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专利号: 2020105222174
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
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YOLOV3算法的海上船舶检测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、设计多尺度融合网络结构,在原有YOLOV3算法模型的3个尺度基础上增加一个检测尺度模块;

步骤二、设计特征信息交互网络结构,用于低层特征和高层特征融合之后,将低层与高层的特征信息进行多次交互;

步骤三、优化全局损失函数,全局损失函数为三个部分的和:位置损失、类别损失和置信度损失,其中优化的部分为位置损失;

步骤四、数据集平衡化处理和先验框聚类;

步骤五、模型训练,其中,模型包括数据预处理模块和改进的YOLOV3网络结构;

步骤六、对目标图像使用已训练好的模型预测船舶的类别和位置信息。

2.根据权利要求1所述的基于改进YOLOV3算法的海上船舶检测方法,其特征在于,在上述步骤一多尺度融合网络结构中,新增的尺度模块分为四个功能层:第一层为链接层,将网络的第103层的输出特征链接为尺度融合操作的输入;第二层为卷积层,卷积核大小为上一层的一半,大小为1*1;第三层上采样层,对上一层的输出采用双线性插值算法扩大输出尺寸;第四层尺度融合层,经过上采样的输出作为融合输入1,网络低层同等大小尺寸的输出作为融合输入2,将两者进行通道拼接。

3.根据权利要求1所述的基于改进YOLOV3算法的海上船舶检测方法,其特征在于,所述步骤二中,特征信息交互模块为两个部分,总共九个卷积层:第一部分由三个卷积层组成,第一层卷积层为512/2n个卷积核,大小为1*1/1;第二层为512/2n-1个卷积核,大小为3*3/1,第三层为512/2n个卷积核,大小为3*3/1;第二部分由四组相同的卷积模块构成,每个卷积模块由两个卷积层组成,第一层卷积层为512/2n-1个卷积核,大小为1*1/1,第二层为512/2n个卷积核,大小为3*3/1,每个卷积层后面接一层正则化层和线性激活函数层,其中,描述中n参数表示尺度的编号。

4.根据权利要求1所述的基于改进YOLOV3算法的海上船舶检测方法,其特征在于,所述步骤三中的全局平均损失函数分为了三个部分,优化部分为边框损失,其计算公式为:其中,Ap,Ag表示预测框和真实框的面积,Al表示两个框的重叠面积,Ac表示两个框的最小包围框的面积。

5.根据权利要求1所述的基于改进YOLOV3算法的海上船舶检测方法,其特征在于,所述步骤四中数据集平衡化处理和先验框聚类中,具体的步骤为:首先,对一张图像所取得的正样本全部采用,对正样本采取镜像旋转,裁剪处理措施,增加正样本的数量;

其次,并随机选取与正样本数量的三分之一致的负样本;将所有样本的规格归一化到

640*720大小;

最后利用Kmeans算法对船舶的常规尺寸进行聚类。

6.根据权利要求1所述的基于改进YOLOV3算法的海上船舶检测方法,其特征在于,所述步骤五中,模型的训练包括以下步骤:

5.1、网络参数初始化;

5.2、设置训练参数;

5.3、加载训练数据;

5.4、迭代训练。

7.根据权利要求6所述的基于改进YOLOV3算法的海上船舶检测方法,其特征在于,在上述步骤5.1网络参数初始化中,具体操作为:采用fine-tune策略,利用Darknet-53模型提取输入图像的特征信息。

8.根据权利要求6所述的基于改进YOLOV3算法的海上船舶检测方法,其特征在于,在上述步骤5.2设置训练参数中,具体操作为:网络的初始学习率设置为0.001,学习动量设为

0.9,权重衰减为0.0005。

9.根据权利要求6所述的基于改进YOLOV3算法的海上船舶检测方法,其特征在于,在上述步骤5.4迭代训练中,采用随机梯度下降算法对改进的网络结构进行迭代训练,每迭代

1000次保存一次网络参数,经过不断迭代,取得网络最优解。