安检图像小目标违禁品特征提取模块构建与应用

针对物流包裹安检图像中小目标违禁品易漏检问题,通过在感受野模块的多分支并行网络上引入卷积注意力模块,构建一种适用于小目标违禁品检测的特征提取模块。在此基础上,将构建的特征提取模块融入YOLOv5模型的主干部分,使得模型在违禁品检测的过程中聚焦于图像的重要特征。为了充分发挥所构建模块对于小目标物体的特征提取能力,采用空间深度转换模块替代原模型中的下采样模块,使得YOLOv5模型在特征提取的过程中能够尽可能地保留小目标物体的特征信息,提高对小目标违禁品的检测效果。     

基于并行附加特征提取网络的SSD地面小目标检测模型

针对SSD原始附加特征提取网络（Original Additional Feature Extraction Network,OAFEN）中stride操作造成图像小目标信息丢失和串联结构产生的多尺度特征之间冗余度较大的问题,提出了一种计算量小、感受野大的深度可分离空洞卷积（Depthwise Separable Dilated Convolution,DSDC）,并利用DSDC设计了一个包含三个独立子网络的并行附加特征提取网络（Parallel Additional Feature Extraction Network,PAFEN）.PAFEN上路用两个DSDC提取尺寸为19*19和3*3的特征图;中路用一个DSDC提取尺寸为10*10的特征图;下路用两个DSDC提取尺寸为5*5和1*1的特征图.实验结果表明,在SSD框架内,PAFEN在mAP和检测时间等方面均优于OAFEN,适用于地面小目标的检测任务.     

融合视觉机制和多尺度特征的小目标检测算法

针对SSD(Single Shot MultiBox Detector)目标检测算法对小目标检测能力不足的问题,提出一种引入视觉机制和多尺度语义信息融合的VFF-SSD(Vision Feature Fusion SSD)改进算法。为了增大浅层网络的感受野提高特征提取能力,首先在SSD浅层特征层中加入视觉机制,然后利用改进PANet(Path Aggregation Network)多尺度特征融合网络与深层特征增强网络得到新的特征层,旨在增强浅层网络的语义信息并加强深层特征的特征表达能力,最后应用注意力机制模块提高对重要信息的学习能力。实验结果表明,在PASCAL VOC2007测试集检测的mAP(Mean Average Precision)值达到81.1%,对数据集中小目标的mAP值较原SSD提高了6.6%。     

基于改进SSD的X光图像管制刀具检测与识别

以安检X光图像管制刀具自动检测识别系统为研究对象,针对原始SSD(Single Shot MultiBox Detector)算法对浅层特征图表征能力不强,在训练阶段小目标特征逐渐消失,检测精度与实时性不佳,存在对安检危险品中管制刀具等小目标漏检误检等问题,从两个方面对原始SSD进行改进:一方面,用抗退化性能更强的ResNet34网络替换SSD中的基础网络VGG16,构建SSD-ResNet34网络模型,对基础网络后三层作卷积并进行轻量级网络融合,形成新的低层特征图;将网络部分扩展层作反卷积,形成新的高层特征图。另一方面,采用跳跃连接的方式将高层特征图和低层特征图进行多尺度特征融合。经实验分析,改进后的算法对X光图像管制刀具等小目标的检测精度和速度均有明显提升,且算法鲁棒性好,实时性良好。在VOC2007+2012通用数据集上,改进SSD算法的检测精度比SSD算法高1.7%,达到了80.5%。     

引入自上向下特征融合的小目标检测算法

针对原始SSD(Single Shot Multibox Detector)算法未充分利用各特征层之间关系导致浅层特征层缺乏小目标语义信息的问题,为了提高对小目标的检测能力,提出了一种结合PANet多尺度特征融合网络和自上向下特征融合路径的TTB-SSD(Top to Bottom SSD)改进算法。首先,使用PANet多尺度特征融合网络对特征进行反复提取,从而获得丰富的多尺度语义信息;然后,使用一种深层特征融合模块将浅层特征层的空间信息传递到深层特征层,进而更准确地对小目标进行定位;最后,为了增强浅层特征层的语义信息,构造了自上向下的特征融合路径,从而强化浅层对小目标检测的准确率。实验结果表明,在PASCAL VOC2007测试集检测的mAP(Mean Average Precision)值达到80.5%,对目标的mAP较原始SSD提高了5.7%,证明了该算法对小目标检测的有效性。     

面向显著性目标检测的SSD改进模型

传统显著性目标检测方法常假设只有单个显著性目标,其效果依赖显著性阈值的选取,并不符合实际应用需求。近来利用目标检测方法得到显著性目标检测框成为一种新的解决思路。SSD模型可同时精确检测多个不同尺度的目标对象,但小尺寸目标检测精度不佳。为此,该文引入去卷积模块与注意力残差模块,构建了面向多显著性目标检测的DAR-SSD模型。实验结果表明,DAR-SSD检测精度显著高于SOD模型;相比原始SSD模型,在小尺度和多显著性目标情形下性能提升明显;相比MDF和DCL等深度学习框架下的方法,也体现了复杂背景情形下的良好检测性能。     

一种基于SAM-MSFF网络的低照度目标检测方法

由于低照度图像具有对比度低、细节丢失严重、噪声大等缺点,现有的目标检测算法对低照度图像的检测效果不理想.为此,本文提出一种结合空间感知注意力机制和多尺度特征融合（Spatial-aware Attention Mechanism and Multi-Scale Feature Fusion,SAM-MSFF）的低照度目标检测方法 .该方法首先通过多尺度交互内存金字塔融合多尺度特征,增强低照度图像特征中的有效信息,并设置内存向量存储样本的特征,捕获样本之间的潜在关联性;然后,引入空间感知注意力机制获取特征在空间域的长距离上下文信息和局部信息,从而增强低照度图像中的目标特征,抑制背景信息和噪声的干扰;最后,利用多感受野增强模块扩张特征的感受野,对具有不同感受野的特征进行分组重加权计算,使检测网络根据输入的多尺度信息自适应地调整感受野的大小.在ExDark数据集上进行实验,本文方法的平均精度（mean Average Precision,mAP）达到77.04%,比现有的主流目标检测方法提高2.6%～14.34%.     

融合SPP与FPN的光学遥感图像飞机目标检测

针对光学遥感图像飞机目标背景复杂、检测精度与检测速度不平衡、易漏检等问题,提出一种融合不同网络模块的SPSSD模型。首先,采用Resnet50替换SSD300算法中的特征提取网络,并加入可操控的空洞卷积模块,扩大特征感受野获取更多有利检测目标的特征信息;其次,加入FPN和SPP网络,得到浅层特征信息,并将感受野二次放大后的特征与深层特征信息进行融合;然后,送入ECANet网络中获取更加完整且更具有判断力的特征信息;最后,采用NWPU-RESISC45数据集3400张高分辨率飞机遥感图像输入至SPSSD模型中迭代训练,最终改进算法模型mAP值达到92.68%,较改进前的算法模型提升了5.18个百分点,检测速度达到25.1帧/s。实验结果表明,该方法可以有效兼顾飞机目标的检测精度与检测速度,一定程度上降低了目标漏检率。     

使用Lp归一化权重的红外目标检测网络压缩

针对红外图像相比于RGB图像纹理较少的特性,提出一种使用Lp归一化权重的红外目标检测网络压缩方法,旨在改进基于卷积神经网络的目标检测方法对红外图像场景的适应性,在压缩网络规模的同时提升其泛化能力。首先阐述了Lp归一化权重的稀疏性可以通过调节p进行精确控制这一现象。基于该现象,提出了一种目标检测网络稀疏化训练方法。该方法分别使用Lp球面梯度下降与经典梯度下降训练主干网络和检测器,以平衡网络规模与拟合精度。仿真红外数据集测试结果表明,其在网络规模和目标检测精度方面均优于稠密模型:在网络规模上,稀疏化方法将Faster R-CNN、(Single Shot multibox Detector,SSD)与YOLOv3的有效参数分别减少了52%、78%和66%;在检测精度上,稀疏化方法将Faster R-CNN、SSD和YOLOv3的(mean Average Precision, mAP)分别提高了0.1%、0.3%和0.2%,验证了所提出方法的有效性。     

基于空间-通道注意力的改进SSD目标检测算法

目标检测的任务是精确识别,有效定位出图像中目标物体,且预定义其类别.针对主流目标检测(single shot multibox detector,SSD)算法存在小目标检测准确度不高,检测效率较低等问题,提出一种基于空间-通道注意力机制的SSD目标检测算法(spatial and channel single shot multi-box detector,SC_SSD).通过在SSD深层网络引入空间-通道注意力机制增强高层特征图语义信息,提高算法获取目标物体的细节与位置信息的能力,从而降低漏检率及误检率,并提高小目标物体检测的准确度.此外,利用MobileNetV2中的深度可分离卷积对SSD主干网络(visual geom-etry group network,VGG-16)进行剪枝处理,降低参数量,从而减少训练与检测的时间.在PASCAL VOC 2007数据集上进行实验,本文算法检测的精确度与速度分别为78.9％与59.4 Fps,比SSD算法提升了 3.2％与26.7 Fps,满足实时性需求.算法也优于相比较的其他算法,是一种有效可行的目标检测算法.     

基于SSD卷积网络的航拍图像目标检测方法

基于深度学习的目标检测算法是目前目标检测领域 最流行的算法,但是由于硬件条件的限制,算法输入图像的尺寸受到限制。对于大尺寸的航 拍图像,通常先采用滑窗法提取区域,再对提取的 区域进行检测,极大地降低了算法的检测速度。针对这一问题,本文根据航拍图像中人造物 体含有 大量边缘的特点,提出了一种基于深度学习的梯度聚类目标检测算 法,并阐述了其模型结构与工作原理,然后通过151张航拍图像数据 集测试,对比评估了梯度聚类 SSD方法与滑窗SSD方法在航拍图像检测上的检测精度和检测速度。结果表明:梯度聚类SSD 方 法的FPS(Frames Per Second)为0.499,SPF(Seconds Per Frame )为2.00,mAP(mean Average Precision) 为46.93,相比滑窗SSD方法,在损失11.72%的 检测精度的条件下,FPS提高了64.69%(SPF提高了40.40%),验证了所提出算法的有效性。     

采用深度可分离卷积和改进特征融合的MSSD

单步多框检测器(Single Shot Multibox Detector,SSD)是一种优秀的目标检测模型,但是其对额外层的处理方式还需要进一步提升。因此,利用深度可分离卷积的思想设计新的深度可分离卷积模块改进模型中的额外层,采用紧邻特征图融合方法加强特征复用,综合设计了改进的目标检测模型(Modified SSD,MSSD)。该模型在VOC 2007和VOC 2012训练集上进行训练后,在VOC 2007测试集上进行测试。当输入尺寸为300×300时,它的平均精度均值(mean Average Precision,mAP)可达79.1%,相比原来的77.2%提高了1.9%,且检测速度可达55 f/s。同SSD的各类变体对比,MSSD的性能具有一定的优势,在速度和精度上取得了较好的平衡性。     

基于空间联合的红外舰船目标数据增强方法

针对红外舰船目标图像数据少、获取难度高等问题,结合图像的几何变化以及金字塔生成对抗网络的特征拟合,提出一种几何空间与特征空间联合的红外舰船目标图像数据增强方法。首先,利用基于几何空间的几何变换、混合图像及随机擦除等图像变换方法对红外舰船目标图像进行增强;然后,根据红外舰船图像特点,改进金字塔生成对抗网络（SinGAN）,在生成器引入In-SE通道间注意力机制模块,增强小感受野特征表达,使其更适合用于红外舰船目标;最后,在数据集层面联合基于几何空间的几何数据变换和基于特征空间的生成对抗网络两种方法,完成对原始数据集的数据增强。结果表明:以YOLOv3、SSD、R-FCN和Faster R-CNN目标检测算法为基准模型,开展红外舰船图像数据增强仿真实验,采用增强数据训练的网络模型的舰船目标检测平均精度（mAP）均提高了10%左右,验证了所提方法在小样本红外舰船图像数据增强方面的可行性,为提高红外舰船目标检测算法提供了数据基础。     

基于注意力机制的单发多框检测器算法

单发多框检测器SSD是一种在简单、快速和准确性之间有着较好平衡的目标检测器算法。SSD网络结构中检测层单一的利用方式使得特征信息利用不充分,将导致小目标检测不够鲁棒。该文提出一种基于注意力机制的单发多框检测器算法ASSD。ASSD算法首先利用提出的双向特征融合模块进行特征信息融合以获取包含丰富细节和语义信息的特征层,然后利用提出的联合注意力单元进一步挖掘重点特征信息进而指导模型优化。最后,公共数据集上进行的一系列相关实验表明ASSD算法有效提高了传统SSD算法的检测精度,尤其适用于小目标检测。     

重参数化大核卷积的光学黑色素瘤图像检测算法

针对皮肤镜采集的光学黑色素瘤图像,由于其背景信息复杂,干扰信息过多,导致检测精度较低,容易出现误检、漏检等问题,提出一种重参数化大核卷积的光学黑色素瘤图像检测算法。首先,在主干部分设计一种融合大核卷积与C3的新模块C3＿RepLK,以增大模型的感受野,提取更多的有效信息。其次,引入感受野模块RFB,融合不同尺度的特征信息,减少错检。颈部网络中采用混合密集稀疏卷积GSConv和轻量化上采样算子CARAFE,使得网络能够捕捉到丰富的上下文信息,抑制漏检。最后,在算法中融入二阶通道注意力模块SOCA,加强特征之间的关联性,关注更有用的特征。实验表明,所提检测算法较原YOLOv5算法,所有类别平均精度从85.0%提升至89.4%,证明所提出的算法对于检测黑色素瘤的有效性。     

基于标志自动编码的多视组合相机隐式约束标定方法

为了提高大视场靶标场标志点自动编码的容量和效率,设计自编码标志和普通标志,建立以自编码标志作为编码基准、以普通标志点作为控制点靶标的室内靶标标定场。基于"同名点同编号"的原则,提出自编码标志和普通标志点的自动编码方法。该方法能自动实现同名影像标志点与同名物方控制点标志的自动编码映射,避免人工交互设置影像标志点编号,提高了标定的效率。推导出含有隐式约束条件的多视组合相机标定的间接平差模型的一般形式,并用其标定一种由网络摄像头组成的多视相机。实验结果表明:该方法具有标志点编码容量大(可达65535个)、解码效率高、能自动解码的优点;该标定方法的反投影像点平面方均根误差(RMS)小于0.20 pixel且相机之间的相对定向元素波动较小,能够有效地提高多视相机标定的稳健性和精度;该方法可方便地扩展到其他同类多视相机或者全景相机的标定应用中。