多源融合的船舶身份智能识别与验证技术

针对船舶污染物监管场景需求,提出了船舶申报信息、船舶自动识别系统和摄像头图像检测多源融合的船舶目标智能识别和验证方法。从申报信息中获取船舶水上移动通信业务标识码身份,利用该标识码提取船舶自动识别系统参数,判断船舶是否达到现场;通过改进的YOLOv5检测模型从摄像头获取现场船舶的视觉目标检测框;采用视觉目标检测框与船舶自动识别系统目标在摄像头像素坐标系映射标定框的交叉匹配算法,完成船舶目标的融合验证。在SeaShips公开数据集上的试验表明,相较原始YOLOv5模型,提出的船舶视觉目标检测模型平均精确度指标提升了3.14%,达到80.83%;且利用TensorRT加速使得模型推理速度提升了73%,帧率达到64.18。船舶自动识别系统目标与视觉目标的匹配融合满足船舶污染物接收现场船舶身份的识别和验证需求。     

基于YOLOv3的船舶目标检测算法

为提高船舶目标智能检测的精度和实时性,提出一种基于YOLOv3算法的船舶目标检测方法,可用于视频图像的监测与跟踪。参照PASCAL VOC数据集格式,构建船舶目标检测数据集,采用k-means聚类先验框、mixup、标签平滑化等方法对算法进行改进和优化,在GPU(Graphic Processing Unit)云服务器中完成算法模型的训练和检测,并与FasterR-CNN、SSD(Single Shot MultiBox Detector)、原始YOLOv3等算法进行模型性能的试验对比。试验结果表明:改进的算法明显优于其他算法,其在测试集上的平均精度均值(mean Average Precision,mAP)和检测速度分别达到89.90%和30每秒检测帧数(Frames Per Second,FPS)。     

基于注意力机制的TCS-YOLO船舶检测系统

针对当前海上环境复杂、噪声干扰严重及船舶检测存在漏检和误检等问题,提出一种基于注意力机制的TCS-YOLO船舶检测系统。该算法使用K-Means++聚类算法确定目标样本的锚框以提高先验框与船舶目标的尺寸匹配度;在YOLOv7的Neck部分引入Transformer Block以捕获全局信息和丰富的上下文信息;在YOLOv7的Head部分添加CA注意力机制,有助于模型更准确地定位和识别感兴趣的对象。并在自制的船舶数据集上进行试验,结果表明,该算法的平均精度均值达到70.5%,相比原始的YOLOv7算法值提高了5.1%,能更准确地检测船舶,满足在复杂海上环境中进行船舶检测的需求。     

基于改进YOLOv4算法的船舶目标检测方法

针对海面环境复杂、船舶目标检测存在检测精度不高和效率低的问题，以及船舶数据集不平衡的现象，提出一种改进YOLOv4算法的船舶目标检测方法。对图像进行预处理，增强船舶图像的有用信息，减少计算量；采用图像增强方法扩充不平衡数据集的小样本数量，提高各类船舶目标检测的准确性；采用改进的K-means++聚类方法重新设计先验锚框，使锚框和目标的边界框更加匹配；采用Softer-NMS对非极大值抑制算法进行优化，对预测框进行后处理，提升模型对密集船舶的检测能力和定位精度。通过开展多组对比试验发现，采用改进的检测算法对10类船舶目标进行识别，精确率P、召回率R和交并比（IOU）等都有很大提高，平均精确率（m AP）值达到96.78%，相比YOLOv4算法提升23.79%；检测速度达到31.2帧/秒，在显著提高检测精度的同时，能缩短检测时间，达到很好的检测效果。     

结合空洞编码器和特征金字塔的中心点船舶检测

为了进一步提高基于深度学习的船舶目标检测技术的检测精度，在无锚框中心点检测算法基础上，提出一种结合空洞编码器和特征金字塔的改进中心点船舶检测算法。采用Res Ne Xt-50网络对船舶图像进行特征提取，引入基于空洞残差的空洞编码器（DE）增大32倍下采样特征图的感受野，生成覆盖多个目标尺度的特征图，并采用特征金字塔网络（FPN）进行上采样，在上采样过程中融合空洞编码器生成的32倍下采样特征图和原16倍、8倍和4倍下采样特征图，从而提取到更丰富的船舶特征信息，提升船舶检测效果。结果表明，改进算法对不同类型和不同尺度下的船舶检测平均精确率相比原算法具有较明显的提升，相比SSD和YOLOv3算法具有更高的精度优势。     

基于改进YOLOv5s的铝型材表面弱缺陷识别方法

针对采用传统的机器视觉方法识别铝型材表面弱缺陷存在的效率低和精度差的问题，提出一种将数据增强与YOLOv5s相结合的铝型材表面弱缺陷识别方法。采用anchor-free方法简化人工设计YOLOv5参数的步骤，降低检测复杂度；利用解耦检测器解决YOLOv5s检测中分类与回归任务冲突的问题，加快损失函数的收敛速度。通过优化算法的边界框回归损失函数，提高算法模型的定位精度；同时引入γ参数解决弱缺陷样本不平衡的问题。通过图像马赛克与像素混合方法提升模型对弱缺陷图像的识别能力。试验结果表明，改进算法的检测平均精度均值为93.3%，检测速度为41帧/秒，能提高船舶类铝型材弱缺陷检测的效率和自动化程度。     

基于改进YOLOv5的船体焊缝缺陷自动检测方法

为解决采用人工手段检测船体焊缝速度慢、准确度低的问题,提出基于改进YOLOv5的船体焊缝缺陷自动检测方法。利用相机采集船体焊缝图像,使用正弦灰度变换对焊缝图像进行处理,避免焊缝图像特征消失,提高正常焊缝与存在缺陷焊缝间的对比度,将处理后焊缝图像作为YOLOv5网络的输入样本,经网络Backbone、Neck以及Head部分处理,输出焊缝缺陷自动检测结果,并使用Ghost Net替换YOLOv5网络主体部分的一般卷积层（CBS）,降低网络进行船体焊缝缺陷检测的计算量和资源消耗量。实验结果表明,采用正弦灰度变换后的图像更加清晰,可突出显示焊缝缺陷特征,提升焊缝缺陷检测结果精准。改进后网络训练损失函数为0.15,平均准确率为98%,可实现不同焊缝位置的缺陷检测。     

高分辨率遥感船舶图像细粒度检测方法

船舶图像细粒度检测是高分辨遥感图像分析的难题,受船舶尺寸、陆地背景、光照、风浪等因素影响,易降低图像检测的准确性.为克服船舶目标识别的影响因素,针对不同类型和型号的船舶目标检测建起特征提取算法模型,提升最终的识别精度.本文提出一种基于深度学习的船舶图像细粒度检测方法,将深度学习算法应用到高分辨率遥感图像中,借助算法训练...     

图像块混沌特征在海面运动目标检测中的应用

为了消除舰船目标检测中海面背景的影响,提出了一种基于图像块混沌特征的目标检测算法.该算法利用小数据量法计算图像块的最大Lyapunov指数,分析运动目标存在时背景信号混沌特征的变化,检测淹没在混沌背景信号中的目标信号.实验采用400帧图像进行检测,检测率为100%,虚警率为5%.结果表明,算法能有效地检测出海面背景下的舰船目标.     

支持向量机算法在船舶网络入侵检测中的应用

入侵行为严重威胁船舶网络安全,对其入侵检测进行研究具有重要的意义,针对当前船舶网络入侵检测存在精度低、错误率高等不足,设计了一种支持向量机算法的船舶网络入侵检测模型。首先分析船舶网络入侵原理,并且提取船舶网络入侵检测特征,然后采用支持向量机算法根据入侵检测特征建立船舶网络入侵检测分类器,并引入和声搜索算法对船舶网络入侵检测分类器的参数进行优化,最后以某一个船舶网络入侵检测数据为例进行了验证性测试。支持向量机算法克服了当前船舶网络入侵检测模型的局限性,入侵检测精度超过90%,减少了入侵检测错误,检测效果要优于当前其他船舶网络入侵检测模型,是一种有效的船舶网络入侵检测模型。     

改进ViBe算法及其在运动船舶目标检测中的应用

为了抑制ViBe算法在海面动态背景视频下“鬼影”区域对船舶运动目标检测的影响,提高监控视频中船舶运动目标识别的准确率,提出一种改进的ViBe算法。首先,背景模型用连续帧初始化,以减少“鬼影”的影响;然后,使用自适应阈值和闪烁级别来减少海面杂波,同时采用像素点对比消除“鬼影”,提取运动目标前景,获取完整的运动目标区域。最后,对输入视频进行高斯金字塔多尺度分解,并采用改进的ViBe算法检测低分辨率视频中的移动船舶,完整提取了海上移动船舶。实验结果表明,所改进的算法消除了“鬼影”区域,减少了海面杂波的干扰,检测率为92.5%,单帧视频图像检测时间控制在97 ms以内,可准确、快速地检测和提取海面船舶运动目标。     

基于图像检测的船舶特征分割与提取优化算法

船舶图像特征分割和提取算法是图像检测领域中的基础工作。由于船舶航运环境和船舶自身结构组成相对复杂,船舶图像的全自动分割方法在图像检测过程中经常出现边缘模糊、准确性低等问题。因此提出基于图像检测的船舶特征分割与提取优化算法,结合免疫算法获取更多图像特征信息,达到快速、准确的对船舶图像特征进行提取和分割的目的。为验证算法的准确性进行仿真实验,结合船舶区域图像对图像边界特征进行提取和分割,并与传统方法进行比较。实验结果证明基于图像检测的船舶特征分割与提取优化算法可以有效达到特征融合、全局最优、算法效率高等优良特性,使图像具有更强的实用性。     

基于神经网络特征提取的SSA-SVM船舶目标识别方法

运用神经网络图像特征提取联合SSA-SVM分类算法,对通航区域图像中的典型船舶目标进行识别以实现船舶目标的自动分类。首先通过摄像机获得通航区域的高分辨率图像,以AlexNet深度学习网络为基础经迁移学习后提取典型船舶目标特征,获得4种船舶类型、共5 505 024个特征数的典型船舶目标特征矩阵。以特征矩阵为训练依据训练SSA-SVM算法,在种群寻优下获得最佳识别参数,经训练得出在小数据集下具有较强辨识能力的SSA-SVM船舶目标识别模型。实验表明,相比于深度学习的大数据集驱动识别算法,使用AlexNet特征提取的SSASVM算法能够在数据量较少的情况下对散货船、集装箱船等典型船舶目标进行有效识别,识别准确率为88.87%、训练时长为1 856 s,满足实用需求,为水上监管提供了可靠的技术支持。     

基于卷积神经网络的无人船海面垃圾分类算法

为了准确对海面垃圾进行分类识别,从而降低无人水面艇海面垃圾分类回收工作的难度,提出一种利用Keras深度学习框架来进行海面垃圾分类的算法。以Inception-Resnet-v2为训练网络,对4种海面垃圾进行分类识别,并与VGG-16网络模型做对比,结果显示,文章中训练的网络模型正确识别率达到93%,比VGG-16网络的准确率高出17%。充分证明文章中所研究的算法可应用于无人水面艇海面垃圾分类问题。     

基于视觉的船舶环境感知数据融合算法研究

海上安全事故往往由人为因素造成,因对环境条件感知不足而导致的操作失误是一个主要原因.论文提出基于视觉的船舶环境感知数据融合算法,对相机、雷达和船舶自动识别系统(AIS)进行多传感器数据融合,实现对船舶周边环境的高效感知.基于YOLOv3建立船舶自动识别模型,通过相机图像实现对周边船舶的自动化目标检测.然后,使用IOU匹...     

基于运动与表象特征的广域船舶目标识别方法

[目的]旨在提出对航行于关键广阔水域内的船舶进行准确识别和定位的改进方法.[方法]运用视频监控的优点,综合采用基于背景差分算法的运动目标检测方法与基于深度学习算法的图像表象特征识别方法,结合目标的运动特征和图像表象特征,实现多维度广域船舶识别的功能,并对水纹降噪、多级运动检测、航道监控图像窗口分割检测等方法进行改进,进...     

基于视频信息的港口滞留船舶检测研究

本文研究基于视频信息的港口滞留船舶检测方法,通过港口滞留船舶的精准检测提升港口管理水平。利用多结构形态学滤波方法,滤波处理港口视频图像。选取局部自适应阈值分割方法,将滤波处理后的港口视频图像,划分为前景图像与背景图像。将港口视频的前景图像作为SSD算法的输入,SSD算法利用卷积层提取图像特征,生成默认框,利用固定匹配策略,匹配真实框与默认框,将匹配结果传送至预测网络,利用预测网络输出港口滞留船舶检测结果。实验结果表明,该方法有效检测港口视频信息中的滞留船舶,阴天、黑夜等复杂环境下仍然可以精准检测船舶目标。     

基于视觉显著性的船舶结构缺陷检测研究

针对船舶结构缺陷图像中背景结构复杂,缺陷不易检测的难题,提出基于视觉显著性的缺陷检测算法。该算法采用自适应全变分模型替代FT算法的高斯滤波器并融入H分量来构建改进型FT算法,以增强缺陷图像背景的平滑和缺陷局部颜色对比度的表达能力;利用SMD算法捕捉图像结构信息及分解图像特征矩阵,凸显船舶缺陷与背景的差异性;通过自适应融合算法将改进型FT算法和SMD算法生成的显著图融合为综合显著图。对船舶缺陷进行对比实验,结果表明,提出的算法能够有效检测出船舶缺陷区域,提高缺陷检测精确率。     

深度迁移学习下的船舶焊接表面缺陷智能检测系统

为提升船舶焊接表面缺陷检测的智能化水平、更好地适应智能制造需求,设计船舶焊接表面缺陷智能检测系统.通过采集船舶焊接表面图像,对图像进行预处理,结合深度迁移学习方法,根据缺陷特征对船舶焊接表面缺陷进行分析,建立检测模型,对图像进行缺陷目标检测,从而得到一种船舶焊接表面缺陷智能检测的高效手段,为船舶制造智能化水平和先进性的...     

免疫理论的船舶网络入侵检测方法

为了提高船舶网络系统的安全性,针对当前船舶网络入侵检测方法误检率高的缺陷,设计了免疫理论的船舶网络入侵检测方法。首先对船舶网络入侵检测的原理进行分析,提取船舶网络入侵检测的原始数据,然后根据免疫理论对船舶网络入侵检测数据进行处理,提取船舶网络入侵检测特征,然后机器学习算法对船舶网络入侵检测行为进行建模,最后编程实现了船舶网络入侵检测算法,并与其他船舶网络入侵检测方法进行对比实验。结果表明,免疫理论可以提取更加有效的船舶网络入侵检测特征,提升了船舶网络入侵检测效率,而且船舶网络入侵检测正确率更高,减少了船舶网络入侵的误检率,是一种可行、有效的船舶网络入侵检测方法。