于BIM的港口堆场积水成像方法、系统和控制设备，以快速、准确地监测堆场内积水情况。本专利技术实施例提供了以下方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于BIM的港口堆场积水成像方法，所述方法包括如下步骤：1)基于当前港口堆场区域的存放信息和布局信息构建初始BIM模型；2)按照设定的采样时间间隔采集港口堆场待测区域中设置的摄像头拍摄的积水区域图像；3)提取每个采样时刻得到的积水区域图像的特征信息，根据所述特征信息和热力图生成方法得到对应的包含积水关键点的积水区域热力图；在设定时间内，对若干个采样时刻对应的积水区域热力图进行叠加操作，得到叠加后的热力图；所述叠加操作包括将不同采样时刻的积水区域热力图中对应位置的像素值相加；4)提取所述叠加后的热力图中的积水等级特征，根据所述积水等级特征和预先建立的积水等级判定规则，预测积水关键点的积水等级信息；5)将所述叠加后的热力图和对应积水关键点的等级信息映射到所述初始BIM模型上进行显示。在一种可能的实施例中，所述步骤1)中，当前港口堆场区域的存放信息包括货物编码、货物数量；布局信息包括现场布局设计参数、货架尺寸、当前区域的地理位置坐标信息，以及当前区域内所使用的图像传感器型号、分辨率、数量和其各自在港口内部的编号信息。在一种可能的实施例中，所述步骤3)中，利用训练好的神经网络模型生成积水区域热力图，包括：采集积水区域图像数据，标记在积水区域的中心点位置和障碍物位置；将标注的障碍物散点图与高斯核卷积得到积水关键点的积水区域热力图。在一种可能的实施例中，所述步骤4)中，利用训练好的积水等级分类模型对积水等级进行判定，所述积水等级分类模型的输入信息为叠加后的热力图信息，输出是堆场区域内的积水等级信息，监督信息为积水等级分类规则。在一种可能的实施例中，所述设定时间根据堆场排水能力、存放货物的性质确定。在一种可能的实施例中，所述步骤5)中还包括对不同摄像头对应的叠加后的热力图进行图像拼接和图像融合操作，形成全景热力图图像。在一种可能的实施例中，还包括对摄像头拍摄的积水区域图像进行图像预处理操作，包括图像滤波、降噪和畸变校正。第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于BIM的港口堆场积水成像系统，所述系统包括：模型建立模块，用于基于当前港口堆场区域的存放信息和布局信息构建初始BIM模型；图像信息采集模块，用于按照设定的采样时间间隔采集港口堆场待测区域中设置的摄像头拍摄的积水区域图像；热力图生成模块，用于提取每个采样时刻得到的积水区域图像的特征信息，根据所述特征信息和热力图生成方法得到对应的包含积水关键点的积水区域热力图；在设定时间内，对若干个采样时刻对应的积水区域热力图进行叠加操作，得到叠加后的热力图；所述叠加操作包括将不同采样时刻的积水区域热力图中对应位置的像素值相加；积水等级判定模块，用于提取所述叠加后的热力图中的积水等级特征，根据所述积水等级特征和预先建立的积水等级判定规则，预测积水关键点的积水等级信息；图像映射模块，用于将所述叠加后的热力图和对应积水关键点的等级信息映射到所述初始BIM模型上进行显示。在一种可能的实施例中，所述模型建立模块建模时，当前港口堆场区域的存放信息包括货物编码、货物数量；布局信息包括现场布局设计参数、货架尺寸、当前区域的地理位置坐标信息，以及当前区域内所使用的图像传感器型号、分辨率、数量和其各自在港口内部的编号信息。在一种可能的实施例中，所述热力图生成模块，利用训练好的神经网络模型生成积水区域热力图，包括：特征提取模块，用于采集积水区域图像数据，标记在积水区域的中心点位置和障碍物位置；卷积处理模块，用于将标注的障碍物散点图与高斯核卷积得到积水关键点的积水区域热力图。在一种可能的实施例中，所述积水等级判定模块，利用训练好的积水等级分类模型对积水等级进行判定，所述积水等级分类模型的输入信息为叠加后的热力图信息，输出是堆场区域内的积水等级信息，监督信息为积水等级分类规则。在一种可能的实施例中，所述设定时间根据堆场排水能力、存放货物的性质确定。在一种可能的实施例中，所述图像映射模块还包括图像拼接融合模块，用于对不同摄像头对应的叠加后的热力图进行图像拼接和图像融合操作，形成全景热力图图像。在一种可能的实施例中，还包括对摄像头拍摄的积水区域图像进行图像预处理操作，包括图像滤波、降噪和畸变校正。第三方面，本专利技术实施例提供一种基于BIM的港口堆场积水成像控制设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序以实现第一方面中任一所述的基于BIM的港口堆场积水成像方法的步骤。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术在构建基于当前港口堆场区域的BIM初始模型后，针对待测每个摄像头采集的内容，提取图像特征，最终获取积水区域的热力图信息，对设定时间内的热力图进行相加操作，提取加和后的热力图特征，并预测港口堆场内积水等级信息，并将叠加后的热力图和等级信息映射到BIM模型上进行显示，从而直观地呈现港口堆场区域的环境，实现了在web端进行数据可视化，展示堆场积水热力图及积水等级信息，根据其等级信息，能够及时发出告警提醒堆场管理人员采取相应的措施，有效提升了堆场安全性。附图说明为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例中的一种基于BIM的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于BIM的港口堆场积水成像方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n1)基于当前港口堆场区域的存放信息和布局信息构建初始BIM模型；/n2)按照设定的采样时间间隔采集港口堆场待测区域中设置的摄像头拍摄的积水区域图像；/n3)提取每个采样时刻得到的积水区域图像的特征信息，根据所述特征信息和热力图生成方法得到对应的包含积水关键点的积水区域热力图；在设定时间内，对若干个采样时刻对应的积水区域热力图进行叠加操作，得到叠加后的热力图；所述叠加操作包括将不同采样时刻的积水区域热力图中对应位置的像素值相加；/n4)提取所述叠加后的热力图中的积水等级特征，根据所述积水等级特征和预先建立的积水等级判定规则，预测积水关键点的积水等级信息；/n5)将所述叠加后的热力图和对应积水关键点的等级信息映射到所述初始BIM模型上进行显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM的港口堆场积水成像方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)基于当前港口堆场区域的存放信息和布局信息构建初始BIM模型；
2)按照设定的采样时间间隔采集港口堆场待测区域中设置的摄像头拍摄的积水区域图像；
3)提取每个采样时刻得到的积水区域图像的特征信息，根据所述特征信息和热力图生成方法得到对应的包含积水关键点的积水区域热力图；在设定时间内，对若干个采样时刻对应的积水区域热力图进行叠加操作，得到叠加后的热力图；所述叠加操作包括将不同采样时刻的积水区域热力图中对应位置的像素值相加；
4)提取所述叠加后的热力图中的积水等级特征，根据所述积水等级特征和预先建立的积水等级判定规则，预测积水关键点的积水等级信息；
5)将所述叠加后的热力图和对应积水关键点的等级信息映射到所述初始BIM模型上进行显示。


2.根据权利要求1所述的基于BIM的港口堆场积水成像方法，其特征在于，所述步骤1)中，当前港口堆场区域的存放信息包括货物编码、货物数量；布局信息包括现场布局设计参数、货架尺寸、当前区域的地理位置坐标信息，以及当前区域内所使用的图像传感器型号、分辨率、数量和其各自在港口内部的编号信息。


3.根据权利要求1所述的基于BIM的港口堆场积水成像方法，其特征在于，所述步骤3)中，利用训练好的神经网络模型生成积水区域热力图，包括：
采集积水区域图像数据，标记在积水区域的中心点位置和障碍物位置；
将标注的障碍物散点图与高斯核卷积得到积水关键点的积水区域热力图。


4.根据权利要求1所述的基于BIM的港口堆场积水成像方法，其特征在于，所述步骤4)中，利用训练好的积水等级分类模型对积水等级进行判定，所述积水等级分类模型的输入信息为叠加后的热力图信息，输出是堆场区域内的积水等级信息，监督...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坚，曹智梅，
申请(专利权)人：王坚，
类型：发明
国别省市：广东;44