小样本长尾分布毫米波安检图像的目标识别
作者:
作者单位:

1.中国工程物理研究院,电子工程研究所,四川 成都 610200;2.中国工程物理研究院,微系统与太赫兹研究中心,四川 成都 610200;3.研究生院,北京 100088

作者简介:

赵文联(1999-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为雷达信号处理.email:710804774@qq.com.
安健飞(1979-),男,博士,研究员,主要研究方向为太赫兹雷达技术及其探测与成像研究.
陈仁爱(1992-),男,博士,副研究员,主要研究方向为太赫兹雷达技术及其探测与成像研究.
崔振茂(1990-),男,博士,副研究员,主要研究方向为太赫兹雷达技术及其探测与成像研究
邓佩佩(1990-),女,博士,副研究员,主要研究方向为太赫兹雷达技术及其探测与成像研究.
喻 洋(1985-),男,博士,副研究员,主要研究方向为太赫兹雷达技术及其探测与成像研究.
吴 强(1991-),男,博士,副研究员,主要研究方向为太赫兹雷达技术及其探测与成像研究.
成彬彬(1981-),男,博士,研究员,博士生导师,主要研究方向为太赫兹雷达技术及其探测与成像研究.
刘 杰(1978-),男,博士,副研究员,主要研究方向为太赫兹雷达技术及其探测与成像研究.

通讯作者:

基金项目:

伦理声明:



Target recognition of millimeter-wave security inspection images with small-sample long-tail distribution
Author:
Ethical statement:

Affiliation:

1.Institute of Electronic Engineering,China Academy of Engineering Physics,Mianyang Sichuan 621999,China;2.Microsystem and Terahertz Research Center,China Academy of Engineering Physics,Chengdu Sichuan 610200,China;3.Graduate School of China Academy of Engineering Physics,Beijing 100088,China

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    摘要:

    毫米波安检图像的数据量少,对于不常见种类的危险物体数据量更少,同时数据呈长尾式分布。安检要求检出速度快,现有深度学习还不能完全适用于毫米波安检图像数据集。为满足日常安检,本文基于YOLOv5算法对毫米波安检雷达的人体隐藏目标的成像进行特征提取。首先对YOLOv5的算法框架进行研究,提出Focal CIoU损失函数对样本进行重加权,减少长尾效应;之后对数据集进行处理,将目标裁剪之后随机粘贴进现有图片以扩充和平衡各个种类之间的数据量,达到重采样目的;最后引入压缩激励网络(SENet)注意力机制,提高目标识别准确度。验证结果表明,本文方法的人体隐藏目标平均精确度均值(mAP)达到85.4%,较原始YOLOv5算法有4.7%的提升,满足日常使用场景的检测。

    Abstract:

    The data volume of millimeter-wave security imaging is relatively small, and the data volume for uncommon types of dangerous objects is even smaller, with the data exhibiting a long-tail distribution. Security inspection requires fast detection speed, and existing deep learning methods are not yet fully applicable to millimeter-wave security imaging datasets.To meet the needs of daily security inspection, a method based on the YOLOv5 algorithm is proposed for feature extraction of human hidden targets in millimeter-wave security radar imaging. Firstly, the YOLOv5 algorithm framework is studied, and a Focal CIoU loss function is proposed to re-weight the samples and reduce the long-tail effect. Next, the dataset is processed by cropping the targets and randomly pasting them into existing images to expand and balance the data volume among different categories, achieving the purpose of resampling. Finally, the Squeeze-and- Excitation Network(SENet) attention mechanism is introduced to improve the accuracy of target recognition. The validation results show that the mean Average Precision (mAP) of human hidden targets using the proposed method reaches 85.4%, which is a 4.7% improvement compared to the original YOLOv5 algorithm. This performance meets the detection requirements for daily usage scenarios.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

赵文联,安健飞,陈仁爱,崔振茂,邓佩佩,吴强,刘杰,成彬彬,喻洋.小样本长尾分布毫米波安检图像的目标识别[J].太赫兹科学与电子信息学报,2025,23(5):532~539

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  • 收稿日期:2023-11-14
  • 最后修改日期:2024-01-15
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  • 在线发布日期: 2025-06-05
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