航拍图像目标检测技术研究文献综述

 2022-11-28 04:11

1.研究背景和意义

近年来,伴随着光电成像设备在日常生产生活中广泛应用,计算机视觉(Computer vision[1])发展迅速,已经取得了诸多令人瞩目的成果。摄像、电视、互联网、卫星通讯等媒介产生了海量的图片和视频数据,对这些图像和数据检测其中的目标是计算机视觉领域的核心任务之一。

目标识别的任务是对给定的输入图像,确定是否包含指定目标,在多目标检测中,还需判断出不同目标所属的类别[2]。目标定位任务则不仅需要确定是否包含目标,还需要给出目标在图像中准确的位置信息,通常采用矩形框的形式标定目标。目标检测的任务则是将图像中不同类别的全部目标识别出来,并对目标位置进行标定。

传统图像的获取需要人为的使用像机进行拍摄,在对一些特殊地形进行信息采集时,往往要耗费大量的人力物力,航拍无人机的迅猛发展使得这一问题得到完美解决。无人机在空中的运动范围广泛可以按照某种意愿对地面目标进行全方位、多角度、主动式的图像采集,因此它可以对任何场景进行信息采集,为目标检测提供了新的视角[3]。基于航拍图像的目标检测技术与方法研究在国防建设和民用领域都起着至关重要的作用,这一技术的研究成为科研领域不可或缺的一部分。

2.国内外研究现状

2.1国内外无人机航拍技术的研究现状

无人机也叫无人驾驶飞机,它的自身配有动力装置。并且无人机可人为的操控或是自动控制,为完成不同任务需求,无人机装置存多种设备。早期的无人机在军用领域出场较多,在大众认知里较为祌秘。由于其在军用场景下优异的侦查、打击、通信和执行任务的能力和无人机相关技术飞速发展下带来的高效低成本等特点,无人机在民用领域的应用越来越多[4]

近几年,无人机越来越多的进入了公众的视野,不仅是因为无人机在战场上的优异表现,而是民用无人机的应用正越来越广泛。民用无人机与军用无人机大为不同,首先,民用无人机大多数为多旋翼(四旋翼)机身,而不是军用无人机的固定翼。并且民用无人机会更为轻巧、敏捷,便于携带,军用无人机在起飞时会依助于推进起飞装置,民用机由于自身的机翼结构特点,可以直接进行直飞直降,还可以空中悬停。民用无人机完成的任务主要是拍摄和轻量级的运输,所以民用机结构和功能相对简单,造价成本更低。这几大特点决定了民用无人机的快速发展趋势,特别是在安防监控、地理测绘、影视拍摄、物流运输等等领域,无人机的地位无可取代[5][6]

人机依赖的技术涵盖很多方面,包括了动力、能源、平台、通讯、智能化等等。其中要在无人机技术中取得重要优势的就是无人机的高度智能化,现阶段无人机的飞行是采用的飞行员操作和部分自动飞行的半自动方式,未来有望研制出全自动飞行的无人机,能够根据不同的任务需求,环境约束去自动执行命令。智能化的无人机可以分析天气、地形,避开干扰,自动规划最合适的路线。同时拥有避障和视觉定位功能,能够在复杂的低空环境下高速飞行。对任务目标进行自动识别与定位,这些都离不开无人机对所拍摄到图像的目标检测与识别技术。

2.2目标检测算法研究现状

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