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专利号: 2023106035855
申请人: 成都理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于自适应权重的遥感图像噪声标注的目标检测方法,其特征在于:包括以下步骤;

(1)大量获取遥感图像标注数据构成数据集D,所述遥感图像标注数据为标注了目标类别c和目标框b的遥感图像切片,每个切片仅包含一目标,对每个切片,判断其目标是否完全被目标框包含,若是,则将该切片作为无噪声样本,将所有无噪声样本构成无噪声数据集DC;

(2)构建一Faster R‑CNN网络和一自适应权重网络;

所述Faster R‑CNN网络用于对切片提取图片特征,对图片特征中的目标生成区域建议框d,并根据区域建议框d内的特征r输出目标的预测类别和预测目标框;所述自适应权重网络用于输入区域建议框d内的特征r,并输出区域建议框d的置信度;

(3)训练Faster R‑CNN网络得到基础检测模型m1;

将数据集D中的切片作为输入,该切片的标注为期望输出,训练Faster R‑CNN网络,得*到基础检测模型m1,其网络权重为ω1;

*

(4)训练自适应权重网络得到其最优权重系数θ;将无噪声数据集DC中的切片输入m1,获取m1中区域建议框d内的特征r,输入自适应权重网络中,输出d的置信度,并通过下式优*化自适应权重网络,得到其最优权重参数θ;

式中,θ为每次训练

得到的自适应权重网络的权重参数, 是输入特征为r、权重参数为θ时自适应权重网络的输出,fit(d,b)为区域建议框d的置信度标签,Lconfidence为计算 和fit(d,b)间的损失函数;

(5)调整基础检测模型m1,得到目标检测模型m2;

*

自适应权重网络采用最优权重系数θ,将数据集D中切片送入基础检测模型m1,获取m1中区域建议框d内的特征r,输入自适应权重网络中得到该切片对应的置信度z,并将z作为*m1中预测目标框的训练权重,训练m1,得到目标检测模型m2,具体为,m2的网络权重ω 2通过下式获得;

*

式中,x为输入的切片,Ψ(x;θ)是

*

输入为x经m1得到的特征、权重参数采用θ时自适应权重网络的输出,ω2为m2的网络参数,*Φ(Ψ(x;θ);ω2)为训练得到m2过程中的输出,y为目标的标注,包含类别c和目标框b,Lmulti为训练得到m2过程中的损失函数,通过下式计算:* *

式中,c 、b 分别为m1对x中目标输出的预测类别* *

和预测目标框,c =0时表示对预测的背景框不进行回归,c ∈(0,1]时表示对预测目标框进行回归,λ2为Lmulti的超参数,α为自适应权重网络输出的学习重,x∈DC时,α=z,否则α=1。

2.根据权利要求1所述的基于自适应权重的遥感图像噪声标注的目标检测方法,其特征在于:还包括步骤(6)用m2对遥感图像切片内的目标进行识别,并输出目标的预测类别和预测目标框。

3.根据权利要求1所述的基于自适应权重的遥感图像噪声标注的目标检测方法,其特征在于:数据集D中的切片,除无噪声样本,其余均为噪声本,构成噪声数据集DN,DN中切片多于DC。

4.根据权利要求1所述的基于自适应权重的遥感图像噪声标注的目标检测方法,其特*征在于:步骤(3)中,所述基础检测模型m1的网络权重ω1通过下式获得;

其中,x为输入的切片,ω1为m1的网络参

数,y为目标的标注,包含类别c和目标框b,Φ(x;ω1)为m1的输出,Lobj是训练Faster R‑CNN网络的损失函数,通过下式计算:* *

其中,c 、b 分别为m1对x中目标输出的预测类*

别和预测目标框,Lcls为交叉熵损失,Lreg为smooth_L1损失,c =0时表示对预测的背景框不*进行回归,c ∈(0,1]时表示对预测目标框进行回归,λ1为Lobj的超参数。

5.根据权利要求1所述的基于自适应权重的遥感图像噪声标注的目标检测方法,其特征在于:所述自适应权重网络包括依次连接的展平层、第一全连接层、ReLU激活函数、第二全连接层、Sigmoid激活函数、第三全连接层;

区域建议框d内的特征r经展平层得到展平层的第一输出z1、z1经第一全连接层、ReLU激活函数得到第二输出z2,z2经第二全连接层、Sigmoid激活函数得到第三输出z3,z3再经第三全连接层得到区域建议框d的置信度z,其中,z1、z2、z3、z分别通过下式得到;

式中,flatten( )为展平层,fc( )全连接操作。

6.根据权利要求1所述的基于自适应权重的遥感图像噪声标注的目标检测方法,其特征在于:步骤(4)中,区域建议框d的置信度标签fit(d,b)采用下式计算;

式中,D(d,b)为区域建议框d与目标框b间的中心距离,C(d,b)为区域建议框d的中心度,ρ为fit(d,b)的超参数;

、 、 分别为区域建议框d的中心点横坐标、中心点纵坐标、宽度;

、 、 分别为目标框b的中心点横坐标、中心点纵坐标、宽度;l、p、m、q分别为区域建议框d左、右、上、下四条边到目标框b中心点的距离,min(·)、max(·)分别为计算最小值、最大值。

7.根据权利要求1所述的基于自适应权重的遥感图像噪声标注的目标检测方法,其特征在于:所述步骤(4)中,ρ=0.1,用其控制自适应权重网络平衡。