本技术涉及一种在复杂背景下对遥感图像中密集型小目标进行高效检测的方法、装置、设备及存储介质。该技术通过接收遥感图像,利用卷积层、激活函数和池化层等深度学习技术,逐步提取图像特征,实现对小目标的精确识别。
背景技术
遥感图像目标检测是遥感图像处理中的关键研究领域,其核心目的是在复杂的遥感图像中精准地定位和识别出特定的目标。随着遥感技术的日益进步,遥感图像在众多领域如自动驾驶、城市规划、环境监测、灾害预警以及农业等方面都展现出了广阔的应用前景。然而,遥感图像的特性使得目标检测变得尤为复杂和困难。这些图像往往背景繁杂,视角独特,目标尺度变化大,且目标可能密集分布。同时,由于天气、成像技术、季节变化和设备性能的差异,遥感图像的成像质量也参差不齐。这些特点为遥感图像的目标检测带来了极大的挑战。当前,遥感图像目标检测主要面临三个挑战:
(1)小目标检测问题。由于拍摄距离遥远且覆盖区域广泛,遥感图像中的小目标在像素数量上相对较少,导致其特征表达较为薄弱。这种情况使得小目标在检测过程中容易被忽视或误判,从而增加了检测的难度。
(2)复杂背景下检测问题。与传统自然图像不同,遥感图像的背景通常更为复杂多变。拍摄角度的独特性导致目标呈现方式差异显著,同时受到多种客观因素的影响,遥感图像的成像质量往往不尽如人意。这些因素都为在复杂背景下准确检测目标带来了不小的困难。
(3)密集型目标检测问题。由于遥感图像通常是在空中捕获的,图像中的地物信息十分丰富且密集。这种情况下,目标之间可能会相互重叠或紧密排列,使得检测算法难以准确区分和定位每个目标。因此,密集型目标检测问题对于遥感图像目标检测算法来说是一个重要的考验。
为解决遥感图像目标检测中的上述问题,研究人员进行了广泛而深入的实验。当前大多数的检测器都是基于两阶段框架进行的,例如,Zhang J,Xie C,Xu X,etal.Acontextual bidirectional enhancement method for remote sensing imageobject detection[J].IEEE Journal of Selected Topics in Applied EarthObservations and Remote Sensing,2020,13:4518-4531.通过上下文双向增强的方法增强了目标特征,减少了背景噪声信息,有效地提高了遥感图像目标检测精度。为了进一步增强特征提取能力,克服遥感图像特征提取困难的问题,Zhu D,Xia S,Zhao J,etal.Spatialhierarchy perception and hard samples metric learning for high-resolutionremote sensing image object detection[J].Applied Intelligence,2022,52(3):3193-3208.设计了一个空间层次感知组件(SHPC),能够在多空间层中搜索特征。同时,通过困难样本度量学习(HSML)的方法减少了错误检测,提升了检测性能。借鉴特征金字塔网络(FPN)的思路,Guo C,Fan B,Zhang Q,et al.Augfpn:Improving multi-scale featurelearning for object detection[C]//Proceedings of the IEEE/CVF conference oncomputer vision and pattern recognition.2020:12595-12604.也研究了多尺度目标建议网络,通过生成具有不同中间层特征的候选区域,并结合多尺度目标检测网络进行预测,进一步提高了遥感图像的目标检测精度。Yue C,Yan J,Zhang Y,et al.SCFNet:Semanticcorrection and focus network for remote sensing image object detection[J].Expert Systems with Applications,2023,224:119980.设计了一个语义修正和聚焦网络有效解决了遥感图像目标与背景之间的复杂关系的问题,显著提高了检测的准确性。为了降低模型的复杂度Xu X,Feng Z,Cao C,et al.An improved swin transformer-basedmodel for remote sensing object detection and instance segmentation[J].RemoteSensing,2021,13(23):4779.提出了一种基于Swin Transformer的局部感知主干,用于遥感图像目标检测和实例分割,并研究了该主干在不同检测框架下的性能。
以上方法虽然在一定程度上解决了遥感图像目标检测的问题,提高了检测的精度。首先,虽然这些方法对复杂背景和目标特征进行了处理,但仍存在背景与目标分离不完全的情况,从而导致漏检或错检现象的发生。其次,上述算法未能有效处理尺度变化的影响,这在遥感图像中尤为突出,可能会导致对尺度变化较大的目标检测性能不佳。最后,两阶段算法的计算复杂度较高,导致计算时间成本显著增加。因此,仍需进一步研究和改进遥感图像目标检测算法,以克服这些挑战。
实现思路