复杂环境下基于多视角与轻量级卷积神经网络的多无人机目标跟踪

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61806148
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0608.智能系统与人工智能安全
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Vision-based object tracking of the unmanned aerial vehicle (UAV) in the complex environment is a very challenging task. This project aims to develop an object tracking method for multiple UAVs based on multiple views and lightweight convolutional neural network. Aiming at the convolution neural network with complex structure adopted by the existing object tracking methods, an onboard lightweight convolution neural network which is applicable for UAV platform will be researched. Considering the advantage of multiple views of multiple UAVs, the approach to train and optimize the object model with enough valid shared samples will be explored, improving the robustness and accuracy of object tracking in the complex environment. Aiming at the limitation of existing hand-crafted feature-based UAV object tracking method, an object tracking method by online selecting convolutional layer dynamically will be researched, developing a UAV object tracking approach based on convolutional features. Aiming at many uncertain factors in the complex environment, a fuzzy control approach with non-singleton dynamic fuzzification and Gaussian model will be explored, controlling the UAV with high accuracy and speed. The research results of this project are significant to solve the existing critical problems in the current research of object tracking of the UAV. This project is also beneficial for enriching the research theories of UAV tracking and promoting the object tracking of the UAV.
基于视觉的无人机目标跟踪在复杂环境下是一项非常具有挑战性的任务。本项目拟针对基于多视角与轻量级卷积神经网络的多无人机目标跟踪方法开展研究。针对现有目标跟踪方法采用结构复杂的卷积神经网络特点,研究轻量级卷积神经网络的构建方法,以适用无人机的机载平台使用;利用多无人机具有多视角的优势,研究通过共享足够有效样本对目标模型进行归一化训练与优化的方法,以提高复杂环境下目标跟踪的鲁棒性与准确性;针对现有无人机机载目标跟踪方法采用手工设计特征的局限性,研究基于在线动态选取卷积层的目标跟踪方法,进而提出基于卷积特征的无人机机载目标跟踪方法;针对多样化复杂环境中往往存在诸多不确定性因素的问题,研究非单点动态高斯型模糊控制方法,以实现对无人机的快速精确控制。预期成果将为复杂环境下基于视觉的无人机目标跟踪研究提供理论指导,突破无人机在跟踪性能提升方面所存在的关键问题,对推动无人机目标跟踪的发展具有重要意义。

结项摘要

本项目以多无人机系统为研究对象,通过大规模定性定量分析与实验验证,提出了基于多视角与轻量级卷积神经网络的多无人机目标跟踪方法的关键基础理论。具体地,针对现有目标跟踪方法采用结构复杂的卷积神经网络的缺点,构建了适用于无人机机载平台使用的轻量级卷积神经网络;为提高复杂环境下目标跟踪的鲁棒性与准确性,利用多无人机具有多视角的特点,通过共享足够有效的样本,形成了对目标模型进行归一化训练与优化的方法;针对现有无人机机载目标跟踪方法采用手工设计特征的局限性与采用卷积特征的优势,提出了基于在线动态选取卷积层的目标跟踪方法;为保证多无人机在执行自主跟踪任务中的综合控制性能,针对多样化复杂环境中往往存在诸多不确定性因素的问题,形成了非单点动态高斯型模糊控制方法。上述成果不仅为基于视觉感知的无人机自主目标跟踪提供理论和方法指导,亦对推动无人机目标跟踪进一步发展、促进其在军事与民用领域应用具有极为重要的科学价值与工程实践意义。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(17)
专利数量(3)
Robust multi-kernelized correlators for UAV tracking with adaptive context analysis and dynamic weighted filters
用于无人机跟踪的鲁棒多核相关器,具有自适应上下文分析和动态加权滤波器
  • DOI:
    10.1007/s00521-020-04716-x
  • 发表时间:
    2020-01-31
  • 期刊:
    NEURAL COMPUTING & APPLICATIONS
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Fu, Changhong;He, Yujie;Xiong, Weijiang
  • 通讯作者:
    Xiong, Weijiang
Intuit Before Tuning: Type-1 and Type-2 Fuzzy Logic Controllers
调整前的 Intuit:1 类和 2 类模糊逻辑控制器
  • DOI:
    10.1016/j.asoc.2019.105495
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Soft Computing
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Andriy Sarabakha;Changhong Fu;Erdal Kayacan
  • 通讯作者:
    Erdal Kayacan
Spatial Reliability Enhanced Correlation Filter: An Efficient Approach for Real-Time UAV Tracking
空间可靠性增强相关滤波器:实时无人机跟踪的有效方法
  • DOI:
    10.1109/tmm.2021.3118891
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Multimedia
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Changhong Fu;Jin Jin;Fangqiang Ding;Yiming Li;Geng Lu
  • 通讯作者:
    Geng Lu
Object Saliency-Aware Dual Regularized Correlation Filter for Real-Time Aerial Tracking
用于实时空中跟踪的对象显着性感知双正则相关滤波器
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2020.2992301
  • 发表时间:
    2020-12-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Fu, Changhong;Xu, Juntao;Zhang, Zhijun
  • 通讯作者:
    Zhang, Zhijun
Disruptor-Aware Interval-Based Response Inconsistency for Correlation Filters in Real-Time Aerial Tracking
实时空中跟踪中相关滤波器的基于中断感知的基于间隔的响应不一致
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2020.3030265
  • 发表时间:
    2021-08-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Fu, Changhong;Ye, Junjie;Lin, Fuling
  • 通讯作者:
    Lin, Fuling

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改进型规模约束在聚类算法中的应用
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    朱顺痣;符长虹;刘利钊;洪文兴
  • 通讯作者:
    洪文兴
基于随机森林的潜在k近邻算法及其在基因表达数据分类中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    系统工程理论与实践
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨帆;林琛;周绮凤;符长虹;罗林开
  • 通讯作者:
    罗林开

其他文献

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符长虹的其他基金

低照度下基于跨领域迁移学习的轻量级端到端无人机目标跟踪
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  • 批准年份:
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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