Advanced deep learning framework for underwater object detection with multibeam forward-looking sonar
Notice bibliographique
Résumé
Underwater object detection (UOD) is an essential activity in maintaining and monitoring underwater infrastructure, playing an important role in their efficient and low-risk asset management. In underwater environments, sonar, recognized for overcoming the limitations of optical imaging in low-light and turbid conditions, has increasingly gained popularity for UOD. However, due to the low resolution and limited foreground-background contrast in sonar images, existing sonar-based object detection algorithms still face challenges regarding precision and transferability. To solve these challenges, this article proposes an advanced deep learning framework for UOD that uses the data from multibeam forward-looking sonar. The framework is adapted from the network architecture of YOLOv7, one of the state-of-the-art vision-based object detection algorithms, by incorporating unique optimizations in three key aspects: data preprocessing, feature fusion, and loss functions. These improvements are extensively tested on a dedicated public dataset, showing superior object classification performance compared to the selected existing sonar-based methods. Through experiments conducted on an underwater remotely operated vehicle, the proposed framework validates significant enhancements in target classification, localization, and transfer learning capabilities. Since the engineering structures have similar geometric shapes to the objects tested in this study, the proposed framework presents potential applicability to underwater structural inspection and monitoring, and autonomous asset management.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».