Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), specifically drones equipped with remote sensing object detection technology, have rapidly gained a broad spectrum of applications and emerged as one of the primary research focuses in the field of computer vision. Although UAV remote sensing systems have the ability to detect various objects, small-scale objects can be challenging to detect reliably due to factors such as object size, image degradation, and real-time limitations. To tackle these issues, a real-time object detection algorithm (YOLO-Drone) is proposed and applied to two new UAV platforms as well as a specific light source (silicon-based golden LED). YOLO-Drone presents several novelties: 1) including a new backbone Darknet59; 2) a new complex feature aggregation module MSPP-FPN that incorporated one spatial pyramid pooling and three atrous spatial pyramid pooling modules; 3) and the use of Generalized Intersection over Union (GIoU) as the loss function. To evaluate performance, two benchmark datasets, UAVDT and VisDrone, along with one homemade dataset acquired at night under silicon-based golden LEDs, are utilized. The experimental results show that, in both UAVDT and VisDrone, the proposed YOLO-Drone outperforms state-of-the-art (SOTA) object detection methods by improving the mAP of 10.13% and 8.59%, respectively. With regards to UAVDT, the YOLO-Drone exhibits both high real-time inference speed of 53 FPS and a maximum mAP of 34.04%. Notably, YOLO-Drone achieves high performance under the silicon-based golden LEDs, with a mAP of up to 87.71%, surpassing the performance of YOLO series under ordinary light sources. To conclude, the proposed YOLO-Drone is a highly effective solution for object detection in UAV applications, particularly for night detection tasks where silicon-based golden light LED technology exhibits significant superiority.


翻译:无人机(UAV)配备远程感知物体检测技术的无人机,已迅速获得广泛应用,并成为计算机视觉领域的主要研究重点之一。尽管UAV遥感系统可以检测各种对象,但小尺寸对象由于对象大小,图像退化和实时限制等因素,可靠性检测是具有挑战性的。为解决这些问题,提出了一种实时物体检测算法(YOLO-Drone),并应用于两个新的UAV平台以及特定的光源(基于硅的金色LED)。YOLO-Drone提出了几个新颖之处:1)包括一个新的骨干Darknet59;2)一个新的复杂特征聚合模块MSPP-FPN,它包括一个空间金字塔池和三个空洞空间金字塔池模块;3)以广义交叉联合(GIoU)为损失函数。为评估性能,利用两个基准数据集UAVDT和VisDrone以及在基于硅的金色LED下拍摄的一个自制数据集。实验结果表明,在UAVDT和VisDrone中,所提出的YOLO-Drone优于最先进的(SOTA)物体检测方法,分别提高了10.13%和8.59%的mAP。关于UAVDT,YOLO-Drone表现出高达53 FPS的高实时推理速度和最大34.04%的mAP。值得注意的是,YOLO-Drone在基于硅的金色LED下具有高性能,在普通光源下,mAP高达87.71%,超过了YOLO系列在普通光源下的表现。总之,所提出的YOLO-Drone是UAV应用中一种高效的物体检测解决方案,特别是对于基于硅的金色光LED技术表现出显著优势的夜间检测任务。

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