1.一种基于特征增强的小样本遥感图像目标检测方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1:获取小样本遥感图像数据,并将遥感图像数据集划分为基类和新类,得到包含基类和新类的平衡的小样本遥感图像数据集;
S2:构造基于特征增强的小样本目标检测模型;
S3:对步骤S1获取的的小样本遥感图像数据进行组织划分,得到支持集Si和查询集Qi;
S4:对支持集Si中的支持样本和查询集Qi中的查询样本进行特征提取得到支持图像特征图Fsi和查询图像特征图FQi;
S5:将支持图像特征图Fsi输入到上下文特征增强模块,得到增强型的特征图Fsi′;
S6:将增强型的特征图Fsi′和查询图像特征图FQi经过匹配后,输入到区域提案网络模块,生成提议框;
S7:利用提议框从查询图像特征图FQi中提取候选目标,并通过分类器和盒回归器对提议框进行分类和回归,最后,通过损失函数微调特征增强的检测模型;
S8:小样本微调阶段:冻结检测模型中骨干网络、上下文特征增强模块以及特征金字塔网络相关的参数,将平衡的小样本遥感图像数据输入训练好的骨干网络提取特征;
S9:对提取的特征进行处理,输出预测中心点位置和类别;之后进入表示补偿模块,得到修正后的提议框;
S10:利用当前图像的真实标注信息和修正后的提议框做IOU;
S11:利用IOU计算精确率Precision和召回率Recall,并计算评价指标F1。
2.根据权利要求1所述的基于特征增强的小样本遥感图像目标检测方法,其特征在于,步骤S1中,将遥感图像数据集划分为基类和新类,具体包括:取数据集中若干类别作为基础类别,剩余类别作为新类别;在划分时,还能将数据集划分为多个不同的组,每个组所设置的新类的类别各不相同,且使得数据集的各个类别都能成为一次新类。
3.根据权利要求1所述的基于特征增强的小样本遥感图像目标检测方法,其特征在于,步骤S2中,构造基于特征增强的小样本目标检测模型,具体包括:使用Faster R‑CNN作为检测模型的主框架;Resnet101作为骨干网络,用于特征提取。
4.根据权利要求1所述的基于特征增强的小样本遥感图像目标检测方法,其特征在于,步骤S5具体包括:将增强型特征图Fsi′输入到一个上下文特征增强模块,将获得的不同层级的特征,使用不同的扩张率的扩展卷积来获取不同感受野的上下文信息,在最后通过conv1×1的卷积层将高层语义特征和低层细节特征进行融合;在融合特征的基础上增加两个具有sigmoid激活函数的全连通卷积层来预测遥感场景中目标类别的可信度,并采用二值交叉熵损失进行训练。
5.根据权利要求1所述的基于特征增强的小样本遥感图像目标检测方法,其特征在于,步骤S9中,所述表示补偿模块由表示解耦机制模块构成,用来补偿在微调阶段对于基类特征的遗忘,并同时学习新类别的特征,从而得到修正后的提议框。
6.根据权利要求5所述的基于特征增强的小样本遥感图像目标检测方法,其特征在于,步骤S9中,所述表示补偿模块具体是:将表示解耦机制引入RoI特征提取器,该提取器用并行分支修改单个分支,以解耦其先前知识和新知识的表示;具体地,对于RoI特征提取器中的两个连续的全连接层,添加并行的全连接层,其具有用于每个分量的预训练参数,以表示从基本训练阶段学习的先前知识;在微调阶段,新增加的分支被冻结以保护之前的知识,另一个分支是可训练的以学习新的知识;此外,通过融合两个并行全连接层的输出,RoI特征提取器将考虑来自冻结层的先前知识和来自可训练层的新知识;配备了表示解耦机制的每个全连接层计算被被描述为:F=act(λ·(Wfc`Fi+bfc`)+(1‑λ)·(WfcFi+bfc))
其中,Wfc`,bfc`表示冻结分支的参数;Wfc,bfc表示学习新知识的可训练参数;λ表示用于平衡先前知识和新知识的权重向量;act(*)代表非线性激活函数;F表示全连接层的输出,Fi表示全连接层的输入。