基于主动推理的水下自主航行器视觉认知计算关键技术研究
批准号:
62072211
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
姜宇
依托单位:
学科分类:
计算机图像视频处理与多媒体技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
姜宇
中文摘要
21世纪是人类开发和利用海洋的新世纪,水下自主航行器海洋探测技术已成为各国争相投入的极具挑战性的前沿技术。本项目针对目前水下自主航行器对动态目标缺乏有效特征分析模型问题,提出结合时空注意力特征网络和深度变分贝叶斯自编码器的视觉小样本数据增强模型,为水下自主航行器视觉认知计算方法提供必要的基础支撑;针对目前水下复杂视觉环境高效智能决策推理能力不足难题,提出基于深度主动推理的水下图像认知计算模型及加速硬件架构设计方法,增强水下自主航行器视觉探测分析与决策能力;基于上述研究成果,提出一套支持复杂水下环境、低功耗、高处理能力的基于主动推理的视觉认知理论与方法,构建水下自主航行器视觉认知计算原型系统并进行试验验证。力争在视觉探测认知领域取得高水平的研究成果,推动高层次人工智能技术的发展与应用,具有重要的研究价值与现实意义。
英文摘要
The 21st century is the new era for ocean exploitation, and the marine detection technology of autonomous underwater vehicles has become a challenging technology and an area of competing investment by countries. For the lack of effective feature analysis for dynamic targets of autonomous underwater vehicles, this project puts forward a network enhancement model combined with an attention feature network based on space-time image data and the deep variational bayesian auto-encoder network. In order to improve the inadequate ability of intelligent decision-making in the complex visual underwater environment, this project will propose a model of underwater image cognitive calculation by the deep active inference, which make an enhancement on the ability of visual detection and decision-making. Based on the research above, we get a new design method for visual cognitive supporting underwater environment and low power consumption with high performance, and this work will establish a computing prototype system for visual cognitive of autonomous underwater vehicles with a validation. We will strive to obtain high-level research results in the field of visual cognition. It is of great research value and practical significance to promote the development and application of artificial intelligence technology.
随着水下机器人技术的迅猛发展,水下自主航行器在海洋探测、环境监测和搜索救援等领域发挥着重要作用。本项目针对水下复杂环境中,传统视觉感知方法在数据稀缺、小样本学习以及低光照和低分辨率图像处理局限性,开展基于主动推理的视觉认知理论与方法研究。.本项目首先针对水下视觉感知中数据稀缺和视觉退化的问题,提出了基于生成对抗网络的小样本数据增强策略;开发了一套适用于低光环境的多尺度特征融合增强方法和一种基于特征的图像分辨率增强策略,提升了训练数据的多样性和训练样本质量。其次,针对水下环境中动态干扰条件下目标识别等问题,本项目提出了一种基于特征融合和事件驱动的水下目标检测方法;本项目设计了一种融合模型蒸馏、实例分割技术以及硬件加速的轻量化视觉认知模型架构,保障水下目标识别精度的同时显著提升了执行效率。其次,针对传统被动感知方法在动态、不确定水下环境中的局限性,本项目构建了一套基于主动推理的视觉认知理论框架,结合混合深度学习模型和时间序列预测技术;提出了一种基于超图卷积网络和端到端实体检测的主动特征推理方法,有效识别和推理动态目标的多维特征。最后,本项目设计并验证了一套完整的水下自主航行器视觉认知计算原型系统,实现了从环境感知到智能决策的全流程闭环。.研究取得显著成果,在TNNLS、TMM等国内外权威期刊和重要学术会议发表高质量研究论文18篇,申请并获得19项国家发明专利授权,获吉林省自然科学二等奖1项,培养博士后1名、研究生20名,达到项目预期成果要求。本项目的研究成果,对于推动突破我国在水下视觉认知计算领域的基础理论和关键技术瓶颈,提升智能化水平,具有重要的科学意义和广阔的应用前景。
面向海上交通的物联网和气象大数据处理关键技术研究
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批准号:51409117
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2014
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负责人:姜宇
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依托单位:
国内基金
海外基金