本發(fā)明涉及機(jī)械電子工程和深度學(xué)習(xí)，具體涉及一種游泳館危險(xiǎn)行為預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

1、在游泳館危險(xiǎn)行為預(yù)警方法中，現(xiàn)有的解決方案主要是利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理技術(shù)，通過(guò)對(duì)游泳者的圖像或視頻進(jìn)行分析，來(lái)判斷游泳者是否存在溺水的風(fēng)險(xiǎn)。具體來(lái)說(shuō)，這些解決方案主要包括以下幾個(gè)方面：一方面，利用頭身比來(lái)判斷游泳者是否溺水。這種方法主要是通過(guò)計(jì)算游泳者頭部和身體的比例來(lái)判斷游泳者是否溺水，如果頭身比超過(guò)某個(gè)閾值，則認(rèn)為游泳者可能正在溺水。第二方面，利用目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)來(lái)判斷游泳者是否溺水。這種方法主要是通過(guò)訓(xùn)練一個(gè)目標(biāo)檢測(cè)模型，來(lái)檢測(cè)游泳者的位置和狀態(tài)，從而判斷游泳者是否存在溺水的風(fēng)險(xiǎn)。

2、然而，現(xiàn)有的技術(shù)在該領(lǐng)域中存在一些問(wèn)題和限制。首先，現(xiàn)有的解決方案主要依賴于頭身比來(lái)判斷游泳者是否溺水，但是這種方法在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性，例如當(dāng)游泳者頭部被遮擋或者光線不足時(shí)，這種方法可能會(huì)失效。其次，現(xiàn)有的目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)雖然在一定程度上可以提高溺水檢測(cè)的準(zhǔn)確性，但是這些技術(shù)在處理不同尺寸、不同分辨率輸入時(shí)的速度和精度還有待提高，而且這些技術(shù)在捕捉到遠(yuǎn)離攝像頭處人們溺水時(shí)的特征方面還存在一定的困難。最后，現(xiàn)有的解決方案在處理數(shù)據(jù)集圖片的色偏、對(duì)比度低等問(wèn)題方面還存在一定的困難，這將影響目標(biāo)檢測(cè)模型的訓(xùn)練效果和精度，進(jìn)而影響游泳館危險(xiǎn)行為預(yù)警的準(zhǔn)確度和及時(shí)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種游泳館危險(xiǎn)行為預(yù)警方法。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種游泳館危險(xiǎn)行為預(yù)警方法，包括以下步驟：

4、s1、收集游泳館危險(xiǎn)行為的圖像數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)，對(duì)游泳館危險(xiǎn)行為的圖像數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理，獲取增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)；

5、s2、基于yolov8構(gòu)建游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型，并利用增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)對(duì)游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練以獲取訓(xùn)練后的游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型；

6、s3、構(gòu)建并設(shè)置三自由度云臺(tái)檢測(cè)裝置，以利用三自由度云臺(tái)檢測(cè)裝置采集游泳館實(shí)時(shí)的圖像數(shù)據(jù)；

7、s4、根據(jù)訓(xùn)練后的游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型和游泳館實(shí)時(shí)的圖像數(shù)據(jù)獲取游泳館危險(xiǎn)行為的實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果；

8、s5、基于游泳館危險(xiǎn)行為的實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果，執(zhí)行游泳館危險(xiǎn)行為的預(yù)警操作。

9、進(jìn)一步地，在步驟s1中，對(duì)游泳館危險(xiǎn)行為的圖像數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理，獲取增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)，包括以下步驟：

10、a1、將游泳館危險(xiǎn)行為的視頻數(shù)據(jù)切分為圖像數(shù)據(jù)，并結(jié)合游泳館危險(xiǎn)行為的圖像數(shù)據(jù)，以獲取游泳館危險(xiǎn)行為的更新圖像數(shù)據(jù)；

11、a2、對(duì)游泳館危險(xiǎn)行為的更新圖像數(shù)據(jù)依次進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、反相、改變飽和度、縮放、改變亮度、處理暗角、改變色相、黑白處理和銳化處理，以獲取初步增強(qiáng)的游泳館圖像數(shù)據(jù)；

12、a3、采用改進(jìn)的動(dòng)態(tài)直方圖均衡化方法對(duì)初步增強(qiáng)的游泳館圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)，獲取增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)；

13、進(jìn)一步地，在步驟a3中，采用改進(jìn)的動(dòng)態(tài)直方圖均衡化方法對(duì)初步增強(qiáng)的游泳館圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)，獲取增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)，表示為：

14、；

15、其中：為初步增強(qiáng)的游泳館圖像數(shù)據(jù)中直方圖灰度級(jí)為的增強(qiáng)后圖片，為初步增強(qiáng)的游泳館圖像數(shù)據(jù)中的最小像素，為初步增強(qiáng)的游泳館圖像數(shù)據(jù)中的最大像素，為初步增強(qiáng)的游泳館圖像數(shù)據(jù)中直方圖灰度級(jí)為的像素?cái)?shù)量，為初步增強(qiáng)的游泳館圖像數(shù)據(jù)中總像素?cái)?shù)量。

16、進(jìn)一步地，在步驟s2中，游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型包括依次連接的backbone網(wǎng)絡(luò)、neck網(wǎng)絡(luò)和head網(wǎng)絡(luò)；backbone網(wǎng)絡(luò)用于對(duì)輸入的游泳館圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取以獲取游泳館圖像的多尺度特征；neck網(wǎng)絡(luò)用于對(duì)游泳館圖像的多尺度特征進(jìn)行融合以獲取游泳館圖像的融合特征；head網(wǎng)絡(luò)用于根據(jù)游泳館圖像的融合特征進(jìn)行危險(xiǎn)性行為檢測(cè)以獲取游泳館危險(xiǎn)性行為的檢測(cè)結(jié)果。

17、進(jìn)一步地，對(duì)neck網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，具體為：在neck網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)c2f模塊之后增設(shè)依次連接的通道注意力模塊和空間注意力模塊；通道注意力模塊首先對(duì)輸入的游泳館圖像的多尺度特征進(jìn)行最大池化和平均池化操作，并從游泳館圖像的原始特征圖中得到兩個(gè)特征向量，然后將兩個(gè)特征向量輸入至具有共享網(wǎng)絡(luò)的多層感知器網(wǎng)絡(luò)獲取兩個(gè)特征向量的結(jié)果輸出，并使用元素求和合并兩個(gè)特征向量的結(jié)果輸出，再用sigmoid激活函數(shù)對(duì)合并結(jié)果進(jìn)行歸一化，獲取通道注意力特征圖；空間注意力模塊用于為所有通道的每個(gè)特征點(diǎn)生成兩個(gè)空間權(quán)重向量，然后將空間權(quán)重向量連接起來(lái)，形成一個(gè)二維空間權(quán)重向量，隨后通過(guò)sigmoid函數(shù)對(duì)二維空間權(quán)重向量進(jìn)行卷積和激活，獲得一維空間權(quán)重，最后將一維空間權(quán)重與通道注意力特征圖進(jìn)行相乘，得到最終的注意力特征圖。

18、進(jìn)一步地，對(duì)head網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，具體為：在head網(wǎng)絡(luò)原有panet特征金字塔的輸出端后增加asff模塊；asff模塊在輸入游泳館圖像的融合特征后首先對(duì)每層特征進(jìn)行1×1卷積縮放至統(tǒng)一通道維度，再通過(guò)雙1×1卷積疊加生成動(dòng)態(tài)權(quán)重圖并應(yīng)用sigmoid歸一化，將縮放后的各層特征按權(quán)重線性加權(quán)求和得到融合結(jié)果，最后通過(guò)殘差連接將融合結(jié)果與最高層原始特征相加以輸出綜合多尺度特征優(yōu)勢(shì)的自適應(yīng)融合結(jié)果。

19、進(jìn)一步地，在步驟s2中，利用增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)對(duì)游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練以獲取訓(xùn)練后的游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型，具體過(guò)程為：從增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)中隨機(jī)選取一個(gè)子集作為待標(biāo)注數(shù)據(jù)集，并將增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)中的其余數(shù)據(jù)確定為預(yù)標(biāo)注數(shù)據(jù)集，對(duì)待標(biāo)注數(shù)據(jù)集進(jìn)行圖片標(biāo)注以獲取標(biāo)注數(shù)據(jù)集，利用標(biāo)注數(shù)據(jù)集對(duì)游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型進(jìn)行初步訓(xùn)練，利用初步訓(xùn)練后的游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型對(duì)預(yù)標(biāo)注數(shù)據(jù)集進(jìn)行檢測(cè)，以獲取預(yù)標(biāo)注數(shù)據(jù)集的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)預(yù)標(biāo)注數(shù)據(jù)集的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正以獲取修正數(shù)據(jù)集，并利用修正數(shù)據(jù)集對(duì)初步訓(xùn)練后的游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型進(jìn)行二次訓(xùn)練，以獲取訓(xùn)練后的游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型。

20、進(jìn)一步地，在步驟s3中，三自由度云臺(tái)檢測(cè)裝置包括攝像機(jī)組件和三自由度云臺(tái)組件。

21、進(jìn)一步地，在步驟s3中，構(gòu)建并設(shè)置三自由度云臺(tái)檢測(cè)裝置，具體過(guò)程為：將攝像機(jī)與攝像頭固定底座進(jìn)行固定連接，并在攝像頭固定底座對(duì)側(cè)設(shè)置攝像頭卡扣以構(gòu)建攝像機(jī)組件；將第一電機(jī)的一側(cè)通過(guò)電機(jī)卡盤(pán)與第一l型力臂的一側(cè)進(jìn)行連接，將第一l型力臂的另一側(cè)與第二電機(jī)的一側(cè)進(jìn)行固定連接，設(shè)置在空間上與第一l型力臂垂直的第二l型力臂，將第二電機(jī)的另一側(cè)通過(guò)電機(jī)卡盤(pán)與第二l型力臂的一側(cè)進(jìn)行連接，將第二l型力臂的另一側(cè)通過(guò)電機(jī)卡盤(pán)與第三電機(jī)的一側(cè)進(jìn)行連接，將第三電機(jī)的另一側(cè)與頂部固定底座進(jìn)行固定連接，以構(gòu)建三自由度云臺(tái)組件；將三自由度云臺(tái)組件中第一電機(jī)的另一側(cè)與攝像機(jī)組件中的攝像頭固定底座進(jìn)行固定連接，并將三自由度云臺(tái)組件中的頂部固定底座固定至游泳館墻壁，以設(shè)置三自由度云臺(tái)檢測(cè)裝置。

22、本發(fā)明的有益效果為：

23、（1）本發(fā)明通過(guò)基于yolov8構(gòu)建游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型，能夠使構(gòu)建的游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型在處理不同尺寸、不同分辨率的游泳館圖像數(shù)據(jù)時(shí)的速度和精度都有顯著提升，尤其在捕捉到遠(yuǎn)離攝像頭處人們溺水時(shí)的特征方面表現(xiàn)優(yōu)異，從而有效提高了游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)的準(zhǔn)確性；

24、（2）本發(fā)明通過(guò)對(duì)游泳館危險(xiǎn)行為的圖像數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理，獲取增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)，解決了數(shù)據(jù)集圖片存在的色偏、對(duì)比度低的問(wèn)題，使增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)具有良好的視覺(jué)增強(qiáng)效果和豐富的細(xì)節(jié)信息，有利于游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型的訓(xùn)練；

25、（3）本發(fā)明通過(guò)從增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)中隨機(jī)選取一個(gè)子集作為待標(biāo)注數(shù)據(jù)集，并將增強(qiáng)后的游泳館圖像數(shù)據(jù)中的其余數(shù)據(jù)確定為預(yù)標(biāo)注數(shù)據(jù)集，對(duì)待標(biāo)注數(shù)據(jù)集進(jìn)行圖片標(biāo)注以獲取標(biāo)注數(shù)據(jù)集，利用標(biāo)注數(shù)據(jù)集對(duì)游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型進(jìn)行初步訓(xùn)練，利用初步訓(xùn)練后的游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型對(duì)預(yù)標(biāo)注數(shù)據(jù)集進(jìn)行檢測(cè)，以獲取預(yù)標(biāo)注數(shù)據(jù)集的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)預(yù)標(biāo)注數(shù)據(jù)集的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正以獲取修正數(shù)據(jù)集，并利用修正數(shù)據(jù)集對(duì)初步訓(xùn)練后的游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型進(jìn)行二次訓(xùn)練，以獲取訓(xùn)練后的游泳館危險(xiǎn)行為檢測(cè)模型，能夠在模型的訓(xùn)練過(guò)程中有效減少人力成本；

26、（4）本發(fā)明在構(gòu)建并設(shè)置三自由度云臺(tái)檢測(cè)裝置時(shí)，通過(guò)攝像機(jī)組件和三自由度云臺(tái)組件的協(xié)同工作，能在三個(gè)空間維度上精確調(diào)整攝像頭的角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)游泳區(qū)域的全方位監(jiān)控。