采用卷积核金字塔和空洞卷积的单阶段目标检测

目的 在基于深度学习的目标检测模型中,浅层特征图包含更多细节但缺乏语义信息,深层特征图则相反,为了利用不同深度特征图的优势,并在此基础上解决检测目标的多尺度问题,本文提出基于卷积核金字塔和空洞卷积的单阶段目标检测模型。方法 所提模型采用多种方式融合特征信息,先使用逐像素相加方式融合多层不同大小的特征图信息,然后在通道维度拼接不同阶段的特征图,形成具有丰富语义信息和细节信息的信息融合特征层作为模型的预测层。模型在锚框机制中引入卷积核金字塔结构,以解决检测目标的多尺度问题,采用空洞卷积减少大尺寸卷积核增加的参数量,合理地降低锚框数量。结果 实验结果表明,在PASCAL VOC2007测试数据集上,所提检测框架在300×300像素的输入上检测精度达到79.3% mAP（mean average precision）,比SSD（single shot multibox detector）高1.8%,比DSSD（deconvolutional single shot detector）高0.9%。在UCAS-AOD遥感数据测试集上,所提模型的检测精度分别比SSD和DSSD高2.8%和1.9%。在检测速度上,所提模型在Titan X GPU上达到21帧/s,速度超过DSSD。结论 本文模型提出在两个阶段融合特征信息并改进锚框机制,不仅具有较快的检测速度和较高的精度,而且较好地解决了小目标以及重叠目标难以被检出的问题。     

基于注意力机制的单阶段目标检测锚点框部件感知特征表达

针对现有单阶段目标检测算法锚点框特征表达不足影响检测精度的问题,提出了一种增强锚点框特征表达的算法,其包含注意力机制模块和部件感知模块.首先,注意力机制模块根据各个锚点框的不同属性自适应地提供不同的特征表达.然后,部件感知模块准确地提取各个锚点框内部的判别性部件特征以作为各个锚点框进行预测所需的特有特征.将所提设计与现有SSD算法结合并在多个公开的目标检测数据集上进行实验,结果表明,所提算法能够显著提高单阶段目标检测算法的精度并维持实时运行速度(14 ms);进一步地,在扩展实验上的结果表明,所提算法也能够改善生成的区域建议框的召回率及两阶段目标检测算法的精度.     

基于转置卷积操作改进的单阶段多边框目标检测方法

针对单阶段多边框目标检测（SSD）模型在以高交并比（IoU）评估平均检测精度（mAP）时出现的精度下降问题,提出一种使用转置卷积操作构建的循环特征聚合模型。该模型以SSD模型为基础,使用ResNet 101作为特征提取网络。首先,利用转置卷积操作扩大网络结构中深层特征图的尺寸,为浅层特征图引入对目标的高层抽象和上下文信息;其次,使用全连接卷积层减少浅层特征图在进行特征聚合时出现偏差的可能性;最后,将浅层特征图与表示了上下文信息的深层特征图拼接,并使用1×1卷积操作恢复通道数。特征聚合过程可以循环进行多次。实验结果表明,使用KITTI数据集,以交并比（IoU）为0.7评估平均检测精度,与原始SSD模型相比,循环特征聚合模型的检测精度提高了5.1个百分点;与已有的精度最高Faster R-CNN相比,检测精度提高了2个百分点。循环特征聚合模型能有效提升平均目标检测精度,生成高质量的边界框。     

CC-YOLOv5：改进的YOLOv5用于无人机航拍图像目标检测

由于无人机航拍图像的背景较为复杂,小尺寸目标较多,不同目标的尺度差异较大,且算法部署于资源有限的边缘设备上,难以同时兼顾检测的准确性和实时性。一方面,传统的单阶段检测算法可能会使特征图的融合不充分,造成目标特征信息的丢失,导致检测精度不高。另一方面,复杂度较高的两阶段检测算法在边缘设备上又难以满足实时性的要求。针对以上问题,基于YOLOv5框架提出了一种改进的CC-YOLOv5算法。首先,在Backbone部分集成CBAM模块,丰富网络获取的目标特征信息,降低网络的复杂度;其次,通过改进YOLOv5的FPN层,使其能够更好地进行特征融合,提升检测性能。最后,实验结果表明,在VisDrone2019数据集上,mAP达到了33.5%,比YOLOv5m提高了3.3个百分点;在边缘计算设备Nvidia Jetson Nano上,针对640×480图像的平均检测时间为0.095 s,满足了实时性要求。     

基于目标感知增强的无人机航拍目标检测

针对现有目标检测器在处理无人机航拍图像上存在的小目标检测精度不高的问题,提出一种具有目标感知特征增强的改进YOLOv4(yolo only look once)航拍检测算法。通过深度级联的方式构建瓶颈连接注意力模块,将其嵌入至YOLOv4主干网络,强化对基础特征的提取;为充分有效地利用目标上下文,对原始网络中特征金字塔输出的多尺度特征进行聚合与校准细化;对于小目标定位不够精确的问题,通过闭环反馈与融合策略重新设计检测头部,增强小目标位置信息的特征响应。该方法在VisDrone航拍数据集上的实验结果表明,检测精度相比YOLOv4提高了4.24%,其中小目标的精度提升了约2%。     

结合轻量化骨干与多尺度融合的单阶段检测器

目的 基于卷积神经网络的单阶段目标检测网络具有高实时性与高检测精度,但其通常存在两个问题：1)模型中存在大量冗余的卷积计算;2)多尺度特征融合结构导致额外的计算开销。这导致单阶段检测器需要大量的计算资源,难以在计算资源不足的设备上应用。针对上述问题,本文在YOLOv5(you only look once version 5)的结构基础上,提出一种轻量化单阶段目标检测网络架构,称为E-YOLO(efficient-YOLO)。方法 利用E-YOLO架构构建了E-YOLOm(efficient-YOLO medium)与E-YOLOs(efficient-YOLO small)两种不同大小的模型。首先,设计了多种更加高效的特征提取模块以减少冗余的卷积计算,对模型中开销较大的特征图通过下采样、特征提取、通道升降维与金字塔池化进行了轻量化设计。其次,为解决多尺度特征融合带来的冗余开销,提出了一种高效多尺度特征融合结构,使用多尺度特征加权融合方案减少通道降维开销,设计中层特征长跳连接缓解特征流失。结果 实验表明,E-YOLOm、E-YOLOs与YOLOv5m、YOLOv5s相比,参数量分别下降...     

多阶段遥感图像目标检测方法研究

目标检测在自然场景和遥感场景中的研究极具挑战。尽管许多先进的算法在自然场景下取得了优异的成果,但是遥感图像的复杂性、目标尺度的多样性及目标密集分布的特性,使得针对遥感图像目标检测的研究步伐缓慢。本文提出一个新颖的多类别目标检测模型,可以自动学习特征融合时的权重,并突出目标特征,实现在复杂的遥感图像中有效地检测小目标和密集分布的目标。模型在公开数据集DOTA和NWPU VHR-10上的实验结果表明检测效果超过了大多数经典算法。     

基于空洞卷积与特征增强的单阶段目标检测算法

基于卷积神经网络目标检测算法的浅层特征图包含丰富的细节信息,但缺乏语义信息,而深层特征图则相反.为充分利用浅层和深层特征图特征,解决多尺度目标检测问题,提出一种新的单阶段目标检测算法(AFE-SSD).以SSD算法为基础,分别对该算法中相邻的2个特征图进行特征融合,从而丰富浅层特征层的语义信息.通过对并行空洞卷积机制进...     

基于改进单次多框检测算法的机器人抓取系统

针对汽车零部件回收工厂在实际复杂工况下的零件检测效果不佳导致不能实现精准抓取从而影响生产效率的问题,提出了一种基于改进单次多框检测（SSD）算法的机器人抓取系统,可实现零件检测、分类、定位及抓取任务。首先,通过改进SSD模型检测目标零件,得到零件位置和类别信息;其次,通过Kinect相机标定与手眼标定将像素坐标系转换到机器人世界坐标系,实现零件在机器人空间坐标系下的定位;然后,通过机器人正逆运动学建模与轨迹规划,完成目标零件抓取任务;最后,对整个集成抓取系统进行了零件识别分类、定位到抓取验证实验。实验结果表明：复杂工况下,所提系统的零件抓取平均成功率达到95%,满足零件抓取的实际生产需求。     

基于改进单点多盒检测器的大坝缺陷目标检测方法

为提升大坝安全运维的效率,大坝缺陷目标检测模型有助于辅助巡检人员进行缺陷检测.大坝缺陷几何形状多变,而采用传统卷积方式进行特征提取的单点多盒检测器(SSD)模型无法适应缺陷的几何变换.针对上述问题,提出可变形卷积单步多框检测器(DFSSD)模型.首先将原始SSD的主干网络VGG16中的标准卷积替换为可变形卷积,用于处理...     

低小慢无人机降落野外场景识别方法

针对低小慢无人机野外飞行场景复杂自主降落场景识别问题,提出了一种融合局部金字塔特征和卷积神经网络学习特征的野外场景识别算法。首先,将场景分为4×4和8×8块的小场景,使用方向梯度直方图（HOG）算法提取所有块的场景特征,所有特征首尾连接得到具有空间金字塔特性的特征向量。其次,设计一个针对场景分类的深度卷积神经网络,采用调优训练方法得到卷积神经网络模型,并提取深度网络学习特征。最后,连接两个特征得到最终场景特征,并使用支持向量机（SVM）分类器进行分类。所提算法在Sports-8、Scene-15、Indoor-67以及自建数据集上较传统手工特征方法的识别准确率提高了4个百分点以上。实验结果表明,所提算法能有效提升降落场景识别准确率。     

基于单点多盒检测器的全局-局部层级的域适应目标检测

在目标检测领域里通常希望在拥有大量标记的场景中训练好的模型能够应用在无标记的其他场景中,但是不同的域分布往往是不同的,这样往往导致域迁移时模型性能的急剧下降.为了提高域迁移时模型的目标检测性能,通过两个层级来解决域迁移问题,包括全局层级迁移和局部层级迁移.这两种层级迁移分别对应不同的特征对齐方式,即全局层级采用选择性对...     

面向光学遥感图像典型目标检测的SSD模型优化

本文面向光学遥感图像目标检测应用,针对光学遥感图像中的典型目标一飞机和汽车,提出一种改进的SSD模型:首先在SSD (Single Shot multibox Detector)网络模型基础上引入多尺度特征融合模块,实现深层特征与浅层特征的融合以获得更多的特征上下文信息,增强网络对目标特征的提取能力;其次根据数据集目标样本尺寸分布特征进行聚类分析获得更准确的默认目标框参数,从而有效提升网络对目标位置信息的提取能力.将本文模型与SSD及YOLOv3模型在常用遥感图像目标检测数据集上进行对比,目标检测精度均有较大提升,验证了该模型的有效性.     

基于深度学习的运动目标实时识别与定位

针对人体运动目标的实时检测与定位问题,采用深度学习的方法进行研究.在Caffe框架下,采用SSD （Single Shot multibox Detector）检测方法.以VGG16作为基础网络模型,增加额外特征卷积层,提取多尺度的卷积特征.然后对实验数据集进行迭代训练,得到运动目标检测模型.利用训练好的模型,通过2路摄像机检测运动目标,并双目视觉定位.实验结果表明,整个系统运行速度可达40 fps,在10 m×10 m的场景下,平均定位误差在6 cm以内,在速度和精度上均有很好的表现,为大中型场景的人体运动实时检测定位问题提供了有效的解决方案.     

基于非局部通道注意力机制的单图像超分辨率方法

单图像超分辨率是一个不适定的问题，是指在给定模糊和低分辨率图像的情况下重建纹理图案。卷积神经网络（CNN）最近被引入超分辨率领域中，尽管当前研究通过设计CNN的结构和连接方式获得了出色的性能，但是忽略了可以使用边缘数据来训练更强大的模型，因此提出了一种基于边缘数据增强的方法，即单图像超分辨率的非局部通道注意力（NCA）方法。该方法可以充分利用训练数据并通过非局部通道注意力提高性能。所提方法不仅为设计网络提供了引导，而且也可以对超分辨率任务进行解释。非局部通道注意力网络（NCAN）模型由主分支和边缘增强分支组成，通过往模型里输入低分辨率图像并预测边缘数据，使主分支自注意力重建超分辨率图像。实验结果表明，在BSD100基准数据集上与二阶注意力网络（SAN）模型相比，NCAN在3倍放大因子下的峰值信噪比（PSNR）和结构相似度（SSIM）分别提升了0.21 dB和0.009；在Set5、Set14等其他基准数据集上与深度残差通道注意力网络（RCAN）模型相比，NCAN在3倍和4倍放大因子下的PSNR和SSIM都取得了较为明显的提升。NCAN在可比参数方面性能超过了最新模型。     

基于非局部通道注意力机制的单图像超分辨率方法

单图像超分辨率是一个不适定的问题,是指在给定模糊和低分辨率图像的情况下重建纹理图案。卷积神经网络（CNN）最近被引入超分辨率领域中,尽管当前研究通过设计CNN的结构和连接方式获得了出色的性能,但是忽略了可以使用边缘数据来训练更强大的模型,因此提出了一种基于边缘数据增强的方法,即单图像超分辨率的非局部通道注意力（NCA）方法。该方法可以充分利用训练数据并通过非局部通道注意力提高性能。所提方法不仅为设计网络提供了引导,而且也可以对超分辨率任务进行解释。非局部通道注意力网络（NCAN）模型由主分支和边缘增强分支组成,通过往模型里输入低分辨率图像并预测边缘数据,使主分支自注意力重建超分辨率图像。实验结果表明,在BSD100基准数据集上与二阶注意力网络（SAN）模型相比,NCAN在3倍放大因子下的峰值信噪比（PSNR）和结构相似度（SSIM）分别提升了0.21 dB和0.009;在Set5、Set14等其他基准数据集上与深度残差通道注意力网络（RCAN）模型相比,NCAN在3倍和4倍放大因子下的PSNR和SSIM都取得了较为明显的提升。NCAN在可比参数方面性能超过了最新模型。     

用于交通图像识别的改进尺度依赖池化模型

针对交通标志在自然场景中所占的比例较小、提取的特征量不足、识别准确率低的问题,提出改进的尺度依赖池化（SDP）模型用于小尺度交通图像的识别。首先,基于神经网络深卷积层具有较好的轮廓信息与类别特征,在SDP模型只提取浅卷积层特征信息的基础上,使用深卷积层特征补足型SDP（SD-SDP）映射输出,丰富特征信息;其次,因SDP算法中的单层空间金字塔池化损失边缘信息,使用多尺度滑窗池化（MSP）将特征池化到固定维度,增强小目标的边缘信息;最后,将改进的尺度依赖池化模型应用于交通标志的识别。实验结果表明,与原SDP算法比较,提取特征量增加,小尺度交通图像的识别准确率较好地提升。