[發(fā)明專利]一種交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)及其構(gòu)建方法、應(yīng)用方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111160244.2
• 申請(qǐng)日: 2021-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN113869239A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹秋陽;周昆陽;楊啟碩;宋錦偉;邵葉秦;施佺;高瞻;許長(zhǎng)勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

1.一種交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于：包含以下步驟：

S1：制作交通信號(hào)燈數(shù)據(jù)集：收集交通信號(hào)燈圖片，對(duì)圖片進(jìn)行分類并制作成VOC 2007格式的數(shù)據(jù)集；

S2：端到端交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別模型的特征提取網(wǎng)絡(luò)：選用ResNet50vd作為特征提取的主干網(wǎng)絡(luò)，并構(gòu)建Inception-CSP模塊，將網(wǎng)絡(luò)stage4的3×3標(biāo)準(zhǔn)卷積替換為3×3可變形卷積DCN；再使用矩陣非極大值抑制法去除重疊框，使用邏輯回歸作為交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)分類器；

S3：構(gòu)建一種基于注意力的多尺度融合模塊AMF，實(shí)現(xiàn)多尺度特征的融合；

S4：完成網(wǎng)絡(luò)搭建，并對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和標(biāo)簽進(jìn)行預(yù)處理，然后作為輸入訓(xùn)練端到端交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于：所述S1中交通信號(hào)燈圖片收集數(shù)量為8000，并且分類過程中，對(duì)圖片進(jìn)行尺寸歸一化、隨機(jī)飽和度調(diào)整、隨機(jī)對(duì)比度調(diào)整、隨機(jī)亮度調(diào)整及Mosaic數(shù)據(jù)增強(qiáng)的處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于：所述S3中：通過采用Feature1和Feature2不同權(quán)重w1，w2方式得到最終輸出特征，并將CSPNet加入PANet中。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于：所述S4的具體步驟為：

S4.1:計(jì)算損失函數(shù)，所述損失函數(shù)為三個(gè)損失函數(shù)加權(quán)得到，所述三個(gè)損失函數(shù)為分別為類別損失Loss_class、置信度損失Loss_conf、坐標(biāo)偏差損失Loss_coord，其中，Loss_class使用二值交叉熵Loss，Loss_conf使用二值交叉熵的Loss_{conf_obj}和Loss_{conf_noobj}，Loss_coord使用CIOULoss，權(quán)重比例為1∶1∶2，具體的公式為：

Loss＝0.25×Loss_class+0.25×Loss_conf+0.5×Loss_coord；

S4.2：選擇余弦學(xué)習(xí)率以及指數(shù)移動(dòng)平均(EMA)；

S4.3：通過K-means算法重新確定先驗(yàn)框。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于：所述S4.2中的余弦學(xué)習(xí)率與模型的訓(xùn)練輪數(shù)(epochs)的關(guān)系如下公式所示：

上述公式中，begin_rate為初始學(xué)習(xí)率，epoch為當(dāng)前輪數(shù)；

所述指數(shù)移動(dòng)平均EMA的計(jì)算公式為：

W_t＝α×W_t-1+(1-α)×W(t≥1)

上述公式中，α為衰減系數(shù)，W_t為指數(shù)移動(dòng)平均值，初始值為0。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于：所述S4.3中計(jì)算的距離函數(shù)為：

d(box，centroid)＝1-IOU(box，centroid)

上述公式中，centroid聚類中心的矩形框，box表示標(biāo)注矩形框，IOU表示box與centroid的交并比。

7.一種交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于：使用權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建方法構(gòu)建形成。

8.一種交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于：使用權(quán)利要求7所述的交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)，交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)識(shí)別系統(tǒng)部署到移動(dòng)端設(shè)備中，以完成實(shí)際場(chǎng)景中的交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)的識(shí)別。