福大李建微研究員團(tuán)隊與國內(nèi)外高校聯(lián)合攻關(guān)，首次將計算機視覺技術(shù)應(yīng)用于森林或草原火災(zāi)的撲救——

用AI精準(zhǔn)提取火場“生命線”

東南網(wǎng)1月25日訊 （福建日報記者 何祖謀） 隨著全球變暖的加劇，野火發(fā)生的頻率和強度顯著增加，如何高效、快速、自動地獲取森林或草原火場的實時火線信息，是撲救森林火災(zāi)中的一大難題。

近日，福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院李建微研究員團(tuán)隊聯(lián)合東北林業(yè)大學(xué)、英國阿爾斯特大學(xué)，利用計算機視覺和人工智能技術(shù)，提出了一種基于“無人機視角下可見光圖像野火焰區(qū)智能分割及火線解譯”的新方法，即通過無人機從空中采集火場的可見光圖像，結(jié)合改進(jìn)的深度學(xué)習(xí)模型，對火場中的火焰區(qū)域進(jìn)行智能分割，并準(zhǔn)確解析火線。

該成果得到了“十四五”國家重點研究計劃項目、國家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金以及中國博士后科學(xué)基金的支持。目前，相關(guān)研究成果已在攝影測量與遙感領(lǐng)域的國際頂級期刊《ISPRS攝影測量和遙感雜志》上發(fā)表。

火線信息被視為火場的“生命體征”，掌握精準(zhǔn)的火線位置和動態(tài)變化，可以幫助撲火人員快速制定應(yīng)對策略，進(jìn)行精準(zhǔn)撲救，從而最大限度地減少火災(zāi)造成的損失。

“這一突破歸功于團(tuán)隊首次將計算機視覺技術(shù)應(yīng)用于森林火災(zāi)撲救中。”據(jù)李建微介紹，傳統(tǒng)方法在火場復(fù)雜環(huán)境下容易受到干擾，而改進(jìn)后的人工智能模型通過融入結(jié)合通道和空間注意力機制的模塊，使模型像擁有了“火場專屬眼睛”——既能聚焦火焰最顯著的特征，又能清晰感知火焰的位置和形狀，從而提升了模型對野火特征的識別能力和精度。

在技術(shù)驗證上，通過在哈爾濱帽兒山實驗林場的點燒實驗，團(tuán)隊對真實火場圖像序列進(jìn)行了火線追蹤與解析，成功證明了模型在復(fù)雜火場環(huán)境中的表現(xiàn)力。同時，在澳大利亞新南威爾士州的兩場公開實驗數(shù)據(jù)中，該方法的穩(wěn)定性也得到了進(jìn)一步驗證。實驗結(jié)果顯示，新方法的檢測和分割精度分別比現(xiàn)有技術(shù)有顯著提升，并實現(xiàn)了火線的實時自動提取。

該項研究成果的應(yīng)用前景較為廣闊。李建微介紹說，首先，它可以為火災(zāi)應(yīng)急監(jiān)測提供實時數(shù)據(jù)支持，幫助指揮中心迅速制定撲救策略。其次，動態(tài)火線數(shù)據(jù)還能用于優(yōu)化林火蔓延模型，提高預(yù)測的準(zhǔn)確性和實時性。此外，該技術(shù)還可應(yīng)用于火場數(shù)字孿生的構(gòu)建，為火災(zāi)研究和虛擬訓(xùn)練提供可靠的基礎(chǔ)。這一成果不僅填補了可見光圖像下火場火線自動提取的技術(shù)空白，還為全球森林火災(zāi)防控提供了一種高效、精準(zhǔn)的解決方案，為生態(tài)保護(hù)和災(zāi)害管理開辟了新方向。

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