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专利号: 202510112626X
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于FLEX‑YOLO网络的无人机航拍小目标检测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:获取公开的无人机航拍图像数据集Visdrone2019并进行预处理;

S2:构建FLEX‑YOLO网络模型,该网络以YOLOv11网络为基础网络,在所述YOLOv11的骨干网络中引入设计的多路径反馈感知模块MPFP,通过多路径设计结合深度可分离卷积DWConv、双层路由注意力BRA和多层感知机MLP,得到改进的骨干网络;

S3:将YOLOv11的颈部网络改进为联合特征交互网络JFIN,通过在不同特征层间建立了全连接式的信息流通道,以丰富非相邻层之间的信息交互,得到改进的颈部网络;联合特征交互网络JFIN的设计方法为:S31:将YOLOv11中由Backbone提取的特征图按尺度从大到小标记为C1至C5,其中C1属于特征提取的初始阶段,不直接参与多尺度融合过程,首先对C3和C4进行中层特征融合,启动多尺度融合序列:S32:在不同特征层间建立了全连接式的信息流通道,以丰富非相邻层之间的信息交互:其中, 表示在特征层k中位置i,j处融合后的输出特征, 或 表示从原始特征图中提取的特征向量, 用于建模C3和C4之间的特征交互, 代表权重参数,且满足归一化约束S33:基于JFIN的多尺度检测机制,在网络结构中新增了一个160×160分辨率的小目标检测头;

S4:在YOLOv11的主干网络以及颈部网络中引入设计的GhostPlus轻量化模块,通过采用逐点加法操作替代传统的通道拼接操作,并引入“前激活”策略,实现模型的轻量化计算;

S5:对构建完成的模型采用基于全局评分的剪枝策略LAMP,实现模型的压缩;

S6:以FLEX‑YOLO网络作为检测模型,利用训练集和验证集对其进行训练和验证,生成最终的检测模型;

S7:利用最终训练完成的检测模型,以测试集作为输入,对FLEX‑YOLO模型进行测试。

2.根据权利要求1所述的一种基于FLEX‑YOLO网络的无人机航拍小目标检测方法,其特征在于,所述步骤S1中,预处理的步骤包括:S11:将原始标注格式转换为YOLO格式,其中每一行数据表示一个目标信息,具体包括目标的类别编号、目标在图像中的中心位置坐标x和y、以及目标的宽度w和高度h;

S12:将所有图像裁剪或填充至固定大小像素,同时保持图像的长宽比,未填充区域使用零填充处理;

S13:对数据集进行合理划分,训练集用于模型训练,验证集用于参数优化与性能评估,测试集用于最终检测效果的测试。

3.根据权利要求1所述的一种基于FLEX‑YOLO网络的无人机航拍小目标检测方法,其特征在于,所述步骤S2中,多路径反馈感知模块MPFP的设计方法为:S21:采用DWConv代替标准卷积,通过将标准卷积分解为卷积核为3×3的深度卷积,在每个通道上独立执行卷积操作,用于提取空间特征,以及卷积核为1×1的逐点卷积,对所有通道进行线性组合以融合通道间的信息;

S22:引入双层路由注意力BRA,其核心在于通过保留每个区域与其他区域中最相关的r rTop‑k个连接,对生成的邻接矩阵A 执行逐行的Top‑k操作,生成路由索引矩阵I,其中每一行包含当前区域与其k个最相关区域的索引,以规避冗余计算;

r r

I=TopKIndex(A)    (1)

S23:加入多层感知机MLP,通过非线性变换增强通道特征的表达能力。

4.根据权利要求1所述的一种基于FLEX‑YOLO网络的无人机航拍小目标检测方法,其特征在于,所述步骤S4中,GhostPlus轻量化模块的设计方法为:S41:采用Add操作替换Concat操作,通过逐点加法操作替代传统的通道拼接操作:其中,s代表通过加法操作合并的特征通道的个数;

S42:引入了“前激活”策略,将归一化和激活函数置于卷积操作之前,并将传统的ReLU激活函数替换为非线性表达能力更好的SiLU激活函数。

5.根据权利要求1所述的一种基于FLEX‑YOLO网络的无人机航拍小目标检测方法,其特征在于,所述步骤S5中,LAMP剪枝算法的实现方法为:S51:基于权重幅度引入了一种重要性分数定义,对于权重张量W中第u个索引,将LAMP分数定义如下:其中,W[u]表示权重张量中索引为u的元素,分母则为从索引u到末尾所有权重平方的和;

S52:基于LAMP分数衡量目标权重在其所在层剩余权重中的相对重要性,根据设定的剪枝率剪掉LAMP分数相对较低的权重。

6.根据权利要求1所述的一种基于FLEX‑YOLO网络的无人机航拍小目标检测方法,其特征在于,所述步骤S6中,以FLEX‑YOLO网络作为检测模型,利用训练集和验证集对其进行训练和验证,生成最终的检测模型的步骤包括:S61:实验环境设定在Ubuntu 20.04.4LTS系统上,基于PyTorch2.5.0框架,并使用CUDA 

11.4进行加速,硬件环境为NVIDIA RTX A6000 GPU,显存为48G;

S62:模型的初始学习率设为0.01,动量参数设置为0.937,权重衰减系数为0.0005,批量大小设为16;

S63:将预处理后的训练集输入FLEX‑YOLO网络,通过前向传播计算分类损失、定位损失和置信度损失,随后进行反向传播并更新参数,训练过程持续进行200个epoch;

S64:在每个epoch结束后,将验证集输入当前模型进行推理,并实时评估性能指标,训练完成后,选择验证集mAP最高的模型权重作为最终的检测模型。

7.一种基于FLEX‑YOLO网络的无人机航拍小目标检测装置,其特征在于,包括存储器和一个或多个处理器,所述存储器中存储有可执行代码,所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时,用于实现权利要求1‑6中任一项所述的基于FLEX‑YOLO网络的无人机航拍小目标检测方法。

8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有程序,该程序被处理器执行时,实现权利要求1‑6中任一项所述的基于FLEX‑YOLO网络的无人机航拍小目标检测方法。