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专利号: 2021106154408
申请人: 中国地质大学(武汉)
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:

1.一种基于无锚框的遥感图像旋转目标检测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、对遥感图像进行四倍下采样操作,获得特征丰富且尺寸合适的图像;

S2、构建无锚框的遥感图像旋转目标检测模型,将S1中处理之后的图像作为输入,利用骨干网络提取浅层和深层特征图;

S3、利用S2中提取出的不同尺度特征使用特征金字塔FPN进行特征融合,获得四倍下采样的特征图;

S4、设计目标检测head模块,将S3得到的特征图作为head模块的输入,head模块检测特征图中每个像素点的类别和位置,类别输出选取K个目标的类别损失最小的top‑K个中心点位置,利用上述K个中心点位置预测出目标边界框的一个极半径和两个极角,即极坐标下的预测框位置信息;

S5、设计损失函数,计算输出预测框相对边界框的损失函数:计算极半径和极角的角度损失函数,计算预测框的偏置损失函数,中心点类别损失函数,更新无锚框的遥感图像旋转目标检测模型参数,完成模型的训练;

所述损失函数L包括类别损失函数和位置损失函数;所述位置损失函数包括角度损失函数和预测框的偏置损失函数,损失函数L计算公式如下:L=Lclass+λlocLloc

其中,Lclass、Lloc分别为类别损失函数、位置损失函数,λloc是调节系数;

所述位置损失函数如下:

Lloc=Lloc'+LPIoU

其中,Lloc为位置损失函数,包括偏置损失和角度损失,Lloc`为极半径ρ和两个极角θ1、θ2的角度损失函数,LPIoU为预测框的偏置损失函数,M为所有正样本,Sb∩b′,Sb∪b′分别为预测框和边界框的相交区域面积和相并区域面积,计算公式如下:Sb∪b′=w×h+w′×h′‑Sb∩b′

其中,Bbb'为包围边界框b和预测框b'的最小正方形,s∈(w,h), pi,j为预测框中心点,w、h为边界框的宽和高,w′、h′为预测框的宽和高, 为预测中心点到边界框宽和高的距离,K为3×3卷积核,F(pi,j∣b)用来判断预测中心点是否在边界框内,k用于控制每个像素点的权重;

S6、利用所述训练完成的目标检测模型进行遥感图像目标检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于无锚框的遥感图像旋转目标检测方法,其特征在于,所述极半径的计算公式如下:其中,预测框的顶点坐标为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),极点坐标为(xp,yp),计算公式为: ρ为极半径。

3.根据权利要求1所述的一种基于无锚框的遥感图像旋转目标检测方法,其特征在于,利用预测框的四个顶点和中心点计算所有极角的大小,然后按逆时针方向获取最小的的两个极角θ1、θ2作为角度预测输出,极角的计算公式为:其中,xp,yp为预测框的极点坐标;xi,yi为预测框的顶点坐标。

4.根据权利要求1所述的一种基于无锚框的遥感图像旋转目标检测方法,其特征在于,所述类别损失函数Lclass如下:其中,N表示目标的总数量,pt表示对每个像素点预测的类别概率,反映了预测类别与真实类别的接近程度,pt越大分类越准确;γ是超参数,用来控制样本的权重,当γ越大时,易分样本的权重小。

5.根据权利要求1所述的一种基于无锚框的遥感图像旋转目标检测方法,其特征在于,Lloc`计算公式如下:*

其中,Lloc`为极半径ρ和两个极角θ1、θ2的角度损失函数,u表示预测值,u表示真实值,当预测值和真实值相等时,损失函数Lloc`为零。