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专利号: 2019108544270
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于迁移学习的小样本SAR图像舰船分类方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:S1:对SAR图像舰船切片进行预处理,使舰船切片满足迁移学习对输入图片的要求;

S2:对SAR图像集进行图像增强;

S3:将SAR图像舰船类别作为标签,并将不同种类舰船图像分别通过深度卷积生成对抗网络(Deep Convolution Generative Adversarial Networks,DCGAN),生成相似分布的舰船图像集;

S4:判断步骤S3中的DCGAN网络代价函数是否收敛,若收敛,则判断生成图片是否相似于对应舰船类别;若不收敛,对应类别则继续对DCGAN网络参数进行调节;

S5:将原始及生成的SAR图像数据集通过去噪自编码器,提取舰船特征,去除SAR图像噪声;

S6:对步骤S5输出图像进行归一化处理,将图像像素减去像素均值;采用ResNet网络进行迁移学习,将处理后图像作为ResNet网络输入,并在ResNet网络后面构造分类识别网络;

最终输出SAR图像中舰船类别的判断结果;具体包括以下具体步骤:

S61:使用经过ImageNet数据集预训练的ResNet网络提取bottleneck feature,并删除ResNet网络顶层的全连接层;

S62:将步骤S61提取的特征作为输入,采用迁移学习构建舰船分类的全连接网络,具体包括以下步骤:S621:对步骤S5输出图像进行归一化处理,将图像像素减去所有图像像素均值,将图像加载为4维tensor,作为ResNet网络输入;

S622:提取ResNet网络bottleneck_feature特征,作为卷积网络高度提取后的特征向量,将次特征向量通过GlobalAveragepooling2D扁平化为1维向量作为分类MLP网络的输入;

S623:构建分类MLP网络,包括三层全连接层,前两层节点数目为512、256,激活函数采用relu函数,并在每层全连接层后添加DropOut正则化层;最后一层节点数为舰船种类数量,激活函数采用softmax作为多分类输出;

S624:设置MLP网络学习速率和batch_size,采用提前停止的方法,观察代价函数的收敛情况,若代价函数收敛后则停止训练;

S625:MLP网络预训练完成后采用fine‑tune方法打开部分顶层卷积层进行训练;

S63:经过步骤S625训练后采用fine‑tuning方法开放最顶层的卷积网络,对其权重进行训练;并采取腐蚀学习速率的方法让学习速率随着轮次逐渐变小,使代价函数收敛到局部最优点。

2.根据权利要求1所述的一种基于迁移学习的小样本SAR图像舰船分类方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:采用VV极化下的SAR图像,然后通过对SAR图像舰船切片进行预处理,SAR图像进行图像可视化得到0‑255的灰度图像,对灰度图像处理保持维度一致为128*

128*1,并对图像进行归一化处理使其值在[‑1,1]范围内。

3.根据权利要求1所述的一种基于迁移学习的小样本SAR图像舰船分类方法,其特征在于,所述步骤S3中,DCGAN网络包括生成器网络和辨别器网络;DCGAN网络辨别器的损失函数为:其中, θj为生成器神经网络参数,m为生成器神经网

络参数数量,n为样本数目, 为辨别器对真实图像的损失函数,

为辨别器对生成图像的损失函数,α为正则化超参,通过控制α来达到

避免过拟合。

4.根据权利要求3所述的一种基于迁移学习的小样本SAR图像舰船分类方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述辨别器网络由5层卷积层组成,输入为图像维数为128*128*1,滤波器大小为5*5,滤波器移动步长为2,图像边界不填充,无偏置项,前5层采用leak_relu作为激活函数,最后一层采用sigmoid函数作为辨别输出结果;卷积层参数采用xavier初始化方法,并在每个卷积层添加dropout层避免模型过拟合,丢弃率设置为0.2。