基于遗传算法使用最少布控球监控的方法、设备和介质与流程

本发明涉及布控球监控，尤其涉及基于遗传算法使用最少布控球监控的方法、设备和介质。

背景技术：

1、随着科技的发展，在大型厂区、商厦或者需要重点安全保护的场所中，都离不开各类监控。比如在钢铁厂中，因作业需求，会放置较多的大型机械设备，这些大型设备操作要求的安全性较高，需要实时监控，以防出现问题能及时发现；且这些大型设备有些是放置于户外的，此时使用布控球监控较为便捷，能因需要随机移动。另外，还有些户外作业的情况是，不能安装固定的摄像机，只能使用布控球进行监控。但是在布置布控球位置时，若该场所既需要全范围监控又需要控制成本时，现有技术中大多通过手工方式去不断调整布控球的位置以达到最佳拍摄位置和使用最少的布控球以节省成本，但是手工移动步骤极其麻烦和复杂，需要花费大量的人力物力，而且结果不一定准确。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提出的技术问题，针对样本数量的复杂度，本发明以一种能够利用遗传算法能根据设定条件下评估种群的适应度和不断对子代交叉变异形成新种群的特性，而得到基于遗传算法使用最少布控球监控的方法、设备和介质。具体技术方案如下：

2、第一方面，本发明公开一种基于遗传算法使用最少布控球监控的方法，包括步骤：

3、s100，根据空间的体积大小和布控球的监控体积大小计算设定布控球数量为n（n取正整数）；

4、s200，初始化种群：

5、s210，根据s100选定的n个布控球在三维坐标系中表示，随机生成初始布控球位置作为种群的个体，每个个体由布控球的位置组成，位置用三维坐标系(x,y,z)表示随机生成基因；

6、s220，对于每个个体中的每个布控球位置，根据布控球位置和监控半径r，计算布控球的监控范围内的位置；遍历立体空间中每个位置(x,,y,,z,)，计算该位置与布控球位置之间的距离d；如果d≤r，表示该位置在布控球的监控范围内；

7、s230，重复步骤s220直到遍历完立体空间中的所有位置，得到布控球的监控范围内和非监控范围内的所有位置；

8、s300，评估适应度：f=，其中k是s220中统计d＞r的位置数量，f是适应度，定义k值越小，适应度f越大；

9、s400，选择操作：按照适应度由高到低排列个体，轮盘赌选择算子作为父代；

10、s500，交叉操作：选择一对父代个体作为交叉对象，针对每对父代个体，选择一个或多个交叉点，在交叉点处，将两个父代个体的基因进行交换，形成新的子代个体；

11、s600，变异操作：对新的子代个体变异操作，对布控球位置(x,y,z)基因进行位变异，即随机移动其坐标系；和/或插入新的基因，即增加新的布控球，形成变异子代个体；

12、s700，重复执行步骤s300到s600，直至f值最大且对应最小布控球数量，此时输出最优解。

13、进一步地，还包括步骤：

14、s221，根据欧几里德距离计算公式，d=\sqrt {\left [ {\left ( {x-x'} \right )^{2}+\left ( {y-y'} \right )^{2}+\left ( {z-z'} \right )^{2}} \right ]}；其中(x,y,z)是布控球的位置，(x,,y,,z,)是待计算的位置，d是两者之间的距离。

15、进一步地，在s210中，位置用三维坐标系(x,y,z)表示随机生成基因，生成的随机坐标值，确保它们在立体空间范围内。

16、进一步地，还包括步骤：

17、s110，若需重点监控的目标，则选取拍摄视角最好的布控球定位放置好，其它布控球随机生成位置；视角评估根据以下因素考虑：①目标在布控球视角下的大小和清晰度；②目标在该视角下的遮挡情况；③目标在该视角下的运动轨迹是否更容易被追踪。

18、进一步地，还包括步骤：

19、s800，对生成的最优解进行仿真测试，根据仿真测试结果，评估最优解的性能和效果，通过评估监控区域的覆盖率、重叠程度、监测物体识别准确度。

20、进一步地，还包括步骤：

21、s810，若重叠程度较高，则通过调整一个或多个布控球的视场角来扩大或缩小其监控范围，再通过遗传算法即重复步骤s200至步骤s700完成最优布局筛选。

22、进一步地，在s500中，选择一个或多个交叉点，在交叉点处，将两个父代个体的基因进行交换，还包括：

23、每个父代个体中的n个布控球在立体空间中标记有序号，在选择交叉点时，以布控球的序号为单位进行分割，将每个序号的布控球及其相应的位置(x,y,z)作为基因进行交换基础。

24、进一步地，在s600中，插入新的基因，即增加新的布控球，形成变异子代个体，还包括：

25、插入新的基因，新增的布控球随机安排在立体空间中，并给予新的序号。

26、第二方面，本发明提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，执行如上述任一项所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法。

27、第三方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于执行上述任一项所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法。

28、本发明的有益效果是：

29、通过将立体空间划分为三维坐标系，并赋予空间内每个点坐标，布控球则随机放置在空间内的点中，从而组合成多种不同的放置方案，形成数据样本较大的原始种群，通过遗传算法对形成的原始种群进行适应度评估，选出适应度高的种群进行交叉和变异，从而得到新的子代种群，进而再计算其适应度，不断重复交叉变异步骤，直至选出适应度高的种群；运用遗传算法很好地解决了样本数量庞大且操作复杂的使用最少布控球实现空间内无死角监控的问题，且该算法能根据给出的现有特定条件下接近最优的解，而且能不断迭代变异计算得到无限接近最优的解，在最少布控球的数量下，能够实现全面有效的监控，减少了不必要的冗余和浪费。

30、通过遗传算法优化布控球的位置和数量，可以采用最少的布控球数量，从而减少了购置、安装和维护成本。

31、通过优化布控球位置，可以使监控视角更全面，覆盖范围更广阔，增强监控效果，减少的盲区和漏监，提高了监控的可靠性和效率。

32、遗传算法可以根据不同的监控场景和需求进行优化，可根据实际情况灵活调整布控球的位置和数量，满足不同场景下的监控要求。

技术特征：

1.一种基于遗传算法使用最少布控球监控的方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法，其特征在于，还包括步骤：

3.根据权利要求1所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法，其特征在于，在s210中，位置用三维坐标系(x,y,z)表示随机生成基因，生成的随机坐标值，确保它们在立体空间范围内。

4.根据权利要求1所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法，其特征在于，还包括步骤：

5.根据权利要求1所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法，其特征在于，还包括步骤：

6.根据权利要求5所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法，其特征在于，还包括步骤：

7.根据权利要求1所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法，其特征在于，在s500中，选择一个或多个交叉点，在交叉点处，将两个父代个体的基因进行交换，还包括：

8.根据权利要求1所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法，其特征在于，在s600中，插入新的基因，即增加新的布控球，形成变异子代个体，还包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，执行如权利要求1至8任一项所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于执行权利要求1至8任一项所述的基于遗传算法使用最少布控球监控的方法。

技术总结
本发明公开基于遗传算法使用最少布控球监控的方法、设备和介质，包括步骤：S100，根据空间的体积和布控球的监控体积计算设定布控球数量为n（n取正整数）；S200，初始化种群：S210，根据S100选定的n个布控球在三维坐标系中表示，随机生成初始布控球位置作为种群的个体，每个个体由布控球的位置组成，位置用三维坐标系(x,y,z)表示随机生成基因。运用遗传算法很好地解决了样本数量庞大且操作复杂的使用最少布控球实现空间内无死角监控的问题，在最少布控球的数量下，能够实现全面有效的监控，减少了不必要的冗余和浪费。

技术研发人员：梁淑婷,陈大为,钟鸿亮
受保护的技术使用者：广东鉴面智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14