金字塔频率特征融合目标检测网络

针对深度学习网络在特征提取过程中运用上采样操作而致使细节纹理等高频特征缺失的问题,提出一种金字塔频率特征融合目标检测网络.网络由3个深度学习金字塔网络构成,输入图像经初级金字塔提取深度特征后,分别通过高频、低频增强金字塔形成不同的频率特征,利用特征融合来凸显深度学习网络在信息逐层传递过程中对细节信息的保护能力,提高目标检测能力.通过在分组角点检测网络(CornerNet)算法框架基础上仿真测试,该算法对于目标模糊、目标重叠以及目标与背景反差小的情况,检测效果提升明显.在COCO数据集上的检测结果与CornerNet算法相比,平均精确率(average precision,AP)提高1%以上,尤其对行人、车辆等目标检测性能均有提高,适用于无人驾驶系统与智能机器人等应用场景.     

基于环境上下文和语义特征融合的小目标检测算法

针对现阶段目标检测领域中小目标由于特征信息匮乏而难以检测的问题,提出了一种基于SSD(Single Shot multibox Detector)算法的改进小目标检测算法（CS-SSD）。首先,以特征金字塔中不同大小的感受野表达出的不同特征信息为基础,在SSD算法的主干框架上增加了环境上下文特征融合模块以及自顶向下的语义特征融合模块,为小目标提供环境上下文和语义特征信息;然后,在SSD算法的检测层上增加基于残差结构的检测头,从而充分利用融合后的特征以提高检测精度;最后,使用一种受人类学习方式启发的分阶段网络训练算法来缓解小目标与中大型目标在网络训练中损失不平衡问题。在VOC07+12数据集上进行实验,CS-SSD算法的平均检测精度（mAP）达到了82.00%,相较于SSD算法提升了2.08个百分点;同时小目标平均检测精度相较于SSD算法提升了7.87个百分点。实验结果表明,CS-SSD算法能充分融合网络中的环境上下文和语义特征信息以达到提高小目标检测精度的效果。     

基于上下文信息和多尺度融合重要性感知的特征金字塔网络算法

针对目标检测中分类和定位子任务分别需要大感受野和高分辨率,难以在这两个相互矛盾的需求间取得平衡的问题,提出一种用于目标检测的基于注意力机制的特征金字塔网络算法。该算法能整合多个不同感受野来获取更丰富的语义信息,以一种更关注不同特征图重要性的方式融合多尺度特征图,并在注意力机制引导下进一步精练复杂融合后的特征图。首先,通过多尺度的空洞卷积获取多尺度感受野,在保留分辨率的同时增强语义信息;其次,通过多级特征融合（MLF）方式将多个不同尺度的特征图通过上采样或池化操作变为相同分辨率后融合;最后,利用注意力引导的特征精练模块（AFRM）对融合后的特征图作精练处理,丰富语义信息并消除融合带来的混叠效应。将所提特征金字塔替换Faster R-CNN中的特征金字塔网络（FPN）后在MS COCO 2017数据集上进行实验,结果表明当骨干网络为深度50和101的残差网络（ResNet）时,平均精度（AP）分别达到了39.2%和41.0%,与使用原FPN的Faster R-CNN相比,分别提高了1.4和1.0个百分点。可见,所提特征金字塔网络算法能替代原FPN,更好地应用在目标检测场景中。     

改进YOLOv5s的遥感图像目标检测

针对遥感图像中感兴趣目标特征不明显、背景信息复杂、小目标居多导致的目标检测精度较低的问题,本文提出了一种改进YOLOv5s的遥感图像目标检测算法（Swin-YOLOv5s）。首先,在骨干特征提取网络的卷积块中加入轻量级通道注意力结构,抑制无关信息的干扰;其次,在多尺度特征融合的基础上进行跨尺度连接和上下文信息加权操作来加强待检测目标的特征提取,将融合后的特征图组成新的特征金字塔;最后,在特征融合的过程中引入Swin Transformer网络结构和坐标注意力机制,进一步增强小目标的语义信息和全局感知能力。将本文提出的算法在DOTA数据集和RSOD数据集上进行消融实验,结果表明,本文提出的算法能够明显提高遥感图像目标检测的平均准确率。     

基于优化SSD的低空无人机检测方法

针对浅层特征缺乏语义信息和小目标特征不显著的问题,提出了一种基于多尺度特征融合和注意力的低空无人机（unmanned aerial vehicle,UAV）检测方法。首先提出一种多尺度特征融合模块,将不同尺度的特征图进行有效融合,使浅层特征图的细节纹理信息和深层特征图的语义信息得到充分的利用,改善浅层特征语义信息不足的问题。然后在网络特征图输出处引入一种不降维局部跨信道交互策略和核大小自适应选择的通道注意力机制,以极其轻量级的方式获取跨通道的交互信息。为使先验框和有效感受野匹配,优化默认框设置方法,更好地检测小目标。使用自制无人机数据集进行验证,结果表明改进后算法平均准确率为84.07%,比原始SSD（single shot multibox detector）算法提高了7.81个百分点,检测速度达到31.3?frame/s。     

融合改进FPN与关联网络的Faster R-CNN目标检测

在无人机场景下,目标检测存在样本数量不足、成像视角不同的问题,导致检测精度低。提出一种结合改进特征金字塔网络（FPN）与关联网络的Faster R-CNN目标检测算法。通过在传统FPN结构中以自下而上的特征融合方式提取特征图的语义信息和位置信息,最大程度地保留特征图的多尺度信息。同时利用候选区域之间的形状特征和位置特征构造区域之间的关联特征,并与深度特征相融合进行分类回归,从而充分提取特征图的整体信息,实现目标检测。在PASCAL VOC 2007和NWPU VHR-10数据集上的实验结果表明,相比FPN+Faster R-CNN算法,该算法的交并比和平均检测精度分别提高了10和2.7个百分点,具有较优的目标检测性能。     

基于特征融合级联网络的交通标识牌检测算法

准确检测交通标识牌对提高驾驶的安全性具有十分重要的作用,随着深度学习的不断发展完善,基于深度学习的检测算法也应运而生,但这些方法存在检测小目标精度低的问题。针对这一问题,提出一种基于特征融合级联网络的标识牌检测算法。该算法在Faster R-CNN框架的基础上增加了特征融合模块,将网络中提取的浅层特征信息与深层特征信息相融合,这样就能够同时利用深层特征图中语义信息和浅层特征图中小目标的特征信息来检测标识牌。在特征融合网络后级联一个网络来解决特征融合网络误分类。在Tsinghua-Tencent 100k交通标识数据集上进行实验,结果表明该算法对标识牌的检测的平均检测率有明显提升。     

基于改进SSD算法的遥感图像目标检测

在遥感图像目标检测领域,多数目标检测算法针对小目标检测时效果不佳,为此,提出一种多尺度特征融合的遥感图像目标检测算法。利用SSD算法的基础网络进行特征提取,形成特征图金字塔。设计特征图融合模块,融合浅层特征图的位置信息和深层特征图的语义信息,从而保留丰富的上下文信息。设计冗余信息去除模块,通过卷积操作进一步提取特征图中的特征,并对特征信息进行筛选,以减少特征图融合时带来的混叠效应。在遥感图像数据集NWPU VHR-10上的实验结果表明,该算法的平均检测精度高达93.9%,其针对遥感图像小目标的检测性能优于Faster R-CNN和SSD等算法。     

基于功能保持的特征金字塔目标检测网络

针对特征金字塔网络在多尺度与小目标检测上的问题,提出基于功能保持的特征金字塔目标检测网络.首先在主网络中选择特征图构建特征金字塔,针对不同尺度的特征图,通过功能保持融合模块自上而下地进行低损失的特征融合.功能保持融合模块有效保留高层的强语义信息,增强底层特征图对小目标的表示能力.再利用网络两个阶段的特征描述目标,提升检测精度.最后,充分利用上下文信息进一步增强对多尺度目标的判别能力.在PASCAL VOC公共数据集上的实验表明,文中网络检测效果较优.同时,通过检测效果图可看出,文中网络在目标遮挡、模糊等情况下的检测效果也较优.     

基于反卷积和特征融合的SSD小目标检测算法

由于小目标的低分辨率和噪声等影响,大多数目标检测算法不能有效利用特征图中小目标的边缘信息和语义信息,导致其特征与背景难以区分,检测效果差。为解决SSD(single shot multibox detector)模型中小目标特征信息不足的缺陷,提出反卷积和特征融合的方法。先采用反卷积作用于浅层特征层,增大特征图分辨率,然后将SSD模型中卷积层conv11_2的特征图上采样,拼接得到新的特征层,最后将新的特征层与SSD模型中固有的4个尺度的特征层进行融合。通过将改进后的方法与VOC2007数据集和KITTI车辆检测数据集上的SSD和DSSD方法进行比较,结果表明:该方法降低了小目标的漏检率,并提升整体目标的平均检测准确率。     

双向特征融合与注意力机制结合的目标检测

目标检测使用特征金字塔检测不同尺度的物体时,忽略了高层信息和低层信息之间的关系,导致检测效果差;此外,针对某些尺度的目标,检测中容易出现漏检。本文提出双向特征融合与注意力机制结合的方法进行目标检测。首先,对SSD(single shot multibox detector)模型深层特征层与浅层特征层进行特征融合,然后将得到的特征与深层特征层进行融合。其次,在双向融合中加入了通道注意力机制,增强了语义信息。最后,提出了一种改进的正负样本判定策略,降低目标的漏检率。将本文提出的算法与当前主流算法在VOC数据集上进行了比较,结果表明,本文提出的算法在对目标进行检测时,目标平均准确率有较大提高。     

自适应上下文特征的多尺度目标检测算法

识别多尺度目标是检测任务中的一项挑战,针对检测中的多尺度问题,提出自适应上下文特征的多尺度目标检测算法。针对不同尺度的目标需要不同大小感受野特征进行识别的问题,构建了一种多感受野特征提取网络,通过多分支并行空洞卷积,从高层语义特征中挖掘标签中的上下文信息;针对不同尺度目标的语义特征出现在不同分辨率特征图中的问题,基于改进的通道注意力机制,提出自适应的特征融合网络,通过学习不同分辨率特征图之间的相关性,在全局语义特征中融合局部位置特征;利用不同尺度的特征图识别不同尺度的物体。在PASCAL VOC数据集上对本文算法进行验证,本文方法的检测精度达到了85.74%,相较于Faster R-CNN检测精度提升约8.7%,相较于基线检测算法YOLOv3+提升约2.06%。     

面向小目标检测的并行高分辨率网络设计

当前目标检测算法对小目标检测存在特征信息易丢失的问题,利用网络处理高分辨率特征图数据可以缓解,但存在语义信息不足和计算负担大的缺点。为弥补这些缺点,提出一种有效处理高分辨率特征图、多深度子网并行连接的特征提取网络。构建输入图像金字塔,搭建多深度分支子网并行连接的结构,使用浅层网络处理图像金字塔中高分辨率特征图,深层网络处理低分辨率特征图,多分支同时运行并在中间位置进行两次特征融合,充分结合高分辨率特征信息和低分辨率语义信息;使用融合因子构建对小目标针对性强的多尺度特征融合结构,增强对小目标检测能力;使用注意力机制进一步提高特征提取能力。在公开数据集AI-TOD上进行实验表明,所设计的特征提取网络相较于其他常用特征提取网络对小目标的检测能力更强,在two-stage经典模型Faster-RCNN、one-stage经典模型SSD、YOLOv3以及anchor-free经典模型CenterNet上替换上原主干网络,检测平均精度mAP与原来相比分别提升了2.7、3.4、3.3、1.7个百分点,证明了所提网络结构的适用性和有效性。     

结合全局注意力机制的实时语义分割网络

针对轻量化网络结构从特征图提取有效语义信息不足,以及语义信息与空间细节信息融合模块设计不合理而导致分割精度降低的问题,本文提出一种结合全局注意力机制的实时语义分割网络(global attention mechanism with real time semantic segmentation network ,GaSeNet)。首先在双分支结构的语义分支中引入全局注意力机制,在通道与空间两个维度引导卷积神经网来关注与分割任务相关的语义类别,以提取更多有效语义信息;其次在空间细节分支设计混合空洞卷积块,在卷积核大小不变的情况下扩大感受野,以获取更多全局空间细节信息,弥补关键特征信息损失。然后重新设计特征融合模块,引入深度聚合金塔池化,将不同尺度的特征图深度融合,从而提高网络的语义分割性能。最后将所提出的方法在CamVid数据集和Vaihingen数据集上进行实验,通过与最新的语义分割方法对比分析可知,GaSeNet在分割精度上分别提高了4.29%、16.06%,实验结果验证了本文方法处理实时语义分割问题的有效性。     

双层残差语义分割网络及交通场景应用

针对图像语义分割过程中特征提取网络的深度问题以及下采样池化层降低特征图分辨率等问题,提出了一种基于双层残差网络特征提取的图像语义分割网络,称为DResnet。首先提出一种双层残差网络,对训练集各目标的细节进行特征提取,提高网络对部分细节目标的感知能力;其次在Layer1层开始跳跃特征融合,并持续以2倍反卷积方法进行上采样操作,融合底层特征与高层特征,降低部分细节信息丢失对分割精度的影响;最后使用网络分支训练法,先训练图像上各目标的大致轮廓特征,在此基础上再训练各目标的细节特征。结果表明:该网络的平均交并比较全卷积网络相比,在CamVid上由49.72%提升至59.44%,在Cityscapes上由44.35%提高到47.77%,该网络得到准确率更高、分割物体边缘更加完整的图像分割结果。     

基于跳跃连接金字塔模型的小目标检测

随着深度学习的发展,目标检测已经获得了较高的精度和效率。但是小目标的检测仍然是一个挑战。小目标检测准确率较低的重要原因是没有充分利用高层特征的语义信息和低层特征的细节信息之间的关系。针对上述问题,本文提出一种基于跳跃连接金字塔模型的小目标检测方法。与其他的目标检测方法不同,本文提出利用跳跃连接金字塔结构来融合多层高层语义特征信息和低层特征图的细节信息。而且为了更好地提取不同尺度物体对应的特征信息,在网络模型中采用不同大小的卷积核和不同步长的空洞卷积来提取全局特征信息。在PASCAL VOC和MS COCO数据集上进行了实验,验证了算法的有效性。