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水 利 学 报

２０２３年 ５月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 ５期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０５ － ０５１９ － １２

大场景视频监控下大坝运输车改进

多目标多视觉卸料识别模型研究

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曾拓程 ，王佳俊 ，王晓玲 ，张雨诺 ，康 栋 ２
（１．天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 ３００３５０；
２．雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 ６１００５１）
摘要：运输车卸料识别对保障大坝施工安全、优化运输配置具有重要意义。然而，大坝施工中多采用全球导航卫
星系统（ ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ，ＧＮＳＳ）进行运输车活动状态分析，存在设备成本高、识别精度低等缺点。
目前，通过布设高清摄像头进行坝面大场景施工监控成为趋势，但尚未见基于机器视觉的运输车卸料识别研究。针
对上述问题，提出大场景视频监控下大坝施工运输车卸料识别改进多目标多视觉任务模型。首先，采用 ＢｙｔｅＴｒａｃｋ
实现大场景监控视频中多辆运输车目标检测与追踪，记录其行驶轨迹；其次，ＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＮｅｔ（ＨＲＮｅｔ）被用于
运输车头部和尾部的关键点检测，进而结合行驶轨迹判断运输车前进、停止和后退等行进状态；再者，通过 Ｄｅ
ｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＬｅａｒｎｉｎｇ（ＤＣＬ）细粒度分类方法判断运输车料斗的抬升状态；最后，结合 ＢｙｔｅＴｒａｃｋ、ＨＲＮｅｔ
和 ＤＣＬ的多目标多视觉任务的分析结果判定运输车卸料状态。以两河口施工视频监控为例进行验证，提出的卸
料识别模型在 ３４帧时卸料状态识别平均准确率为 ８７．３％，卸料时间判断精度为 ９０．３％，验证了本模型的可行性和
有效性。
关键词：卸料识别；大场景视频监控；多目标跟踪；关键点检测；细粒度分类
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＶ５２ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０９１０

１ 研究背景

运输车是土石坝坝面施工中数量最多、活动最频繁的施工设备之一。运输车卸料活动与坝面推土
机、碾压机等施工机械的调度安排 ［１］ 密切相关，影响着施工进度；卸料时运输车通常倒车至卸料点，
料斗抬升坝料铺散开来，影响着施工安全。因此，坝面运输车卸料识别对保障大坝施工安全、优化运
输配置具有重要意义。
目前，高精度 ＧＮＳＳ和姿态传感器是常用的施工机械位姿感知方法 ［１ － ３］ ，如碾压机、推土机施工
活动监控 ［１ － ３］ 。然而，ＧＮＳＳ设备 ［４］ 价格高昂，难以适用数量庞大的运输车监控；短暂的卸料时间导致
料斗升降传感器使用率较低；现场复杂的车队调度与更换导致运输车监控设备装卸和调试需要投入大
量的人力和时间成本。因此，使用 ＧＮＳＳ等传感器监控运输车卸料并不是最佳选择。
目前，通过布设高清摄像头进行坝面大场景施工监控成为趋势，管理人员可通过监控视频实时分
析施工机械的活动状态 ［５ － ７］ ，克服了 ＧＮＳＳ等设备价格高昂、频繁装卸与调试不便等缺点 ［４］ 。然而，
依靠人工进行卸料识别存在很大的挑战：一方面坝面运输车数量多，同时关注多辆运输车卸料并进行
识别难度较大；另一方面人工识别需要保持高度专注力，容易产生纰漏。近年来，随着深度学习的发

收稿日期：２０２２ － １１ － ０４；网络首发日期：２０２３ － ０５ － ０４
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０４２８．１６０９．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金雅砻江联合基金项目（Ｕ１９６５２０７）；国家自然科学基金青年科学基金项目（５２００９０８９）
作者简介：曾拓程（ １９９４ － ），博士生，主要从事大坝智能建设研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｔｃｚｅｎｇ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者：王佳俊（１９９１ － ），博士，助理研究员，主要从事大坝智能建设研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｊｉａｊｕｎ＿２０１４＿ｂｓ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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