[發(fā)明專利]一種基于船頭點(diǎn)輔助的遙感圖像艦船目標(biāo)檢測及航向判別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310560249.7
• 申請日: 2023-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN116503754A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊小岡;張濤;陳璐;盧瑞濤;謝學(xué)立;申通;夏文新;張震宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06V20/13
• 分類號(hào): G06V20/13;G06V10/25;G06V10/40;G06V10/82;G06V10/46;G06T7/60;G06T7/70
• 代理公司: 西安匯恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61244
• 代理人: 張偉花

1.一種基于船頭點(diǎn)輔助的遙感圖像艦船目標(biāo)檢測及航向判別方法，其特征在于，包括：

S1、將采用帶船頭點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)框標(biāo)記任意方向排列的艦船目標(biāo)，艦船目標(biāo)用(c_x,c_y,w,h,h_x,h_y)表示，(h_x,h_y)表示艦船目標(biāo)的帶船頭點(diǎn)坐標(biāo)，(c_x,c_y)表示為艦船目標(biāo)旋轉(zhuǎn)框的中心點(diǎn)坐標(biāo)，w表示艦船目標(biāo)的寬度，h表示艦船目標(biāo)的高度；

S2、在特征提取網(wǎng)絡(luò)中引入方向不變模型和SimAM無參注意力機(jī)制，提取旋轉(zhuǎn)不變的船頭點(diǎn)和中心點(diǎn)特征圖；

S3、選取中心點(diǎn)特征圖的頂點(diǎn)作為中心點(diǎn)，形成艦船中心點(diǎn)估計(jì)子網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測艦船目標(biāo)的中心點(diǎn)位置、中心點(diǎn)回歸偏移量，以及艦船目標(biāo)的寬度和高度；

S4、提取船頭點(diǎn)特征圖中潛在頭部點(diǎn)，形成船頭點(diǎn)估計(jì)子網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測艦船目標(biāo)的船頭點(diǎn)位置、船頭點(diǎn)回歸偏移量，以及確定最終艦船目標(biāo)的船頭點(diǎn)位置；

S5、連接預(yù)測的船頭點(diǎn)位置和中心點(diǎn)位置，從而判別艦船目標(biāo)的航行方向，確定艦船目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角度，并結(jié)合預(yù)測的艦船目標(biāo)的寬度和高度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于船頭點(diǎn)輔助的遙感圖像艦船目標(biāo)檢測及航向判別方法，其特征在于，S2中在特征提取網(wǎng)絡(luò)中引入方向不變模型和SimAM無參注意力機(jī)制；具體包括：

步驟S201、方向不變模型生成方向不變特征圖：

在DLA34主干網(wǎng)絡(luò)中引入方向不變模型，使得艦船目標(biāo)獲取角度和位置信息，且具有完全的旋轉(zhuǎn)不變性；所述方向不變模型主要包括旋轉(zhuǎn)濾波器生成帶有方向和編碼信息的特征圖，以及響應(yīng)池化通過池化丟棄方向信息生成旋轉(zhuǎn)不變的深度特征，新的角度特征圖是對(duì)應(yīng)角度的濾波器對(duì)上一層特征圖做卷積變換，最終輸出的旋轉(zhuǎn)不變特征圖是所有角度的特征圖組合；

步驟S202、SimAM無參注意力機(jī)制，增強(qiáng)對(duì)艦船目標(biāo)的關(guān)注度：

SimAM注意力機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)沒有參數(shù)負(fù)擔(dān)，且能推斷出特征圖的3-D目標(biāo)關(guān)注權(quán)重，受人類視覺啟示，為了同時(shí)獲取空間和通道注意力，設(shè)計(jì)SimAM注意力使得每一個(gè)神經(jīng)元都擁有各自的權(quán)重。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于船頭點(diǎn)輔助的遙感圖像艦船目標(biāo)檢測及航向判別方法，其特征在于，S3中選取中心點(diǎn)特征圖的頂點(diǎn)作為中心點(diǎn)，形成艦船中心點(diǎn)估計(jì)子網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測艦船目標(biāo)的中心點(diǎn)位置、中心點(diǎn)回歸偏移量，以及艦船目標(biāo)的寬度和高度；具體包括：

步驟S301、艦船中心點(diǎn)估計(jì)子網(wǎng)絡(luò)預(yù)測中心點(diǎn)位置：

所述目標(biāo)艦船的遙感圖像經(jīng)過艦船目標(biāo)的特征提取網(wǎng)絡(luò)生成圖像中心點(diǎn)熱力圖，利用高斯核函數(shù)將艦船目標(biāo)旋轉(zhuǎn)框的中心點(diǎn)映射到熱力圖上，由于熱力圖中正樣本僅為中心點(diǎn)，負(fù)樣本過多，采用focal?loss進(jìn)行訓(xùn)練：

其中N為檢測目標(biāo)的數(shù)量，α，β為約束系數(shù),Y_xyc為預(yù)測的中心點(diǎn)熱力圖、Y_xyc為真實(shí)的熱力圖；

步驟S302、艦船中心點(diǎn)估計(jì)子網(wǎng)絡(luò)預(yù)測中心點(diǎn)處回歸偏移：

輸入所述目標(biāo)艦船的遙感圖像經(jīng)過特征網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行4次下采樣，當(dāng)特征再次映射到原圖會(huì)產(chǎn)生誤差，假定所有類共享相同的偏移量預(yù)測，訓(xùn)練過程采用L1?loss函數(shù)對(duì)中心點(diǎn)的位置偏移進(jìn)行優(yōu)化，具體為：

其中O_p為中心點(diǎn)處預(yù)測偏移量，為中心點(diǎn)位置坐標(biāo)的預(yù)測值，為中心點(diǎn)位置坐標(biāo)的偏移量。

步驟S303、艦船中心點(diǎn)估計(jì)子網(wǎng)絡(luò)預(yù)測艦船目標(biāo)的寬度和高度：

在艦船目標(biāo)中心點(diǎn)處采用L1距離損失函數(shù)預(yù)測艦船的寬度和高度：

其中S_cwh為預(yù)估艦船目標(biāo)的寬高，S_wh為原圖目標(biāo)的寬高。