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专利号: 2020114788627
申请人: 华侨大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于边缘智能的无人机车辆目标检测方法,其特征在于:包括:步骤S10、在无人机端部署两级过滤器以及轻量级目标检测模型S_YOLOv3,在云端部署高精度目标检测模型YOLOv3;

步骤S20、通过将无人机车辆数据集分别输入到S_YOLOv3和YOLOv3中,进行模型迁移训练,使得S_YOLOv3满足预定的速度要求,且使得YOLOv3达到预定的精度要求;

步骤S30、将采集的无人机交通视频,通过部署在无人机端的两级过滤器进行初步过滤,丢弃冗余帧;

步骤S40、将剩余帧输入到轻量级车辆检测模型S_YOLOv3进一步筛选目标帧;

步骤S50、将目标帧输入到部署在云端的高精度目标检测模型YOLOv3,进行高精度检测,得到最终目标帧;

所述两级过滤器包括第一级过滤器和第二级过滤器,所述第一级过滤器为像素差异检测器PDD,所述第二级过滤器为结构差异检测器SDD;

所述像素差异检测器PDD过滤过程如下:

预先对采集的无人机交通视频进行灰度处理和缩放处理,得到像素为9×8灰度图;

将缩放后的灰度图输入到像素差异检测器PDD,计算每一帧的每行像素的差异值,得到每帧每行8个差异值,所述差异值的计算公式如下:ai(x,y)=fi(x,y)‑fi(x,y+1)                                (1)其中,x,y表示图像像素的横坐标和纵坐标,fi(x,y)表示第i帧图像的x行y列的像素值,fi(x,y+1)表示第i帧图像的x行y+1列的像素值,ai(x,y)表示第i帧图像的两个像素差异值;

通过相邻像素强度计算公式,将每一帧的像素差异值转化为两个十六进制值,连接起来转换为字符串,得到了每一帧对应的哈希值,所述相邻像素强度计算公式如下:通过异或运算比较相邻帧之间的哈希值,根据预先设置的相似度度量参数判断两相邻帧是否相似,若相似则丢弃其中一帧,否则不丢弃,所述异或运算公式为:其中Hi(k)和Hj(k)分别表示第i帧和第j帧图像的第k个哈希值转换的二进制值, 表示异或运算,Di,j(k)表示第i,j帧哈希值的运算结果;

两帧图像的相似判断公式如下:

Δi,j=∑kDi,j(k)              (4)其中,Δi,j表示两帧之间的相似度,如果相似度大于预先设置的相似度度量参数,则认定为冗余帧,直接丢弃,否则输入到下一检测器;

所述结构差异检测器SDD的过滤过程如下:

根据SSIM公式计算两帧图像的相似度,若相似度大于预设的阈值β,则判定为冗余帧,直接丢弃,否则输入到轻量级目标检测器S‑YOLOv3中,所述SSIM公式如下:2

C1=(k1L)                          (6)2

C2=(k2L)                            (7)其中的μx、μy分别表示图像x的均值和图像y的均值, 分别表示图像x的方差和图像y的方差,σxy表示图像x和图像y的协方差,L为像素值的动态范围,k1=0.01,k2=0.03。

2.如权利要求1所述的一种基于边缘智能的无人机车辆目标检测方法,其特征在于:所述轻量级目标检测模型S_YOLOv3为基于自动化剪枝的轻量级目标检测模型,所述轻量级目标检测模型S_YOLOv3的压缩过程如下:通过遍历YOLOv3中的每一层,将同一层中的所有滤波器抽象到一个欧几里得空间,选取其中能被同层其他滤波器共同表示的滤波器进行剪枝操作,并添加计数模块;

通过强化学习进行剪枝训练,之后进行微调得到精度损失小于一定值且FLOPs小于预设值的轻量级目标检测模型S_YOLOv3。

3.如权利要求2所述的一种基于边缘智能的无人机车辆目标检测方法,其特征在于:所述步骤S40中轻量级车辆检测模型S_YOLOv3进一步筛选目标帧的过程包括:定义初始过滤阈值Clow,Chigh,判断剩余帧中是否含有目标,并计算目标数目,若目标数目小于Clow,则直接丢弃该帧,若目标数目大于Chigh,则保留此帧并用于直接显示,若目标数目介于Clow和Chigh之间,则保留帧并输入到步骤S50。