采用动态样本分配的特征融合目标检测算法

作     者：牛文涛 王鹏 陈遵田 李晓艳 郜辉 孙梦宇 NIU Wentao;WANG Peng;CHEN Zuntian;LI Xiaoyan;GAO Hui;SUN Mengyu

作者机构：西安工业大学电子信息工程学院西安710021 西安工业大学发展规划处西安710021 西安机电信息技术研究所西安710065 西安工业大学光电工程学院西安710021 

出 版 物：《计算机工程与应用》 (Computer Engineering and Applications)

年 卷 期：2024年第60卷第15期

页      面：211-220页

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 13[艺术学] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0804[工学-仪器科学与技术] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(62171360) 陕西省科技厅重点研发计划(2022GY-110) 西安工业大学校长基金面上培育项目(XGPY200217) 西安市智能兵器重点实验室项目(2019220514SYS020CG042) 国家重点研发计划(2022YFF0604900) 2022年度陕西高校青年创新团队项目 山东省智慧交通重点实验室项目(筹) 

主　　题：特征金字塔结构 残差特征增强模块 轻量级注意力机制 动态样本分配策略 

摘      要：针对轻量级目标检测算法SSD-Lite检测精度低、对小目标预测能力差等问题,提出了一种采用动态样本分配策略的多尺度特征融合目标检测算法。在轻量级目标检测算法SSD-Lite的颈部网络引入特征金字塔结构(feature pyramid network,FPN),并对其进行轻量化设计,同时引入残差特征增强模块(residual feature augmentation,RFA),采用残差分支注入不同空间的上下文信息来改善高层特征的特征表达,以提升网络对小目标的检测能力;在特征金字塔结构中插入轻量级注意力机制ECA模块,提升网络对重要特征的关注能力;针对网络训练过程中采用的固定交并比(intersection-over-union,IOU)阈值的样本分配策略导致的正负样本分配适应性差、难以选出高质量正样本等问题,设计了一种动态样本分配策略,取消锚框的预设置,采用中心点采样的方式,同时结合样本均值、标准差作为筛选阈值,减少人工先验的影响,在不改变网络结构的情况下提升算法性能。算法在Pascal VOC数据集上测试,实验结果表明:该算法整体预测精度相较于基准算法提升1.9个百分点,对小目标检测能力提升3.3个百分点,算法推理时延仅增加2.32%;实验证明了该算法可以以较小的性能代价,显著提升算法的预测精度。