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自注意力机制驱动的轻量化高鲁棒船舶目标检测方法

马枫 石子慧 孙杰 陈晨 毛显斌 严新平

马枫, 石子慧, 孙杰, 陈晨, 毛显斌, 严新平. 自注意力机制驱动的轻量化高鲁棒船舶目标检测方法[J]. 中国舰船研究. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03389
引用本文: 马枫, 石子慧, 孙杰, 陈晨, 毛显斌, 严新平. 自注意力机制驱动的轻量化高鲁棒船舶目标检测方法[J]. 中国舰船研究. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03389
Lightweight Ship Detection Method Driven by Self-Attention Mechanism[J]. Chinese Journal of Ship Research. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03389
Citation: Lightweight Ship Detection Method Driven by Self-Attention Mechanism[J]. Chinese Journal of Ship Research. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03389

自注意力机制驱动的轻量化高鲁棒船舶目标检测方法

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03389
基金项目: 国家级-大型集装箱港口智能运行与绿色能源交互技术模式研究(2021YFB1600401)

Lightweight Ship Detection Method Driven by Self-Attention Mechanism

知识共享许可协议
自注意力机制驱动的轻量化高鲁棒船舶目标检测方法马枫,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要: 【目的】海岸监控与驾驶瞭望过程中,需要在远距离、多场景下对各种目标进行识别与跟踪。其中,船舶目标往往成像小、特征不明显,容易与其他目标混淆。为此,提出了一种新颖的船舶检测方法ShipDet,通过设计专用骨干网络、改进特征提取过程、约束微观检测头,大幅改善了上述问题。【方法】首先,通过融合自注意力模块Swin Transformer(STR)和经典CSPDarknet53网络,构造出对微小物标高度敏感的特征融合提取网络,增强了小目标特征与环境的相关关系,建立船与航道、船与船、船与岸线的关联,显著抑制了不相关的信息。然后,考虑到数据集中船舶目标分布不均匀并且尺度变化较小的特点,保留两个检测层,减少了模型的参数并且进一步提升了模型的性能。最后,使用SIoU损失函数(SCYLLA-IoU)来约束检测头,降低损失函数的回归自由度,提高检测的精度和抗扰能力。【结果】为验证所提出的方法,建立了多达9000张样本的2023ships数据集,涵盖了内河、沿海、白天、黑夜、雾天等多种场景与典型背景扰动。在该数据集上,提出的方法在各种船舶目标检测任务上性能良好,mAP达到了92.9%,平均精度为92.1%,消耗参数量仅为35.4M,各指标均优于最新目标检测算法。【结论】将对海事监控、智能航行提供高效的支撑。
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-31
  • 网络出版日期:  2023-11-01

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