Unmanned Aerial Vehicles (UAV) can pose a major risk for aviation safety, due to both negligent and malicious use. For this reason, the automated detection and tracking of UAV is a fundamental task in aerial security systems. Common technologies for UAV detection include visible-band and thermal infrared imaging, radio frequency and radar. Recent advances in deep neural networks (DNNs) for image-based object detection open the possibility to use visual information for this detection and tracking task. Furthermore, these detection architectures can be implemented as backbones for visual tracking systems, thereby enabling persistent tracking of UAV incursions. To date, no comprehensive performance benchmark exists that applies DNNs to visible-band imagery for UAV detection and tracking. To this end, three datasets with varied environmental conditions for UAV detection and tracking, comprising a total of 241 videos (331,486 images), are assessed using four detection architectures and three tracking frameworks. The best performing detector architecture obtains an mAP of 98.6% and the best performing tracking framework obtains a MOTA of 96.3%. Cross-modality evaluation is carried out between visible and infrared spectrums, achieving a maximal 82.8% mAP on visible images when training in the infrared modality. These results provide the first public multi-approach benchmark for state-of-the-art deep learning-based methods and give insight into which detection and tracking architectures are effective in the UAV domain.


翻译:无人驾驶航空飞行器(无人驾驶飞行器)由于疏忽和恶意使用,可能对航空安全构成重大风险。因此,无人驾驶航空飞行器的自动检测和跟踪是空中安全系统的一项基本任务。无人驾驶航空飞行器探测的共同技术包括可见波段和热红红红外成像、无线电频率和雷达。用于图像物体探测的深神经网络(DNN)最近的进展为利用视觉信息进行这一探测和跟踪任务开辟了可能性。此外,这些探测结构可以作为视觉跟踪系统的骨干,从而能够持续跟踪无人驾驶航空飞行器的入侵。迄今为止,没有将DNN用于探测和跟踪无人驾驶航空飞行器的可见波段图像的全面性能基准。为此目的,利用四个探测架构和三个跟踪框架对三套包含241个视频(331 486图像)的环境条件的数据集进行了评估。最佳检测结构获得98.6%的MAP,而最佳运行跟踪框架获得96.3%的MOTA。在可见和红外线图像探测和红外线图像的可见频段上进行跨式评价,在可视域和红外红外的深度跟踪模式中,这些红外观测模式提供了可视的M88%的MA-A-A-A-AFD-在公共深度探测中,这些最接近中,这些最高级学习模式实现了中,这些最有效学习模式提供了第82.8。

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