需求规格说明书
海洋漂浮垃圾检测系统需求规格说明书
1. 项目概述
1.1 项目背景
随着海洋开发利用及沿海经济发展，海洋漂浮垃圾问题日益严重。塑料袋、渔网、泡沫、油污等漂浮物不仅破坏海洋生态系统，还影响航道安全、海水摄像及景观环境。目前，漂浮垃圾监测主要依赖人工巡查与船载摄像，难以实现实时、连续、广域覆盖。本项目旨在构建自动化漂浮垃圾识别系统，推动智慧海洋环境治理。
1.2 项目目标
开发一个基于深度学习的海洋漂浮垃圾自动检测系统，能够通过图像/视频输入自动识别、定位和分类海面漂浮垃圾，为海洋环保部门提供有效的决策支持工具。
2. 核心功能需求
2.1 数据输入功能
- 图像文件上传
- 支持常见图像格式：JPG、PNG
- 最大支持文件大小：50MB
- 支持批量上传处理
- 视频文件处理
- 支持常见视频格式：MP4、AVI、MOV
- 最大支持文件大小：2GB
- 支持视频分段处理
2.2 目标检测与识别功能
-
图像分割
- 精细化实例分割：能够将图像中紧密相邻或部分重叠的垃圾目标进行精确分离和识别
-
实时检测能力
- 图像检测响应时间：< 3 秒
- 视频处理速度：≥ 15 FPS
- 支持并发处理多个检测任务
-
垃圾识别精度
- 平均精度(mAP@0.5)：≥ 85%
- 主要垃圾类别识别准确率：≥ 90%
- 支持识别垃圾类型：塑料制品、金属罐、玻璃瓶、废弃的渔网渔具、橡胶制品以及织物类
2.3 可视化展示功能
- 检测结果标注
- 在原始图像上绘制边界框
- 显示垃圾类别标签和置信度
- 支持不同颜色区分不同垃圾类型
- 结果对比展示
- 原图与检测结果图并排显示
- 支持检测结果放大、缩小查看
- 提供检测详情列表展示
2.4 数据管理功能
-
检测记录存储
- 自动保存每次检测的时间戳、源文件信息
- 记录检测到的垃圾数量、类型、位置信息
- 支持检测历史记录查询
-
统计分析报告
- 按时间范围统计垃圾数量趋势？
- 按垃圾类型分类统计
- 生成可视化图表（柱状图、饼图、趋势图）
3. 可选功能需求
3.1 高级检测功能
- 小目标检测优化
- 针对小尺寸垃圾的专项检测算法
- 多尺度特征融合技术
- 提高小目标检测召回率
3.2 高级分析功能
-
垃圾分布热力图
- 基于历史检测数据生成分布热力图
- 支持按时间段筛选查看
- 提供区域污染程度评估
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趋势预测分析
- 基于历史数据的垃圾数量趋势预测
- 季节性变化分析
- 提供预警机制
3.3 系统管理功能
-
用户权限管理
- 多级用户权限控制（管理员、操作员、查看者）
- 操作日志记录与审计
- 数据访问权限控制
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批量处理功能
- 支持大规模图像/视频批量上传
- 后台异步处理队列管理
- 处理进度实时监控
3.4 数据导出功能
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检测报告导出
- 支持 PDF 格式检测报告生成
- 自定义报告模板
- 包含统计图表和检测详情
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原始数据导出
- 支持 CSV 格式数据导出
- 包含检测时间、坐标、类别等完整信息
- 支持按条件筛选导出
4. 性能要求
4.1 系统性能
- 响应时间
- 页面加载时间：< 3 秒
- 图像检测响应：< 5 秒
- API 接口响应：< 2 秒
4.2 检测精度
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基础精度指标
- 整体检测准确率：≥ 85%
- 主要类别召回率：≥ 80%
- 误检率：< 10%
-
特殊场景适应
- 不同光照条件下的稳定性
- 海浪干扰下的抗干扰能力
- 不同拍摄角度的适应性
5. 技术约束
5.1 开发技术栈
- 后端技术：Python + FastAPI
- 深度学习框架：PyTorch + YOLO11
- 前端技术：React + TypeScript
- 数据库：MySQL
- 图像处理：OpenCV
5.2 部署环境
- 软件环境
- 操作系统：Windows 11
- Python 版本：3.12
- 数据库版本：MySQL 8.0+
6. 项目交付物
6.1 必需交付物
- 完整的源代码仓库
- 系统部署文档和安装指南
- 用户操作手册
- API 接口文档
- 数据库设计文档
6.2 可选交付物
- 模型训练数据集
- 模型训练代码和流程文档
- 性能测试报告
- 系统维护手册
- 二次开发指南
7. 验收标准
7.1 核心功能验收
7.2 可选功能验收
文档版本：1.0
最后更新日期：2025 年 11 月 30 日
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