马赞1,张同杰1,白杰1,陈勇2,田毅1
摘要: 基于机器学习的视觉感知功能对航空器在复杂环境下提升态势感知或自主飞行能力至关重要,其性能对飞行安全具有重大影响。而机器学习技术固有的概率特性对其满足适航安全目标造成巨大挑战,阻碍其在机载端的应用。因此,本文形成一种基于深度集成学习的机载视觉感知鲁棒性优化设计。首先,基于运行设计域生成高代表性数据集,提出基于CW-SSIM的K折交叉验证方法,在少量数据情况下提高训练集与验证集间独立性。其次,基于YOLO架构,引入深度可分离卷积,设计三种优化基学习器,分别通过多尺度特征融合、小目标检测的专注性提升和细粒度特征提取应对不同检测需求。最后,设计集成学习方法,采用加权自适应融合策略动态调整基学习器权重,提升模型的精度及鲁棒性。实验结果表明,集成学习模型比NMS、WBF等检测框融合算法具有更好的性能表现,并且在IoU不低于0.7时,集成模型比单个模型平均的P值、R值和F1分数至少提高11.36%、2.06%和6.78%,在IoU不低于0.75时,AP值至少提高约3%,所提方法在复杂环境中显著提高目标检测精度和鲁棒性,有效减少误判和漏判,为航空器安全飞行提供技术保障。
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