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北理工團隊在人工智能紅外小目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域取得研究進展


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為了克服在復(fù)雜場景下紅外小目標(biāo)探測的難題,北京理工大學(xué)光電學(xué)院的許廷發(fā)教授科研團隊進行了智能化紅外小目標(biāo)定位與跟蹤方法的研究,取得了突破性進展。該研究成果以“Anti-UAV410: A Thermal Infrared Benchmark and Customized Scheme for Tracking Drones in the Wild”為題,已在國際頂級期刊《IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (TPAMI)》上發(fā)表。IEEE TPAMI作為人工智能、模式識別、圖像處理等領(lǐng)域的頂級權(quán)威期刊,其影響因子為23.6,同時也是中國計算機協(xié)會(CCF)推薦的人工智能領(lǐng)域A類期刊。論文第一作者為北京理工大學(xué)博士研究生黃博和李佳男副研究員,通訊作者為北京理工大學(xué)許廷發(fā)教授。

針對實際環(huán)境中紅外無人機目標(biāo)尺度和屬性差異顯著的問題,許廷發(fā)教授團隊提出并構(gòu)建了首個大規(guī)模紅外無人機目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)集,Anti-UAV410。該數(shù)據(jù)集包含410個紅外視頻序列和超過40萬個無人機目標(biāo)標(biāo)注框。同時,團隊提出了一種適用于復(fù)雜場景下的紅外小目標(biāo)智能定位與跟蹤方法——SiamDT。該方法能夠有效抑制紅外圖像中的復(fù)雜背景干擾,實現(xiàn)對弱小目標(biāo)的準(zhǔn)確定位與跟蹤,方法框架如圖1所示。

圖1. SiamDT紅外無人機小目標(biāo)跟蹤方法框架

SiamDT跟蹤方法融合了雙語義特征提取機制,巧妙構(gòu)建了動態(tài)背景雜波下的紅外小目標(biāo)特性模型。在城市、山區(qū)、海上和沙漠等實際場景的測試中,該框架實現(xiàn)了對復(fù)雜場景下的紅外無人機小目標(biāo)的精準(zhǔn)定位與魯棒跟蹤,效果如圖2所示。

圖2. 復(fù)雜場景下的紅外無人機小目標(biāo)跟蹤效果

該項工作創(chuàng)新性地構(gòu)建了大規(guī)模紅外無人機小目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)集,并科學(xué)地解決了復(fù)雜場景下的紅外小目標(biāo)定位與跟蹤難題。這為紅外小目標(biāo)探測領(lǐng)域的發(fā)展提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐,并奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

論文詳情:B. Huang, J. Li, J. Chen, G. Wang, J. Zhao and T. Xu, " Anti-UAV410: A Thermal Infrared Benchmark and Customized Scheme for Tracking Drones in the Wild," in IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, doi: 10.1109/TPAMI.2023.3335338.

論文鏈接:https://ieeexplore.ieee.org/document/10325629


附作者簡介:

黃博,北京理工大學(xué)光電學(xué)院博士,現(xiàn)任重慶大學(xué)副教授。主要研究基于相關(guān)濾波和孿生網(wǎng)絡(luò)的光電成像目標(biāo)跟蹤探測理論和方法。在高水平期刊IEEE TPAMI、IEEE TNNLS、IEEE TCYB、IEEE TMI和IEEE TMM等發(fā)表論文20余篇,其中第一作者13篇,最佳會議論文1篇,封面SCI論文1篇。主持國家自然科學(xué)基金青年項目、重慶市自然科學(xué)基金面上項目、重慶大學(xué)科研啟動項目等。獲ICCV 2021 Anti-UAV Workshop & Challenge國際挑戰(zhàn)賽冠軍、王大珩光學(xué)獎高校學(xué)生光學(xué)獎、北京理工大學(xué)育苗基金和國家獎學(xué)金等榮譽。

李佳男,博士,北京理工大學(xué)光電學(xué)院預(yù)聘助理教授(特別副研究員),新加坡國立大學(xué)博士后。主要從事光電成像目標(biāo)探測與識別等方面的研究,主持國家自然科學(xué)基金等項目5項。以第一/共一作者發(fā)表IEEE TPAMI 3篇,IEEE TNNLS、CVPR等論文11篇,ESI高被引論文1篇;以通訊作者發(fā)表論文40余篇;谷歌學(xué)術(shù)總引近4000次。入選中國科協(xié)及北京市科協(xié)“青年人才托舉工程”項目,獲得中國圖象圖形學(xué)學(xué)會優(yōu)秀博士學(xué)位論文,王大珩光學(xué)獎等榮譽。指導(dǎo)學(xué)生獲得 ICCV 2021“反無人機跟蹤”挑戰(zhàn)賽國際冠軍及最佳論文獎、第四屆“空天杯”創(chuàng)新創(chuàng)意大賽二等獎、中國高等教育博覽會“校企合作 雙百計劃”典型案例等。研究成果在國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中得到重要應(yīng)用。

許廷發(fā),博士,教授/博導(dǎo),國家一級重點學(xué)科“光學(xué)工程”學(xué)科責(zé)任教授,光電成像技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點實驗室主任,北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心智能化和大數(shù)據(jù)技術(shù)實驗室主任。近年來帶領(lǐng)其科研團隊圍繞光電成像探測與識別、計算成像和人工智能等領(lǐng)域不斷深化研究。主持承擔(dān)國家自然科學(xué)基金委重大科研儀器研制項目等40余項。在國際、國內(nèi)等系列期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文190余篇,其中被SCI/EI收錄100余篇。以第一發(fā)明人申請國家發(fā)明專利50項,已授權(quán)和公示25項。獲省部級科技進步二等獎等獎項3項。指導(dǎo)研究生獲得中國圖象圖形學(xué)學(xué)會優(yōu)秀博士學(xué)位論文,二人次獲得王大珩高校學(xué)生光學(xué)獎,二人次獲得全國光學(xué)與光學(xué)工程博士生學(xué)術(shù)聯(lián)賽全國百強,獲得中國高等教育博覽會“校企合作 雙百計劃”典型案例和重慶英才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)示范團隊等榮譽稱號。


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