基于判别和旋转不变卷积神经网络的高分遥感图像目标检测

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61772425
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0605.模式识别与数据挖掘
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The existing deep learning based object detection methods face several key problems needed to be solved when processing massive high resolution remote sensing images: 1) There is a lack of a large-scale high resolution remote sensing image benchmark, which severely limits the application of deep learning based methods to remote sensing big data; 2) There exist high within-class diversity and between-class similarity owing to the large number of object classes in remote sensing images, which increases the difficulty of object detection; 3) The objects in remote sensing images generally have arbitrary orientations and so how to effectively achieve rotation invariance is a big challenge. Aiming at the aforementioned problems and based on the applicant’s previous research work (research work have been published in conference such as CVPR and international journals such as Proceedings of the IEEE, IEEE TGRS, etc.), this project will first propose a large-scale, publicly available remote sensing image benchmark for object detection, and then focus on the researches of the following key technologies, including the design of discriminative convolutional neural networks, the design of rotation invariant convolutional neural networks, deep learning model optimization and multi-task learning collaborative optimization, to promote the state-of-the-art performance of object detection. This project is expected to significantly improve the utilization efficiency and automatic processing level of high resolution remote sensing images, and hence being very valuable for both civil and military applications.
基于深度学习技术的目标检测算法在处理高分遥感图像时面临着以下几个亟待解决的难点问题:1)缺乏大规模的高分遥感图像数据集,制约了深度学习技术在遥感大数据上的应用;2)遥感图像可识别的地物目标种类繁多,存在着目标的类内多样性和类间相似性问题,增加了目标检测的难度;3)遥感图像中的地物目标存在方向的多变性,如何实现旋转不变性是一个急需解决的问题。针对上述问题并结合申请人的前期研究工作(研究成果发表在领域顶级会议如CVPR和顶级国际期刊如Proceedings of the IEEE、IEEE TGRS等),本项目拟构建一个大规模、公开的高分遥感图像目标检测数据库,并深入研究判别式卷积神经网络构建、旋转不变卷积神经网络构建、深度学习模型优化与多任务学习协同优化等关键技术,提高高分遥感图像目标检测的技术水平。本项目的研究成果能显著提高高分遥感图像的利用效率和自动化处理水平,具有重要的民用和军事价值。

结项摘要

针对高分遥感图像目标检测面临的大规模数据集稀缺、类内多样性大、类间相似性高、目标方向多变等挑战,本项目从多个层面开展创新研究。取得的代表性工作包括:1)建立了大规模公开的光学遥感图像目标检测数据库DIOR;2)提出了一种基于旋转不变和费舍尔判别卷积神经网络的图像目标检测方法;3)提出了一种旋转不敏感、上下文特征增强的高分辨率遥感图像目标检测方法;4)提出了一种新颖的基于部件定位网络的细粒度目标识别方法;5)提出了基于动态特征融合网络的高分辨率遥感图像目标检测方法;6)提出了一种简单、有效的有向目标检测框架Oriented R-CNN;7)提出了多元信息监督的遥感图像有向目标检测方法;8)提出了高质量目标候选框生成与选择的弱监督目标检测方法。..本项目研究产生了一批高水平研究成果,发表高水平学术论文22篇,其中领域重要的国际期刊论文15篇,包括IEEE TPAMI在内的IEEE汇刊系列12篇,本领域重要国际会议论文4篇,中文期刊论文3篇;申请国家发明专利5项;培养博士生6名、硕士生8名;项目负责人获得2021年IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology最佳论文奖(IEEE TCSVT Best Paper Award)、2021年IEEE地球科学与遥感学会最有影响力论文奖(IEEE GRSS Highest Impact Paper Award)、2021年人工智能学会技术发明奖一等奖(R4)和2020年测绘科学技术奖一等奖(R6)。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(6)
会议论文数量(4)
专利数量(5)
Task-wise attention guided part complementary learning for few-shot image classification
用于少镜头图像分类的任务式注意引导部分互补学习
  • DOI:
    10.1007/s11432-020-3156-7
  • 发表时间:
    2021-02-01
  • 期刊:
    SCIENCE CHINA-INFORMATION SCIENCES
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Cheng, Gong;Li, Ruimin;Han, Junwei
  • 通讯作者:
    Han, Junwei
High-Quality Proposals for Weakly Supervised Object Detection
弱监督目标检测的高质量提案
  • DOI:
    10.1109/tip.2020.2987161
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Cheng, Gong;Yang, Junyu;Han, Junwei
  • 通讯作者:
    Han, Junwei
Learning Rotation-Invariant and Fisher Discriminative Convolutional Neural Networks for Object Detection
学习用于目标检测的旋转不变和 Fisher 判别卷积神经网络
  • DOI:
    10.1109/tip.2018.2867198
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Cheng, Gong;Han, Junwei;Xu, Dong
  • 通讯作者:
    Xu, Dong
Perturbation-Seeking Generative Adversarial Networks: A Defense Framework for Remote Sensing Image Scene Classification
寻求扰动的生成对抗网络:遥感图像场景分类的防御框架
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2021.3081421
  • 发表时间:
    2021-05-26
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Cheng, Gong;Sun, Xuxiang;Han, Junwei
  • 通讯作者:
    Han, Junwei
动态特征融合的遥感图像目标检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢星星;程塨;姚艳清;姚西文;韩军伟
  • 通讯作者:
    韩军伟

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其他文献

基于小波变换和邻域特征的多聚焦图像融合算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    赵天云;程塨;郭雷
  • 通讯作者:
    郭雷
基于形态学带通滤波和尺度空间理论的红外弱小目标检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程塨;郭雷;韩军伟;钱晓亮
  • 通讯作者:
    钱晓亮
视频显著性计算模型及在视频广告插入中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    吉林大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵世杰;韩军伟;贺胜;程塨;郭雷
  • 通讯作者:
    郭雷
一种基于加权稀疏编码的频域视觉显著性检测算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子学报 (已在线发表)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钱晓亮;郭雷;韩军伟;程塨;姚西文
  • 通讯作者:
    姚西文
基于稀疏表达的遥感图像检索
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    西北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周培诚;韩军伟;程塨;李晖晖;郭雷
  • 通讯作者:
    郭雷

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

程塨的其他基金

面向光学遥感影像弱小目标智能检测的深度学习方法与技术研究
  • 批准号:
    62376223
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于特征自学习的高分光学遥感图像多类目标快速检测与识别
  • 批准号:
    61401357
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  • 项目类别:
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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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