Б. В. Костров , С.И. Бабаев , А.И. Ефимов , В. Ю. Тарасова
2026-02-27
Аннотация ▼
Предлагается архитектура гибридной свёрточной нейронной сети, сочетающей спектральные и пространственные слои, а также новый метод подвыборки (WalsPooling). Разработанная система применяется для оценки географической близости пары изображений на основе их визуального сходства. Пара изображений получена с разных сенсоров и определение их визуального сходства осложняется условиями съёмки с разным масштабом, углом наклона сенсора. На основе фрагмента съёмки на малой высоте выполняется поиск в базе данных изображений подстилающей поверхности. Поиск осуществляется в окрестности заданного маршрута на основе вектора признаков изображений, который формируется на последнем слое свёрточной нейронной сети. Система использует сиамскую архитектуру, так как на вход необходимо подавать пару изображений. Актуальность задачи обусловлена необходимостью обеспечения навигации БПЛА в условиях отсутствия или ненадёжности GPS-сигнала. Также рассматривается подход к формированию набора данных и его предварительная обработка. Поиск в базе данных выполняется в окрестности маршрута, что сокращает вычислительные затраты. Эксперименты включают анализ применимости предложенных слоёв (WalsPooling) и сравнение с традиционными методами подвыборки. Также в работе представлен метод линейной аппроксимации с обучаемыми параметрами для уменьшения размерности сверточного слоя. Основное преимущество подхода – устойчивость к изменениям масштаба и угла съёмки за счёт комбинации спектральных и пространственных признаков. Результаты демонстрируют применимость метода для навигации БПЛА в условиях потери или ненадежности GPS-сигнала. В результате эксперимента было получено, что использование восстановленных после спектрального преобразования изображений позволяет достичь наилучших результатов сходимости нейронной сети и среднеквадратической ошибки. Разработанная архитектура демонстрирует устойчивость к геометрическим и яркостным искажениям, а ее метрики качества (Precision = 0.728, Recall = 0.800, F1 = 0.872) подтверждает эффективность подхода для задач визуальной локализации на основе изображений из базы данных подстилающей поверхности.
