【摘 要】
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侧扫声呐作为海洋探测的重要手段,对管线、鱼群及沉船等水下目标探测具有重要意义,而沉船的探测对失事船只的搜查及救援尤为重要,探测定位的准确度关乎整个救援任务的进度。传统的侧扫声呐图像目标探测主要依靠人工进行,探测的精度取决于判读人员的经验,而且人工耗费的时间长,这大幅拖慢了沉船救援的速度。因此针对传统侧扫声呐图像沉船目标探测精度低的问题,本文引入深度学习,并根据侧扫声呐图像的特点提出了改进的深度学习
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侧扫声呐作为海洋探测的重要手段,对管线、鱼群及沉船等水下目标探测具有重要意义,而沉船的探测对失事船只的搜查及救援尤为重要,探测定位的准确度关乎整个救援任务的进度。传统的侧扫声呐图像目标探测主要依靠人工进行,探测的精度取决于判读人员的经验,而且人工耗费的时间长,这大幅拖慢了沉船救援的速度。因此针对传统侧扫声呐图像沉船目标探测精度低的问题,本文引入深度学习,并根据侧扫声呐图像的特点提出了改进的深度学习侧扫声呐图像沉船目标检测方法。首先研究了经典的深度学习目标检测网络,分析其优缺点及改进的思路。根据侧扫声呐沉船图像样本少的问题对收集的侧扫声呐沉船图像进行预处理,研究了针对深度学习训练样本的数据增强和迁移学习方法。然后根据实测过程拖鱼的姿态、仪器设备不同等造成的成像差异对沉船图像进行了针对性的数据增强并扩充样本,构建侧扫声呐沉船图像数据集,最后使用预训练的大型公开数据集权重参数迁移到侧扫声呐沉船图像目标检测中。实验证明扩充后的数据集有效地提高了模型地检测精度,同时迁移学习的引入使模型的检测精度得到了进一步提升。其次以最新的YOLOX为基础网络,根据侧扫声呐图像缺少丰富特征信息的问题,对网络进行改进,在网络的Spatial Pyramid Pooling(SPP)结构引入Softpool池化替换原来的池化,提取更多的细节特征信息。实验结果证明YOLOX的四种网络模型的m AP与F1值均有较大的提升,YOLOX-m模型改进之后提升效果最好,其m AP达到了86.05%,F1值达到了0.84。最后将改进前后的YOLOX-m网络进行实测侧扫声呐条带图像沉船目标检测,分析改进后的网络在条带图像中的识别效果。实验结果证明,改进后的网络无论在长幅的侧扫声呐条带图像还是裁剪之后条带图像中,沉船目标的检测效果相比于未改进之前的网络均有较好的提升,证明了改进方法的可行性。本文的研究可为深度学习目标检测在侧扫声呐条带图像中目标物检测提供研究基础。该论文有51图幅,表9个,参考文献82篇。
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