M²S-YOLOv8: Detección de Buques Multiescala y Consciente de la Asimetría para Entornos Marinos

Sus antecedentes:

• La detección de buques es crucial para la percepción del medio ambiente marino, pero enfrenta desafíos como la oclusión de objetivos, objetivos multiescala, geometrías asimétricas y condiciones de imagen adversas.
• Los métodos existentes basados en la visión tienen dificultades con la calidad degradada de la imagen y los escenarios complejos comunes en los entornos marinos reales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco mejorado de detección de buques, M2S-YOLOv8, que aborde las limitaciones de los métodos actuales en entornos marinos complejos.
• Mejorar la percepción de objetivos de buques multiescala y asimétricos, mejorar la eficiencia de la fusión de características y estabilizar la regresión de objetivos pequeños.

Principales métodos:

• Se propuso el marco M2S-YOLOv8 basado en YOLOv8, que incorpora un módulo de Atención Paralelizada por Parches Consciente de la Asimetría Multiescala (MSA-PPA) en la columna vertebral.
• Se introdujo un operador de Upsampling de Convolución Deformable (DCNUpsample) en el Cuello para una fusión adaptativa eficiente de características.
• Se desarrolló una función de pérdida CIoU normalizada ponderada por distancia de Wasserstein (WA-CIoU) para mejorar la estabilidad de la regresión de objetivos pequeños.

Principales resultados:

• M2S-YOLOv8 demostró un rendimiento mejorado en el Conjunto de Datos de Percepción de Buques No Tripulados (UZPD) y el Conjunto de Datos Marítimos de Singapur (SMD).
• El marco logró un equilibrio entre el diseño ligero y las capacidades de inferencia en tiempo real.
• Se observó una percepción mejorada de objetivos multiescala y asimétricos, fusión eficiente de características y localización estable.

Conclusiones:

• M2S-YOLOv8 ofrece una solución robusta para la detección de buques en entornos marinos desafiantes.
• Las mejoras propuestas mejoran significativamente la precisión de la detección y la estabilidad de la localización.
• El marco muestra un gran potencial para su implementación en dispositivos de borde de plataformas marinas no tripuladas para una percepción marina confiable.