[发明专利]一种光学遥感卫星图像的舰船检测装置及方法

说明书

本发明涉及一种光学遥感卫星图像的舰船检测装置及方法，属于光学遥感卫星图像自动化处理和算法硬件加速领域；该装置包括图像处理模块、存储模块、数据输入模块、总线协议转换模块以及数据输出模块，该方法包括以下步骤：光学遥感卫星图像预处理，删减第一层网络的输入通道数；融合BN归一化处理模块；网络参数重排序；图像处理模块进行舰船检测，主要用于解决在轨卫星带宽利用率低的问题，本发明具有检测精度高、检测速度快、运行功耗低的特性，能够快速剔除海量光学遥感卫星图像中的无效数据，大幅提升卫星数传带宽利用率。

技术领域

本发明涉及卫星遥感图像自动化处理和算法硬件加速领域，尤其是一种光学遥感卫星图像的舰船检测装置及方法。

背景技术

在轨遥感卫星的通信带宽是关键的国家战略资源，遥感卫星利用如光电遥感器、雷达或无线电接收机，从轨道上对目标实施侦察、监视或跟踪，以获取地面、海洋或空中目标辐射、反射或发射的电磁波信息，然后通过无线电传输方式发送到地面接收站，经过光学、电子设备和计算机加工处理，从中提取有价值的军事情报。但是回传的数据大部分是以高分、高光谱遥感图像形式进行传输，需要占用极大的带宽，而含有监控目标的数据占总数据量的比例仅介于5％～25％之间，大部分带宽被无效数据所浪费，同时也挤占了其他载荷的通信资源，可见如何提升有效数据传输比例成为提高在轨遥感卫星性能的关键。目前该领域的研究主要是在地面通过基于nVidia显卡的深度学习服务器平台上实现的，此平台功耗较高，且体积庞大，无法应用于在轨遥感卫星。

故而，针对以上问题，基于FPGA平台，设计图像处理模块，完成对光学遥感卫星图像舰船目标的检测，剔除无效数据，提高卫星带宽利用率。

发明内容

本发明是提供一种光学遥感卫星图像的舰船检测装置及方法，解决光学遥感卫星图像舰船目标的检测问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种光学遥感卫星图像的舰船检测装置，包括图像处理模块、存储模块、数据输入模块、总线协议转换模块以及数据输出模块；

所述图像处理模块采用FPGA作为主控芯片，所述图像处理模块与存储模块可进行双向数据传输，且多个图像处理模块并行工作，所述存储模块采用DDR3规格型存储器；

所述数据输入模块的作用是通过CAMERALINK总线协议接收原始图像信息，所述数据输出模块的作用是将处理后的图像通过PCIE总线协议输送出去；

所述总线协议转换模块包括AXI4与CAMERALINK总线协议转换和AXI4与PCIE总线协议转换，所述AXI4与CAMERALINK总线协议转换将数据输入模块的图像数据传输于存储模块中，所述AXI4与PCIE总线协议转换将存储模块中的图像数据传输给数据输出模块。

一种光学遥感卫星图像的舰船检测方法，包括以下步骤，

(1)精简通道数：将YOLO V3的第一层网络输入通道数量改为1，将第一层网络原始三个输入通道对应位置的权重参数进行累加运算，作为第一层网络新的权重参数；

(2)权重参数预处理，在包含BN归一化处理模块的网络层中，去除BN归一化处理模块，并基于以下公式对每个网络参数值，进行预处理，得到新的参数参数

其中，W_new为预处理之后的权重参数，W_old为预处理之前的权重参数，Variance为预处理前的批处理化方差，Bias_new为预处理之后的偏置参数，Bias_old为预处理之前的偏置参数，Mean为预处理前的批处理化均值；