图1 同一目标在侧视视角下特征变化显著Fig.1 Significant feature changes occur from the same target’s side-view perspective |
图2 环境因素对目标成像的影响(逆光、光晕、大雾)Fig.2 The influence of environmental factors on target imaging (backlight, halo, fog) |
1 图像目标检测算法应用
2 基于YOLOv8的海面目标检测算法改进
2.1 专用数据集增强
2.1.1 Copy-Paste数据增强
2.1.2 基于CycleGAN的非配对图像风格迁移
2.2 小目标检测头设计
2.3 损失函数优化
3 测试和试验结果
3.1 数据集增广
表1 目标数量统计表Tab.1 Statistical table of target quantities |
| 序号 | 类别 | 原始标签数量 | 增广后标签数量 |
|---|---|---|---|
| 0 | 货轮 | 17 281 | 27 495 |
| 1 | 帆船 | 1 555 | 1 943 |
| 2 | 渔船 | 9 218 | 11 852 |
| 3 | 漂浮物 | 2 332 | 4 283 |
| 4 | 客船 | 10 423 | 14 062 |
| 5 | 快艇 | 14 120 | 19 447 |
| 6 | 航标 | 2 378 | 5 917 |
| 7 | 落水的人 | 2 749 | 3 169 |
3.2 改进模型训练与实验结果
表2 原始数据集测试结果表Tab.2 Table of test results for the original dataset |
| 指标 | YOLOv5 | YOLOv7 | YOLOv8 | 本文改进算法 |
|---|---|---|---|---|
| mAP@0.5 | 85.1% | 87.7% | 86.2% | 89.3% |
| R | 70.5% | 69.9% | 69.4% | 73.1% |
| FPS | 53 | 46 | 48 | 46 |
表3 增广数据集测试结果表Tab.3 Table of test results for the augmented dataset |
| 指标 | YOLOv5 | YOLOv7 | YOLOv8 | 本文改进算法 |
|---|---|---|---|---|
| mAP@0.5 | 93.6% | 94.8% | 93.7% | 96.2% |
| R | 77.4% | 76.6% | 76.3% | 79.8% |
| FPS | 53 | 46 | 49 | 46 |
表4 原始数据集小目标召回率结果表Tab.4 Table of small target R results in the original dataset |
| 类别 | YOLOv5 | YOLOv7 | YOLOv8 | 本文改进算法 |
|---|---|---|---|---|
| 漂浮物 | 83.4% | 83.5% | 82.1% | 84.3% |
| 航标 | 86.5% | 86.8% | 86.7% | 87% |
| 落水人 | 66.9% | 69.2% | 68% | 70.5% |
表5 增广数据集小目标召回率结果表Tab.5 Table of small target R results in the augmented dataset |
| 类别 | YOLOv5 | YOLOv7 | YOLOv8 | 本文改进算法 |
|---|---|---|---|---|
| 漂浮物 | 85.9% | 85.6% | 84.4% | 86.7% |
| 航标 | 88.4% | 89% | 87.5% | 88.9% |
| 落水人 | 69.1% | 71.7% | 70.5% | 72.9% |
中国指挥与控制学会会刊 