恭喜东北大学秦皇岛分校李文超获国家专利权
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龙图腾网恭喜东北大学秦皇岛分校申请的专利一种基于新型半断层FPN+PAN特征融合网络的小目标检测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116543290B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310591616.X,技术领域涉及:G06V10/82;该发明授权一种基于新型半断层FPN+PAN特征融合网络的小目标检测方法是由李文超;郭周鹏;沙晓鹏;管政;朱宇杰;谢德瀚设计研发完成,并于2023-05-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于新型半断层FPN+PAN特征融合网络的小目标检测方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于新型半断层FPN+PAN特征融合网络的小目标检测方法,属于目标检测领域。本方法在FPN+PAN特征融合网络的基础上切断其中FPN较深层的信息传递过程,有效地削弱浅层特征图的尺度混淆问题,提高了小目标检测精度。同时,采用Dconv模块与C3‑Res模块构成的特征提取网络,以自适应提取特征并加深网络深度。同时,采用K‑means++算法得到先验框,加速模型收敛。最后,对检测结果进行非极大值抑制,筛出重叠物体框,整个网络采用端到端的方式,整体进行网络权值的更新,直至收敛。最终,提出的新型半断层FPN+PAN多尺度特征融合网络有效地提高了复杂背景、多尺度目标下的小目标检测精度。
本发明授权一种基于新型半断层FPN+PAN特征融合网络的小目标检测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于新型半断层FPN+PAN特征融合网络的小目标检测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:使用以Yolov5主干网络NewCSP-Darknet53为改进的特征提取网络,提取包含小目标的多尺度目标图片;所述主干网络由5组特征提取模块依次串联构成;其中第1组特征提取模块为Focus数据增强模块与C3_Res模块构成;第2、3、4组特征提取模块均由Dconv模块和C3_Res模块构成;第5组特征提取模块由Dconv模块与SPP模块构成;所述C3_Res模块结构为Yolov5中的C3模块首末端连通一个残差连接通道的卷积模块;所述Dconv模块为可变形卷积模块、BN环节、SiLU激活函数构成的模块,此模块通过加入偏移量的方式改变卷积核形状,自适应的提取目标特征;其中所述可变形卷积模块对C*H*W尺寸的图片进行卷积,缩小图片尺寸并增加通道数,得到尺寸为2C*H2*W2的特征图,其公式为: 式中,w表示抽样值的对应权重;为正规网格,p0为卷积中心,pn为中元素,Δpn为偏移量,{Δpn|n=1,....,N},其中卷积取样位置则取决于不规则的偏移量pn+Δpn;所述BN环节即采用通用的批量标准化操作BatchNorm2d,使其具有描述全局数据的统计特性,同时保证网络训练过程不会出现梯度爆炸与梯度消失的问题;所述SiLU激活函数输出2C*H2*W2的特征图;其中SiLU激活函数的公式如下: 步骤2:提取由主干网络五个特征提取模块生成的5组尺寸依次减半、通道依次翻倍的不同深度的特征图T1、T2、T3、T4、T5,并输入到特征融合网络当中;所述特征融合网络首先将浅层特征图T3、T2、T1以FPN网络中自顶向下的特征融合形式融合特征,由T1、T2、T3分别获得3组新特征图L1、L2、L3;其次,由T4、T5分别获得2组新特征图L4、L5;最终得到5组新的尺寸依次减半、通道依次翻倍的不同深度的特征图L1、L2、L3、L4、L5;所述步骤2具体包括以下步骤:步骤2.1:提取出特征图T5,依次输入C3模块与卷积模块Conv2d,输出新特征图L5;步骤2.2:对特征图L5进行上采样操作并与特征图T4进行Concat操作,其中Concat操作是将两个不同的特征图在通道维度上进行直接合并的一种操作,合并通道后依次输入C3模块与卷积模块Conv2d,得到新特征图L4;步骤2.3:提取主干网络第4个特征提取模块的Dconv后输出的特征图T3、T4,依次输入C3模块与卷积模块Conv2d操作,输出特征图L3、L4;对特征图L3、L4进行上采样操作并与T3特征图进行Concat操作,合并通道,得到新特征图L3;步骤2.4:对L3进行C3模块与卷积模块Conv2d操作,进行上采样操作并与T2特征图进行Concat操作,合并通道,得到新特征图L2;步骤2.5:对L2进行C3模块与卷积模块Conv2d操作,进行上采样操作并与特征图T1进行Concat操作,合并通道,得到新特征图L1;步骤3:通过PAN特征金字塔结构在L1、L2、L3、L4、L5特征图之间建立特征传输通道,确保不同特征层之间的上下文信息进行有效传递,并输出新特征图Z1、Z2、Z3、Z4、Z5用于检测;步骤4:采用K-means++算法得到先验框,根据Citypersons数据集中物体的目标框尺度进行聚类,分别通过k-means聚类算法与遗传变异算法得到5个尺度的先验框;步骤5:最后将融合后的特征图Z1、Z2、Z3、Z4、Z5分别输出并用于检测出候选框信息与此候选框属于某类别的概率,对检测结果使用非极大值抑制的方法进行筛选,即将输出检测结果中的候选框,依据检测结果中候选框属于类别的概率值做排序,并选择概率最大的候选框为最终结果,完成小目标检测方法。
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