野火疏散者和救災(zāi)小組很快就能使用最新開發(fā)的人工智能工具DamageMap，在幾分鐘內(nèi)遠(yuǎn)程掃描一個(gè)城鎮(zhèn)的結(jié)構(gòu)損壞情況。

斯坦福大學(xué)（ Stanford University ）和加州理工州立大學(xué)（ California Polytechnic State University ）圣路易斯奧比斯波分校（ San Luis Obispo ）的研究人員合作，該項(xiàng)目使用航空?qǐng)D像和深度學(xué)習(xí)算法，精確定位野火事件后的建筑物損壞。這項(xiàng)研究可以引導(dǎo)救災(zāi)人員前往最需要的地區(qū)，同時(shí)讓關(guān)心的房主了解情況。

加州保利大學(xué)助理教授、 DamageMap 的共同開發(fā)者 G 。 Andrew Fricker 說：“火災(zāi)或?yàn)?zāi)難發(fā)生后，很多人需要或想要知道損失的程度和嚴(yán)重程度。我們開始幫助縮短響應(yīng)時(shí)間，以獲取對(duì)火災(zāi)受害者、應(yīng)急和恢復(fù)人員有價(jià)值的可操作信息?！薄?/p>

隨著氣候變化的影響導(dǎo)致氣候變暖和干旱，野火災(zāi)害正在更頻繁、更嚴(yán)重地襲擊社區(qū)。2020年，美國(guó)西部的野火摧毀了13000多棟建筑，損失近200億美元。在這個(gè)季節(jié)還有幾個(gè)月的時(shí)間里，加利福尼亞州已經(jīng)發(fā)生了7000多起火災(zāi)，約3000座建筑物受損。

當(dāng)火勢(shì)平息時(shí)，損失評(píng)估小組進(jìn)行檢查并評(píng)估燒傷區(qū)域的安全性。應(yīng)急行動(dòng)中心使用這些報(bào)告為居民組織救災(zāi)和恢復(fù)資源。了解一個(gè)地區(qū)的位置和破壞程度有助于應(yīng)急小組分配資源，特別是在同時(shí)應(yīng)對(duì)多起火災(zāi)時(shí)。

雖然檢查是重新定居的必要步驟，但也是耗時(shí)和資源密集型的。

最近的機(jī)器學(xué)習(xí)模型試圖利用衛(wèi)星圖像減輕這一負(fù)擔(dān)。但是，大多數(shù)方法都需要類似成分（如照明和角度）的高質(zhì)量野火前后圖像來檢測(cè)變化并精確定位受損區(qū)域。它們還需要最新的圖像以確保準(zhǔn)確性，這可能需要昂貴的維護(hù)成本，并且難以縮放。

利用 DamageMap ，研究人員訓(xùn)練了一種新的深度學(xué)習(xí)算法，該算法能夠通過使用兩個(gè)模型來檢測(cè)損壞，這兩個(gè)模型一起工作，并對(duì)建筑物的狀況進(jìn)行探測(cè)。第一種模式依靠某一地區(qū)的任何戰(zhàn)前無人駕駛飛機(jī)或衛(wèi)星圖像來探測(cè)建筑物并繪制足跡。第二個(gè)模型使用火災(zāi)后的航空?qǐng)D像來確定結(jié)構(gòu)損壞，例如燒焦的屋頂或被摧毀的建筑物。

研究人員使用了一個(gè)包含 47543 張來自全球五場(chǎng)不同野火的結(jié)構(gòu)圖像的數(shù)據(jù)庫(kù)來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。手動(dòng)將這些圖像的子集標(biāo)記為已損壞和未損壞，該算法學(xué)會(huì)識(shí)別和分類結(jié)構(gòu)。

他們使用來自加利福尼亞州最近兩次野火的圖像對(duì)模型進(jìn)行了測(cè)試，這兩次野火分別是巴特縣野火，沙斯塔縣野火和三一縣卡爾野火。將模型預(yù)測(cè)與記錄受損建筑物位置的地面勘測(cè)員數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 DamageMap 大約 96% 的時(shí)間準(zhǔn)確檢測(cè)到受損結(jié)構(gòu)。

這項(xiàng)技術(shù)不僅精確，而且速度快。使用 NVIDIA GPU 和cuDNN – 加速 PyTorch 深度學(xué)習(xí)框架， DamageMap 以每幅圖像約 60 毫秒的速度處理圖像。

由 Damageap 團(tuán)隊(duì)提供

對(duì)天堂鎮(zhèn)（ town of Paradise ）的 15931 棟建筑進(jìn)行分類需要 16 分鐘。天堂鎮(zhèn)在 2018 年的營(yíng)火中幾乎被完全摧毀。

這項(xiàng)工作是可獲得的用于測(cè)試和探索，代碼和支持分析在github上進(jìn)行。研究人員鼓勵(lì)其他人進(jìn)一步使用、開發(fā)和改進(jìn)該模型。

根據(jù)弗里克的說法，該工具可以接受培訓(xùn)，將目光投向受損的建筑物之外，包括燒毀的汽車或倒塌的電線等元素，以進(jìn)一步通知響應(yīng)和恢復(fù)工作。

關(guān)于作者

Michelle Horton 是 NVIDIA 的高級(jí)開發(fā)人員通信經(jīng)理，擁有通信經(jīng)理和科學(xué)作家的背景。她在 NVIDIA 為開發(fā)者博客撰文，重點(diǎn)介紹了開發(fā)者使用 NVIDIA 技術(shù)的多種方式。

審核編輯：郭婷