吉林大学学报(地球科学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (4): 1313-1322.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220197

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基于改进YOLOX的遥感影像目标检测算法

李美霖1,2,芮杰1,金飞1,刘智1,林雨准1   

  1. 1.中国人民解放军战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院,郑州 450001
    2.61206部队,北京 100042
  • 收稿日期:2022-07-07 出版日期:2023-07-26 发布日期:2023-08-11
  • 作者简介:李美霖(1995—),女,硕士,主要从事遥感影像智能解译方面的研究,E-mail: 643365777@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(41601507)

Remote Sensing Image Target Detection Algorithm Based on Improved YOLOX

Li Meilin1, 2, Rui Jie1, Jin Fei1, Liu Zhi1, Lin Yuzhun1   

  1. 1. Institute of Geospatial Information, PLA Strategic Support Force Information Engineering University, Zhengzhou 450001, China
    2. 61206 Troops, Beijing 100042, China
  • Received:2022-07-07 Online:2023-07-26 Published:2023-08-11
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China (41601507)

摘要: 目标检测是遥感影像处理中一项基础性和常规性的工作。本文基于YOLOX(you only look once X)网络进行改进,设计了一种针对遥感影像目标的检测算法。首先在特征提取模块PANet(path aggregation network)中加入自适应空间特征融合(adaptively spatial feature fusion, ASFF)网络,针对目标检测中尺度不一致的细部特征进行深入挖掘。其次,设计了基于ECA(efficient channel attention)的特征提取模块,高效通道交互在更加关注特征图中正样本特征信息的同时降低了模型的复杂性。再次,为了避免过拟合造成梯度消失、激活效果弱的问题,提出使用swish激活函数。最后,在DOTA(dataset for object detection in aerial images)上进行实验,通过消融实验定性分析、通过对比实验定量验证了本文算法的最佳机制和有效性。结果表明:在添加ASFF和ECA机制并且优化swish激活函数的前提下,改进网络模型的全类平均正确率(mean average precision, mAP)达74.42%,较原始网络提升了12.75%;与当前应用广泛的目标检测算法Mobilenet-YOLOv4、YOLOv4、YOLOv5、YOLOX相比,本文算法实现了mAP 11.42%~17.84%的提升。

关键词: 摄影测量, 遥感, 目标检测, DOTA, ECA, ASFF

Abstract: Target detection is a fundamental and routine task in remote sensing image processing. In this paper, we design a target detection algorithm for remote sensing images based on the YOLOX network. Firstly, ASFF is added to the feature extraction module PANet to deeply mine the fine features with inconsistent scale in target detection. Secondly, an ECA-based feature extraction module is designed with efficient channel interaction to reduce the complexity of the model while paying more attention to the positive sample feature information in the feature map. Then, to avoid the problem of gradient disappearance and weak activation effect caused by overfitting, the use of swish activation function is proposed. Finally, experiments are conducted on DOTA to verify the best mechanism and effectiveness of the improved method through qualitative analyses of the ablation experiments and quantitative comparison experiments. With the addition of ASFF and ECA mechanisms and the optimization of the swish activation function, the improved network model achieves an mAP of 74.42%, an improvement of 12.75% over the original network. Compared with the current widely used target detection algorithms Mobilenet-YOLOv4, YOLOv4, YOLOv5 and YOLOX, the proposed  algorithm achieves an improvement of 11.42%-17.84% in mAP accuracy.

Key words: photogrammetry, remote sensing, target detection, DOTA, ECA, ASFF

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[1] 高源, 侯春萍, 李梦龙, 马丹, 杨阳. 异常检测驱动的GNSS-R海冰半监督多任务反演算法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1088-1106.
[2] 刘洪学, 杨化超, 卞和方, 李斌, 李磊, 汪森. 基于深度学习及人机协同的煤矿区地表遥感影像变化图斑智能提取[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1076-1087.
[3] 王明常, 于海滨, 曾昭发, 王典, 韩复兴, 张剑, 罗修杰, 冷亮, 刘子维. 基于多源遥感数据的城市道路坍塌易发性预测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 1028-1038.
[4] 王民水, 王明常, 王婧瑜, 刘子维.

融合注意力机制和权重平衡算法的遥感图像分类 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 697-704.

[5] 安志磊, 王凤艳, 王明常, 吴翔, 张成要, 杜佳涛, 马润泽. 基于无人机多姿态贴近摄影测量的高陡边坡快速航线规划及应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 209-222.
[6] 杨笑天, 谭金林, 鱼昕, 赵俊哲, 刘铭. 基于GAM-YOLOv8的遥感图像舰船目标跟踪[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 328-339.
[7] 王威, 熊艺舟, 王新. NHNet——新型层次化遥感图像语义分割网络[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(5): 1764-1772.
[8] 林雨准, 刘智, 王淑香, 芮杰, 金飞. 基于卷积神经网络的光学遥感影像道路提取方法研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(3): 1068-1080.
[9] 王明常, 丁文, 赵竞争, 吴琳琳, 王凤艳, 纪雪. 基于知识图谱与随机森林的落叶松毛虫害遥感识别[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(6): 2006-2017.
[10] 闫佰忠, 李瑶, 秦光雄, 于开宁, 吴云霞, 王亚楠. 基于遥感技术的贵德盆地多元信息干热岩靶区预测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(4): 1288-1300.
[11] 赵忠海, 乔锴, 孙景贵, 陈俊, 崔晓梦, 梁杉杉, Manirambona Alain Jospin. 黑龙江建边农场地区遥感蚀变异常提取方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(4): 1275-1275.
[12] 戴均豪, 薛林福, 李忠潭, 桑学佳, 马建雄. 无人机遥感技术在甘肃北山地区地质填图中的应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(6): 1908-1920.
[13] 芦彦霖, 张森, 汲姣. 低空无人机倾斜摄影测量测图精度实证[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(6): 1921-1931.
[14] 王博帅, 蒲东川, 李婷婷, 牛雪峰. 基于多源遥感影像的长春市城市建成区提取[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(4): 1284-1294.
[15] 王明常, 朱春宇, 陈学业, 王凤艳, 李婷婷, 张海明, 韩有文. 基于FPN Res-Unet的高分辨率遥感影像建筑物变化检测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(1): 296-306.
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[1] 于 平,李瑞磊,付 雷,郝 雪,张向军,廉国芬. 松辽盆地滨北地区区域构造特征及意义--地震长剖面给出的证据[J]. J4, 2005, 35(05): 611 -615 .
[2] 张原庆, 宋炳忠, 王玉福, 张宁. 鲁西铜石岩体金成矿规律和成矿预测[J]. J4, 2010, 40(6): 1287 -1294 .
[3] 李建平,李桐林,张 辉,徐凯军. 不规则回线源层状介质瞬变电磁场正反演研究及应用[J]. J4, 2005, 35(06): 790 -0795 .
[4] 高松, 宋莹, 王琳,蒋步新. 水体中秋兰姆特效降解菌的筛选及其降解性能研究[J]. J4, 2006, 36(03): 455 -457 .
[5] 张凤君,李 卿,马玖彤,于广菊. 膜蒸馏处理糠醛废水的实验研究[J]. J4, 2006, 36(02): 270 -0273 .
[6] 卢双舫,李吉君,薛海涛,徐立恒. 油成甲烷碳同位素分馏的化学动力学及其初步应用[J]. J4, 2006, 36(05): 825 -829 .
[7] 丁志宏,冯平,毛慧慧. 考虑径流年内分布影响的丰枯划分方法及其应用[J]. J4, 2009, 39(2): 276 -0280 .
[8] 任何军, 刘娜,高松,张兰英,张玉玲,周睿. 假单胞菌DN2对多氯联苯的降解及bphA1核心序列测定[J]. J4, 2009, 39(2): 312 -0316 .
[9] 黄奇波, 覃小群, 刘朋雨, 康志强, 唐萍萍. 半干旱区岩溶碳汇原位监测方法适宜性研究[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(1): 240 -246 .
[10] 熊晓亮,孙红月,张世华,蔡岳良. 高扬程虹吸保障条件分析与合理管径选择数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(5): 1595 -1601 .