基于尺寸平衡FCOS的高分辨率遥感场景目标检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113947723A(43)申请公布日2022.01.18(21)申请号202111143539.9G06N3/04(2006.01)(22)申请日2021.09.28(71)申请人浙江大学地址310013浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人尹建伟陈振乾尚永衡蔡钰祥杨莹春(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人王琛(51)Int.Cl.G06V20/13(2022.01)G06V10/25(2022.01)G06V10/774(2022.01)G06K9/62(2022.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称基于尺寸平衡FCOS的高分辨率遥感场景目标检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于尺寸平衡FCOS的高分辨率遥感场景目标检测方法，利用尺寸平衡系数在FCOS的目标检测模块中的中心度和边框回归阶段，根据每个目标的回归信息，对中心度系数动态调整，为每个正样本的边框回归过程分配合理的权重，使用高分辨率遥感目标检测遥感数据集进行模型训练，并使用该模型遥感地物进行识别。本发明充分考虑到不同尺寸的目标在FCOS的中心度评估体系下的不足，对小目标锚框内正样本分布在边缘的样本进行损失权重加强，对大目标内的冗余损失贡献进行抑制，实现目标尺寸平衡；尺寸平衡FCOS在不对模型推理阶段引入额外开销的情况下，提高了高分辨率遥感场景下目标检测的精度。CN113947723ACN113947723A权利要求书1/2页1.一种基于尺寸平衡FCOS的高分辨率遥感场景目标检测方法，包括如下步骤：(1)提取图像中正样本的中心度以及GIoU，所述正样本为落在目标锚框内的像素点；(2)统计图像中所有正样本中心度的均值μc和标准差σc，进而计算中心度阈值ct；统计图像中落到每个目标锚框内的正样本个数，并通过求平均得到目标锚框的平均正样本分配个数μpa；(3)根据目标锚框内的正样本个数以及目标锚框的平均正样本分配个数μpa，计算目标锚框的加权系数wg；(4)统计图像中所有正样本GIoU的均值μg和标准差σg，进而计算GIoU阈值tg，同时找出目标锚框中正样本的最大中心度；(5)计算确定图像中每个正样本的尺寸平衡系数；(6)构建尺寸平衡FCOS模型，调整设计该模型的损失函数L，将图像特征输入至模型中并根据损失函数L利用梯度下降法对模型进行训练，用以对遥感影像中的地物进行目标检测。2.根据权利要求1所述的高分辨率遥感场景目标检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中通过以下公式计算中心度阈值ct；ct＝μc+λcσc其中：λc为设定的权重参数。3.根据权利要求1所述的高分辨率遥感场景目标检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中通过以下公式计算目标锚框的加权系数wg；其中：Ng为目标锚框内的正样本个数。4.根据权利要求1所述的高分辨率遥感场景目标检测方法，其特征在于：所述步骤(4)中通过以下公式计算GIoU阈值tg；tg＝μg+λgσg其中：λg为设定的权重参数。5.根据权利要求1所述的高分辨率遥感场景目标检测方法，其特征在于：所述步骤(5)的具体实现方式为：对于图像中的任一正样本，判断该正样本所在目标锚框中正样本的最大中心度cg，max与中心度阈值ct的大小关系：若cg，max＜ct，通过以下关系式计算该正样本的尺寸平衡系数q；q＝max(ct，cw)cw＝wgcm其中：cm为该正样本的中心度；若cg，max≥ct且该正样本的GIoU小于GIoU阈值tg，则令该正样本的尺寸平衡系数q＝0；若cg，max≥ct且该正样本的GIoU大于等于GIoU阈值tg，则令该正样本的尺寸平衡系数q＝cm。6.根据权利要求1所述的高分辨率遥感场景目标检测方法，其特征在于：所述步骤(6)2CN113947723A权利要求书2/2页中损失函数L的表达式如下：其中：Npos为图像中的正样本数量，(x，y)为某一正样本在对应特征金字塔层中的坐标，当则否则为坐标(x，y)对应正样本的尺寸平衡系数，Lcls()为用于分类的Focalloss函数，或1，当且则否则px，y和分别表示坐标(x，y)对应正样本的预测类别标签概率向量及其对应的真值标签，Lreg()为用于边框回归的GIoUloss函数，tx，y和为坐标(x，y)对应正样本分别与预测锚框和目标锚框的距离向量，Lctr()为交叉熵函数，qx，y为坐标(x，y)对应正样本的预测中心度，λ1和λ2均为给定的权重参数。3CN113947723A说明书1/7页基于尺寸平衡FCOS的高分辨率遥感场景目标检测方法技术领域[0001]本发明属于计算机视觉及遥感影像应用技术领域，具体涉及一种基于尺寸平衡FCOS的高分辨率遥感场景目标检测方法。