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专利号: 202211365278X
申请人: 青岛科技大学
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:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于改进YOLOv5的舰船目标识别方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1:获取待检测图像,分为训练集和测试集;

S2:改进YOLOv5模型:以YOLOv5模型为基本架构,使用CSPOSA模块作为特征提取模块、使用BiFPN结构作为特征融合结构、设置Alpha‑IoU损失函数,对BiFPN结构进行改进:去除只有一条输入边的节点,在分辨率较小的特征图上融合更多的特征信息;所述改进YOLOv5模型包括:(1)输入层;(2)卷积层Conv;(3)特征提取层CSPOSA_1应用在backbone网络中,包含F1、F3和Concat操作,F1是指卷积核大小为1×1的卷积;F3是指卷积核大小为3×3的卷积;

在Concat之后,对得到的特征图使用1×1卷积降维,压缩参数,减少计算量;然后与浅层特征特征融合,丰富特征数据;Backbone网络将三种不同分辨率大小的特征图像输入到Neck网络中;(4)特征提取层SPPF,将特征提取层CSPOSA_1输出的特征图作为输入,使用金字塔池化结构进行特征提取;(5)Neck网络,将特征提取层SPPF输出的特征图作为输入;(6)特征提取层CSPOSA_2应用在Neck网络中;(7)特征融合层Concat,将上采样得到的特征图和Backbone网络输出的特征图进行融合;(8)特征融合层ADD,将下采样得到的特征图和Backbone网络输出的特征图以及上采样得到的特征图进行融合;(9)输出层Head,将Neck网络的三种不同尺度的特征作为输入;

S3:利用训练集对改进的YOLOv5模型进行训练;

S4:利用训练好的YOLOv5模型对测试集进行检测,输出船舰目标检测结果。

2.如权利要求1所述的舰船目标识别方法,其特征在于,所述Alpha‑IoU损失函数设置如下:(1)在DIoU的基础上,CIoU_Loss添加一个影响因子,并且考虑测框和目标框二者的长宽比:gt

其中,β是权重函数,b为预测框中心点坐标,b 为真实框中心点坐标,ρ(,)是欧式距离计算;c为预测框、真实框最小包围框的对角线长度,IoU为交并比损失函数,v是度量框的长宽比的相似性可表示为:gt gt

其中,w 、h 分别是预测框的宽和高,w、h是目标框的宽和高;

(2)为提高网络精度,为小数据集和嘈杂的边界框提供更强的鲁棒性,最终得到的损失函数如下:gt

其中,β是权重函数,b为预测框中心点坐标,b 为真实框中心点坐标,ρ(,)是欧式距离计算;c为预测框、真实框最小包围框的对角线长度,IoU为交并比损失函数。

3.如权利要求2所述的舰船目标识别方法,其特征在于,上述损失函数中,通过设置α次幂使得在高IoU状态下,预测框更好的回归真实框;当α为3时,模型性能达到最优。

4.如权利要求1所述的舰船目标识别方法,其特征在于,所述S1中,获取的图像中还包括退化图像,即雨、雾和弱光图像。

5.如权利要求4所述的舰船目标识别方法,其特征在于,退化图像的模拟仅在训练集中进行;对待操作的图像进行随机选择,确定图像的模拟退化操作,操作分别为合成雾天图像、合成弱光图像和合成雨天图像;最终训练集中原始、雾天、雨天、弱光图像占比为3:1:1:

1。

6.一种基于权利要求1所述方法的舰船目标识别的系统,其特征在于,包括:数据采集模块,用于采集舰船图像;舰船识别模块,训练改进YOLOv5模型、将舰船图像输入训练好的识别模型中,并输出识别结果。