基于最优区域生成的深度多尺度融合遥感飞机检测方法

遥感图像中典型目标的检测是当前图像处理领域的研究热点,飞机在战场监视、航空管制和交通运输等领域发挥着重要作用。为了提高遥感图像中飞机检测的正确率,提出了一种基于多特征融合的遥感飞机检测方法,将深层特征经过上采样操作后与浅层特征进行融合,解决了遥感飞机目标较小造成的检测困难的问题。首先,对于锚框尺寸和个数由人为确定而造成目标位置检测不准的问题,采用K-均值聚类(K-means)算法对数据集的目标框大小进行聚类分析并获得适合飞机遥感图像的锚框(anchor boxes)个数以及宽高维度;其次,采用上采样的方法扩大感受野,以提高网络对小目标的检测准确率。采用多尺度融合的卷积神经网络,以适应不同尺度目标的检测,最终提出一种基于最优区域生成的深度多尺度融合遥感飞机检测方法。仿真结果表明:与典型的飞机检测方法相比,所提方法在测试集上取得了更高的的检测精度。     

多层特征图堆叠网络及其目标检测方法

随着深度卷积神经网络的快速发展,基于深度学习的目标检测方法由于具有良好的特征表达能力及优良的检测精度,成为当前目标检测算法的主流.为了解决目标检测中小目标漏检问题,往往使用多尺度处理方法.现有的多尺度目标检测方法可以分为基于图像金字塔的方法和基于特征金字塔的方法.相比于基于图像金字塔的方法,基于特征金字塔的方法速度更快,更能充分利用不同卷积层的特征信息.现有的基于特征金字塔的方法采用对应元素相加的方式融合不同尺度的特征图,在特征融合过程中易丢失低层细节特征信息.针对该问题,本文基于特征金字塔网络(featurepyramidnetwork,FPN),提出一种多层特征图堆叠网络(multi-featureconcatenationnetwork,MFCN)及其目标检测方法.该网络以FPN为基础,设计多层特征图堆叠结构,通过不同特征层之间的特征图堆叠融合高层语义特征和低层细节特征,并且在每个层上进行目标检测,保证每层可包含该层及其之上所有层的特征信息,可有效克服低层细节信息丢失.同时,为了能够充分利用ResNet101中的高层特征,在其后添加新的卷积层,并联合其低层特征图,提取多尺度特征.在PASCALVOC2007数据集上的检测精度为80.1%m AP,同时在PASCALVOC2012和MSCOCO数据集上的表现都优于FPN算法.相比于FPN算法,MFCN的检测性能更加优秀.     

基于YOLOv5的遥感图像目标检测

目标检测是遥感图像处理领域的一项重要技术,遥感图像目标种类繁多且存在目标物体难以被检测.提出把YOLOv5算法应用到遥感图像目标检测的方法,首先选择YOLOv5x来构建网络模型,再通过Mosaic数据增强对样本集进行预处理和自适应锚框筛选方法确定锚框大小,然后切片卷积操作得到原始特征图,将原始特征图送入主干网络进行特征融合得到最优权重,最后采用GIOU Loss做边界框的损失函数和非极大值抑制目标框的筛选,对遥感图像进行目标检测.在公开的10类地理空间物体(NWPU-VHR 10)数据集进行了检测实验,以评估所提出模型的目标检测性能.对比实验表明,本文的模型mAP达到了0.9239,与使用相同数据集的模型中的最佳结果进行比较,mAP提升了1.78％,该方法可以提高遥感图像目标检测精度.     

非局部特征增强的遥感图像目标检测方法

针对采用感兴趣区域形变器(RoI Trans)检测排列密集、方向性显著的遥感图像目标性能较差且推理速度较慢等问题,采用逐步增强旋转候选框的定位精度以及对特征的非局部增强,提升遥感图像目标检测性能.首先,通过基于区域建议网络的实时目标检测器(faster RCNN)与RoI Trans构建逐步回归网络模型,以实现从粗粒度到细粒度的精确定位,采用引导性锚框区域建议网络(GA-RPN)增加水平候选框向旋转候选框转换过程中正样本的数量.其次,提出非局部特征增强模块以提高网络特征的表达能力.最后,分别在DOTA和HRSC2016遥感数据集上开展测试,并分别取得了77.46%和90.04%的平均均值精度(mAP),显著优于对照组.     

基于多尺度特征融合的小样本遥感图像分割

针对绘制遥感图像标签成本高、在实际场景中训练样本有限情况下遥感图像检测精度低的问题,提出了一种结合多尺度特征融合与注意力机制的深度金字塔注意力网络(DPA-Net)并集成迁移学习方法进行小样本遥感图像中建筑物与道路的提取.因为有限训练样本包含的信息有限,所以首先在DeeplabV3+网络架构基础上,增加两路低层特征的来...     

基于特征金字塔模型的高分辨率遥感图像船舶目标检测

以舰船为研究对象,研究高分辨遥感图像的多尺度多目标检测中的关键技术,主要解决多尺度多目标识别和细粒度分类准确率低等问题.在目标定位方面,利用特征金字塔深度网络定位多目标区域,创建一个在所有尺度上均具有语义信息的特征金字塔,有效解决多尺度多目标数据定位准确率低这一关键问题;在目标识别方面,利用共享CNN网络重建输入图像、优化多任务损失函数提取细粒度分类目标结构特征,提高细分目标识别准确率.与GoogLeNet、Faster R-CNN和Yolo三种目标检测算法对比实验表明,利用特征金字塔和重建输入图像可有效检测多目标多尺度的细粒度船舶对象,漏检率为1.5%,细粒度分类识别平均准确率为92.67%.     

基于可变形部件模型的遥感影像船只检测方法

提出了一种基于混合可变形部件模型的船只检测方法.该方法采用基于梯度方向直方图(HOG)特征的可变形部件模型(DPM)来描述船只,在HOG特征金字塔空间通过滑窗方式检测目标.基于HOG特征的DPM不具有方向不变性,因此根据船只目标特点,分别从模型训练阶段和目标检测阶段进行改进.在模型训练阶段,为了减少模板数量,将所有船只样本旋转到相同方向进行参数学习;在目标检测阶段,将兴趣区旋转至特定方向后进行模板匹配,实现遥感影像上任意方向的船只检测.利用该方法在高分二号光学遥感影像上进行船只检测,实验结果表明此方法可以有效检测船只.     

基于RDB-YOLOv5的遥感图像车辆检测

为了解决遥感图像中目标密集、目标小车辆检测难的问题,提出基于YOLOv5的改进模型RDB-YOLOv5,并将其首次应用于遥感图像车辆检测领域。首先,针对遥感图像车辆方向任意的问题,对现有基于旋转边界框(rotated bounding box)的目标检测方法环形平滑标签(circular smooth label, CSL)进行改进;其次,针对遥感图像中背景信息复杂,车辆尺寸小导致检测精度降低的问题,提出基于注意力的多尺度目标检测方法,在骨干网络中添加双注意力机制(dual attention mechanism)将局部特征与全局特征相结合,并用空洞卷积进行改进;再借鉴双向特征融合网络(BiFPN)的思想,加入新的浅层特征和深层特征信息传递路径,更好融合浅层中车辆的位置信息,并设计新的检测头,提高网络对小目标车辆的检测能力。研究结果表明,改进的RDB-YOLOv5相比YOLOv5的均值平均精度(mAP)增长2.7%,特别是小型车辆检测提高了3.5%,相较于传统模型RCNN等mAP整体平均提高了10%。RDB-YOLOv5能够在通用数据库上取得较高的检测精度,同时在遥感图像的复杂场景中能...     

基于残差网络和改进特征金字塔的油田作业现场目标检测算法

针对单点多盒检测器(single shot multibox detector,SSD)对小目标识别率低的问题,提出一种基于残差网络和改进特征金字塔(feature pyramid networks,FPN)的RP-SSD(residual and pyramid SSD)算法,并将其应用于油田安防领域。为了得到小物体更多的信息,首先在特征金字塔中增加上采样模块,并在上采样模块之后添加预测模块,之后采用空洞卷积增大Conv4_3的感受野。RP-SSD网络变深,针对RP-SSD在反向传播过程中存在梯度爆炸或梯度消失的问题,采用跳层连接的方式改进基础网络。RP-SSD在PASCAL VOC测试的准确率(meanaverage precision,mAP)为78.9%,比SSD提高了1.7%,其中对于目标较小的bottle类提高了8.9%。实验结果表明,RP-SSD对小目标检测的性能提高显著,同时RP-SSD在GTX 1080Ti上测试的速度为32帧/s,可见RP-SSD可以达到实时处理的要求。     

鲁棒的复制-缩放-粘贴篡改检测方法

为了能够检测图像的复制-缩放-粘贴(CSM)篡改操作,提出了一种基于金字塔模型的CSM图像篡改检测方法.首先,将一幅测试图像缩放成不同尺度的降采样子图像,采用非均匀采样选择子图像,并建立金字塔篡改伪造检测模型;然后,对模型中每一层子图像进行非重叠分块,提取该模型所有图像子块的Zernike矩特征;最后,模型中每一层的所有块特征分别与底层特征建立KD树,以便于搜索图像块的所有近似匹配对,并从匹配对中寻找CSM篡改操作的伪造痕迹平移向量,以便于确定篡改区域.实验结果表明,与现有的图像篡改检测方法相比,所提方法获得了更好的检测结果,且篡改图像检测的查准率和查全率均超过93%.     

用于肺结节检测和分类的两阶段深度学习方法

针对肺部CT数据具有空间信息的特点, 提出一种基于深度学习的两阶段方法, 即使用两个3D卷积网络有效学习结节特征, 对CT图像中的肺结节进行检测和分类. 该方法的检测器部分采用基于U Net的编码器 解码器结构的3D语义分割模型, 以预测结节的位置、 大小和语义掩码; 分类器部分采用3D双路径网络, 用于特征的汇总和收缩, 并给出分类结果. 为充分利用原始数据中的特征信息, 将检测器的结果应用于对原始数据进行采样和掩码操作, 并通过空间金字塔池化层获得一致的输入尺度. 在公开数据集上的实验结果表明, 该深度学习方法对CT图像肺结节的检测和分类具有良好的性能.     

面向小目标检测结合特征金字塔网络的SSD改进模型

针对SSD卷积神经网络模型对小目标检测精度不高的问题,提出了一种基于特征金字塔网络的SSD改进模型.特征金字塔网络可以将深层的携带有更抽象、更丰富的语义信息的卷积特征图与浅层的分辨率更高、更细节的卷积特征图进行融合.检测的过程是将原始SSD网络得到的多层特征图,经改进设计的横向连接层、上采样层、融合层和预测层处理后,再通过非极大值抑制得到最终的检测结果.采用PASCAL VOC 2007和2012(train+val)作为训练集,PASCAL VOC 2007(test)测试集的m AP达到了75. 8%,相比原SSD模型提高了1. 5%.其中,在盆栽植物类密集小目标检测上有9. 9%的提升.     

基于Faster-RCNN的遥感图像飞机检测算法

CCCV2017发布遥感图像飞机数据集,用于评测飞机检测算法.针对该遥感图像数据集中的飞机朝向不确定、图像覆盖范围广、图像背景复杂度高,导致飞机检测难度大、检测算法准确率和算法泛化能力低等问题,提出了基于Faster-RCNN的飞机检测改进算法.首先,通过对图像采用翻转以及角度旋转等方式对数据集进行合理的扩增;然后,在扩增后的数据集上,使用深度残差网络对图像进行特征提取,针对数据集中飞机目标的长宽比特点优化区域建议网络;同时,为了防止训练集中正负样本不均衡,采用在线困难样本挖掘方法对数据进行训练.在CCCV2017数据集上评估表明,改进后的Faster-RCNN算法极大提高了初始的Faster-RCNN算法性能,在测试集上m AP达到了89.93%.在NWPUVHR-10、NWPU-RESISC45、UCAS-AOD遥感图像飞机数据集测试表明,该改进模型同样具有良好的性能,从而验证了该模型具有良好的鲁棒性和泛化能力.     

一种用于航拍图像的目标检测算法

提出了一种用于航拍图像的目标检测算法DSB-YOLO(depthwise separable convolutional backbone and YOLO)。在YOLOv5s的基础上,首先从主干网提取特征图感受野的角度出发,通过改变卷积核的间隔采样,降低特征图的感受野以便更好地提取小目标的信息;其次,改进了网络Neck部分的特征金字塔模型(feature pyramid network, FPN)和路径聚合网络(path aggregation network, PAN)的特征融合路径,从而使网络浅层采样的特征图中大量位置信息能够与网络深层提取的特征图较好地结合在一起,有效地提高了小目标的准确检出率;接着将C3Transformer模块加入到主干网络中,用来整合全图信息;然后,对网络进行了轻量化处理,把网络主干的部分卷积改为深度可分离卷积并集成了SE注意力机制,其目的是聚焦并选择对目标检测任务有用的信息,从而提升了模型的检测效率。利用VisDrone数据集进行的对比实验结果表明,在输入图像分辨率为1 280×1 280像素时,本文提出的DSB-YOLO算法测试平均精度指标mAP50、...     

基于深度学习One-stage方法的焊缝缺陷智能识别研究

目前基于深度学习的卷积神经网络在对焊缝缺陷射线图像进行智能识别时,多采用基于候选区域的two-stage方法,检测速度难以满足实时性要求。针对该问题,提出基于深度卷积神经网络的one-stage焊缝缺陷识别定位算法,将整张图像输入网络,并直接在输出图像上标定目标缺陷位置及类别。通过采用特征金字塔、减小网络深度、引入跳跃连接卷积块和K-means算法等方法对YOLO网络进行改进,提高了网络对焊缝缺陷识别定位的准确率和速度。实验结果表明:该方法比two-stage识别定位算法和YOLO原网络在检测速度和检测精度方面都有所提升,单个图像的平均识别准确率为94.9%,召回率为94.1%,处理时间为19.58 ms,具备焊缝缺陷在线实时识别的工程应用价值。     

基于改进RFBNet算法的遥感图像目标检测

针对遥感图像中的小目标存在信息少、易受背景干扰、特征表达较弱等缺陷, 导致目前通用目标检测算法在对这类小目标进行检测时效果不理想的问题, 为提高对遥感图像中小目标的检测能力, 提出一种基于RFBNet的改进算法. 该算法以RFBNet为框架, 首先利用自校正卷积取代特征提取网络中的常规卷积, 以扩展感受野丰富输出, 进而强化对弱特征的提取能力; 然后设计多尺度特征融合模块, 丰富浅层特征图的抽象信息; 最后设计稠密预测模块, 提前在较浅层整合上下文信息, 使最后阶段的每层输出都含有丰富且联系紧密的多尺度特征信息. 将该算法在数据集UCAS_AOD和NWPU VHR-10上进行实验, 平均检测精度分别达83.4%和94.8%. 实验结果表明, 该算法有效提高了遥感图像中目标检测的精度, 且针对遥感图像中的小尺度目标检测问题改善明显.     

水面图像目标检测的强语义特征提取结构

针对船舶航行场景多样、船载视觉传感器获取的实海域水面图像信息复杂、难以提取目标的有效特征等问题,提出了一种用于水面图像目标检测的强语义特征提取结构.首先,在骨干网络中使用可变卷积,使卷积采样点具有平移量,适应目标的几何变换,拥有自适应感受野;然后,在特征金字塔中使用基于语义信息的特征重组,通过全局语义信息自适应聚合特定目标信息,输出强语义特征图,提高后续目标检测精度.实海域水面图像目标检测试验表明:所提出的特征提取结构在提高目标检测任务的精度上优势明显,提升幅度约为10%,并且未大幅增加目标检测算法的推理时间,能满足工程应用的要求.     

基于深层次特征增强网络的SAR图像舰船检测

针对合成孔径雷达图像中舰船目标检测困难的问题,提出了一种基于深层次特征增强网络的多尺度目标检测框架.利用Darknet53提取原始图像特征,自上而下建立四尺度特征金字塔;特别设计基于注意力机制的特征融合结构,自下而上衔接相邻特征层,构建增强型特征金字塔;利用候选区域及其周边上下文信息为检测器计算分类置信度和目标分数提供更高质量的判定依据.所提算法在SSDD公开数据集和SAR-Ship自建数据集上的平均检测精度分别为94.43%和91.92%.实验结果表明,该算法设定合理且检测性能优越.      

面向遥感图像的小样本目标检测改进算法研究

针对传统的遥感图像目标检测中面临的小样本以及目标样本分布不均衡等问题, 提出了一种基于改进的卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)的遥感图像小样本目标检测算法. 首先, 该算法利用 $K$ 近邻($K$-nearest neighbor, kNN)回归分别对每个点和卷积层提取特征构建局部邻域; 同时, 通过最大池化聚合所有局部特征进行全局特征表示; 最后, 采用全连接层与缩放指数型线性单元(scaled expected linear unit, SELU)激活函数计算各类别对应的概率并分类. 实验结果表明, 该算法能够更有效地融合局部特征, 提高了遥感图像小样本目标识别与检测的精度, 同时保持信息的非局部扩散.     

基于改进SURF的遥感图像目标识别

针对目前遥感图像背景复杂信息量大,导致目标识别过程中特征检测准确率低,特征匹配识别时间长等问题,提出一种基于改进SURF(speeded-up robust features)算法的目标识别方法.该方法采用Grab Cut算法对目标模板进行分割,通过高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)进行初始化以达到能量最小化分割,并通过快速Hessian矩阵进行特征检测,采用欧式距离完成匹配识别.实验结果表明:使用改进算法进行遥感图像目标识别,能有效去除冗余特征点,提高算法的识别精度和运算速度.