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本发明提供一种用于遥感图像中小目标检测的多分支检测方法。该方法包括:步骤1:构建RepDarkNet主干网络,使用所述RepDarkNet主干网络对遥感图像进行特征提取,其中,所述RepDarkNet主干网络包含五个串联的特征提取分支;步骤2:构建跨层融合网络,使用所述跨层融合网络对所述RepDarkNet主干网络提取到的五个特征图进行跨层特征融合;步骤3:设计边界框回归损失函数,基于所述边界框损失函数和融合后特征得到小目标检测框。通过在Dior数据集和NWPUVHR?10数据集上进行实验,本发明可以较好地检测到遥感图像中的小尺寸目标。