研究目的
应用深度卷积神经网络(特别是YOLOv2)实现太空环境中航天器的实时精准检测,以解决现有方法在速度与精度方面的局限性。
研究成果
改进的YOLOv2网络实现了高检测精度(97.8%检出率,80.6%mAP)和快速处理速度(每张图像0.018秒),展现出对旋转和光照变化具有鲁棒性的实时航天器检测效能。其性能优于YOLO和SSD算法,在空间目标检测领域具有广泛应用前景。
研究不足
该研究依赖于模拟数据和网络收集的数据,可能无法完全代表真实空间条件。数据集规模有限(2500张训练图像),且该方法在极端复杂或对抗性场景中的性能尚未经过广泛测试。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用基于回归的卷积神经网络(YOLOv2)进行端到端航天器检测,并对网络架构进行改进以提升性能。通过数据增强和微调技术解决数据量有限的问题。
2:样本选择与数据来源:
利用网络收集的空间目标图像及Blender软件在不同场景下模拟生成2500张训练图像和300张测试图像。数据增强方法包括旋转、翻转和噪声干扰。
3:实验设备与材料清单:
配备Intel Core i7处理器、NVIDIA GTX-1080显卡(8GB显存)、16GB内存的个人计算机,运行Ubuntu 16.04操作系统。软件包括TensorFlow框架、用于图像生成的Blender以及标注工具LabelImg。
4:04操作系统。软件包括TensorFlow框架、用于图像生成的Blender以及标注工具LabelImg。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:对图像进行标注和增强处理后输入改进的YOLOv2网络进行训练和测试,网络输出航天器检测的边界框和置信度分数。
5:数据分析方法:
通过平均精度均值(mAP)、检测率和单幅图像平均处理时间评估性能,并与YOLO和SSD方法进行对比。
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获取完整内容-
GPU
GTX-1080
NVIDIA
Accelerates deep learning computations for training and inference of the convolutional neural network.
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CPU
Core i7
Intel
Handles general processing tasks in the experimental setup.
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RAM
Provides memory for running the deep learning framework and processing data.
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Operating System
Ubuntu 16.04
Serves as the platform for executing the experiments and software.
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Deep Learning Framework
TensorFlow
Used for implementing and training the convolutional neural network models.
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Software
Blender
Simulates and generates spacecraft images under different circumstances for dataset creation.
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Software
LabelImg
Assists in annotating the images for training and testing datasets.
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