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基于深度学习的水面无人艇船舶检测技术研究

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第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1船舶检测技术研究现状

1.2.2目标检测技术研究现状

1.3研究内容与论文结构

第2章 深度学习相关理论与工作基础

2.1 深度学习概述

2.2 卷积神经网络

2.2.1 卷积层

2.2.2 池化层

2.2.3 激活函数

2.3 经典的卷积神经网络

2.3.1 VGGNet

2.3.2 ResNet

2.4 数据增强

2.5 深度学习模型框架介绍

2.6 本章小结

第3章 基于深度学习的目标检测改进算法研究

3.1 深度学习目标检测算法

3.1.1 基于区域建议的目标检测算法

3.1.2 基于回归方式的目标检测算法

3.2 SSD算法研究

3.3 改进SSD算法

3.3.1 基础网络改进

3.3.2 改进SSD算法结构

3.3.3 算法网络训练

3.4 本章小结

第4章 基于改进SSD算法的船舶检测与识别实验

4.1 数据集整理及预处理

4.2 网络模型训练

4.3 实验与结果分析

4.3.1 评价指标

4.3.2 系统配置介绍

4.3.3 测试结果与分析

4.4 本章小结

第5章 无人艇视觉系统的设计与实现

5.1 无人艇平台搭建

5.2 视觉系统

5.3 程序设计与实现

5.4 本章小结

总结与展望

1 工作总结

2 未来展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文和取得研究成果

致谢

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摘要

随着陆地资源的开发趋于饱和,许多国家开始将目光转向海洋资源。中国海岸线绵长,岛屿众多且附近海域中蕴藏着丰富的生物矿产资源。周边国家觊觎中国的海洋资源已久,为此中国海域安全受到了诸多威胁。水面无人艇作为一种智能化平台可用于执行海上监测任务,对于那些侵犯中国领海的违法船舶能够做到实时检测并及时反馈。本文以无人艇平台为载体搭建视觉系统,采集视频图像并结合深度学习目标检测算法实现对多种类型船舶的检测与识别。 本文首先介绍了现有的船舶检测技术,并对传统目标检测方法存在的问题进行了分析。针对传统方法存在的问题并结合目前人工智能大数据在学习特征方面的优势,本文研究基于深度学习的目标检测算法实现对船舶目标的检测。 之后介绍了两类基于深度学习的目标检测方法,并着重分析了SSD算法模型及其优缺点。在此基础上研究了一种改进SSD算法,使用深度残差网络ResNet50替换原算法基础网络中的VGG16,并添加额外的卷积层和池化层,从而提升了算法的检测精度和检测效果,提高了算法的鲁棒性。 然后设计实验将改进前后的算法进行比较,结果表明改进SSD算法相比于原算法在检测率和检测效果上都有了提升。此外,收集四种船舶图像创建船舶数据集,并设计实验测试了改进SSD算法在自建船舶数据集中的表现。在自建船舶数据集中使用了数据增强方法,有效地增加了样本数量。训练改进模型时使用了迁移学习方法,提高了模型收敛速度,减少了训练时间。实验结果表明改进算法实现了对四种类型船舶的检测与识别,并且在检测效果和精度上都有了较大提升。 最后构建了无人艇视觉系统和基于改进SSD算法的船舶检测系统,实现了对江面上船舶目标的检测和识别。

著录项

  • 作者

    王啸雨;

  • 作者单位

    江苏科技大学;

  • 授予单位 江苏科技大学;
  • 学科 机械工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 卢道华;
  • 年度 2019
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    深度学习; 水面无人艇; 船舶;

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