基于自注意力的隧道视频火灾识别技术研究

作     者：沈鸿翔 倪双静 Shen Hongxiang;Ni Shuangjing

作者机构：杭州市城建消防中心(杭州市城建信息中心)浙江杭州310000 浙江省机电设计研究院有限公司浙江杭州310051 

出 版 物：《消防科学与技术》 (Fire Science and Technology)

年 卷 期：2023年第42卷第2期

页      码：253-257页

摘      要：针对公路隧道火灾样本量少、深度学习效果不理想的问题,研究一种小样本学习技术,以提高对隧道火灾样本的利用率,并在此基础上利用成熟的机器学习方法,提出一种基于自注意力的隧道视频火灾识别技术。该技术采用自注意力机制结合SVM分类器搭建火焰识别模型,该模型针对各项特征对火焰识别的重要性分配不同的注意力权重,形成注意力矩阵,并将权重矩阵与特征向量的值相加权,通过SVM的Hinge Loss进行线性支持向量机分类,对公路隧道火灾进行识别和预警。在火灾识别训练过程中,通过对火焰疑似区域进行检测,并利用数据增强技术达到样本扩增的目的,随后采用多通道融合的特征提取方式构建特征向量,输入设计的自注意力火焰识别模型中,通过梯度下降优化器进行小批量模型训练,降低迭代次数,最终获得最优特征权重参数,得到最佳识别模型。试验结果表明,该方法在模型训练时收敛较快,在火焰识别时相比未使用小样本学习的传统SVM算法,准确率提高了5%,因此能在小样本环境下有效提高火灾识别的准确度。

主 题 词：隧道火灾 视频火焰识别 小样本学习 自注意力机制 SVM算法 

学科分类：08[工学] 080401[080401] 081105[081105] 0837[0837] 0804[工学-材料学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1009-0029.2023.02.022

馆 藏 号：203118976...