南昌航空大学;江西远大保险设备实业集团有限公司;江西方德科技有限公司欧巧凤获国家专利权
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龙图腾网获悉南昌航空大学;江西远大保险设备实业集团有限公司;江西方德科技有限公司申请的专利一种基于时序编解码网络的羽毛球检测与跟踪方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115953428B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211612918.2,技术领域涉及:G06T7/20;该发明授权一种基于时序编解码网络的羽毛球检测与跟踪方法是由欧巧凤;钟亮;熊邦书;方霆;刘畅;张利平;徐迪;聂夏青设计研发完成,并于2022-12-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于时序编解码网络的羽毛球检测与跟踪方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于时序编解码网络的羽毛球实时检测与跟踪方法,涉及智能图像处理和机器视觉领域,该方法结合通道注意力机制与时序网络结构,设计一种基于编解码网络架构的羽毛球检测与跟踪模型,通过通道注意力机制对输入特征的重新校准、时序网络结构对图像序列帧间信息的充分利用。能够在复杂背景下对图像序列中存在运动模糊的羽毛球进行实时准确检测与稳定跟踪,有效提高了羽毛球的检测准确率与跟踪稳定性。同时,这是编解码网络首次运用于羽毛球检测与跟踪任务。此外,为了提高羽毛球检测的定位精度,网络使用了二值热力图轮廓检测的方法,避免了端到端网络输出定位坐标精度不足的缺点,进一步提高了羽毛球检测的精确度。
本发明授权一种基于时序编解码网络的羽毛球检测与跟踪方法在权利要求书中公布了:1.一种基于时序编解码网络的羽毛球检测与跟踪方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤1对图像数据进行预处理;获取连续的k帧图片,然后调整图片大小并进行归一化处理;最后在通道维度上叠加成通道数为3k、高为h、宽为w的归一化特征图; 步骤2制作模型训练所需的数据集;首先采集羽毛球比赛视频图像,将视频图像按比例分成训练集与验证集,并视频图像分解得到图片序列数据;然后对羽毛球球帽形态中心进行点标注;同时生成二值单通道jpg热力图标签并存储在文档中; 步骤3构建时序编解码网络模型;网络模型依次由输入层、编码层、解码层,输出层构成; 所述输入层采用时序网络结构,在得到时序上连续的k帧已裁剪和归一化的预处理特征图后,与网络模型时序输出Fhotn-3k+1至Fhotn-k在通道上叠加,构成通道数为5k、高为h、宽为w的归一化特征图;若时序输出存在为空的情况,则用零矩阵填充; 所述编码层由4层特征提取模块和3层二维最大池化下采样运算组成;3层二维最大池化下采样运算的卷积核尺寸设置为2×2,设置4层特征提取模块的输入通道数与输出通道数依次为5k,32、32,64、64,128、128,256,并且将3层二维最大池化下采样间隔应用于特征提取模块之间;其中第14和第24层特征提取模块含有的基础卷积模块数为2,第34和第44层特征提取模块含有的基础卷积模块数为3;由于经过了三层下采样,输出特征图高和宽压缩为输入特征图的18,因此实现了压缩编码功能;输入的特征图经过编码层,得到编码输出; 所述解码层由3层特征提取模块、3层通道叠加运算以及3层上采样运算组成;设置上采样运算的空间大小乘数为2,采样方式为最近邻,3层特征提取模块13、23、33的输入通道数与输出通道数依次为384,128、192,64、96,32;第13层特征提取模块含有基础卷积模块数为3,其余为2;编码输出首先经过上采样运算,然后和编码层中的第34层特征提取模块的输出在通道上叠加输入特征提取模块13得到输出特征图1;接着将特征图1经过上采样运算,然后和编码层中的第24层特征提取模块的输出在通道上叠加输入特征提取模块23得到输出特征图2;再将特征图2经过上采样运算,然后和编码层中的第14层特征提取模块的输出在通道上叠加输入特征提取模块33,最后得到解码输出; 所述输出层首先将解码输出经过一个输入通道数为32、输出通道数为k的二维卷积运算;然后经过一个Sigmoid激活函数,最终输出得到通道数为k、高为h、宽为w的归一化热力图; 步骤4训练时序编解码网络模型;设置网络模型的数据输入路径与超参数信息;数据加载设置为顺序采样,使用步骤1方法进行数据预处理;使用二值交叉熵损失函数计算输出热力图损失;采用Adam优化器进行迭代优化,并使用Kaiming正态分布初始化卷积层参数;学习率参数采用线性下降策略,每经过1个训练周期后下降一次,第n轮的学习率lrn为: ; 其中a为初始学习率,b为小于1e-8的微小常量,epochs为训练总次数,epoch为当前训练次数;验证时对网络模型预测输出与真实标签热力图进行轮廓检测,获取羽毛球相对坐标,训练期间保存验证集准确率最高的一组模型权重; 步骤5羽毛球实时检测与跟踪;使用步骤3和步骤4得到的时序编解码网络模型检测羽毛球比赛实时图像,获得羽毛球像素坐标。
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