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Dataset for infrared image dim-small aircraft target detection and tracking under ground / air background
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ef8a56c·
Aug 23, 2021 1:16 PM
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Overview

红外弱小目标检测跟踪是远程精确打击、空天攻防对抗和遥感情报侦察等军事应用中的重要研究内容针对当前红外目标探测识别领域仿真数据真实性不足、实测数据样本匮乏的情况,本数据集面向低空弱小目标检测跟踪应用,通过外场实地拍摄和数据准备加工,提供了一套以一架或多架固定机翼无人机目标为探测对象的算法测试数据集。数据集获取场景涵盖了天空、地面等背景以及多种场景,共计 22 段数据、30 条航迹、16177 帧图像 16944 个目标,每个目标对应一个标注位置,每段数据对应一个标注文件本数据集可为弱小目标探测、精确制导和红外目标特性等研究提供基础数据。

Data Collection

数据采集用到的主要设施和设备为高塔和二轴电控转台。数据采集试验采用高塔架设二轴电控转台并搭载红外传感器的方式开展,高塔距离地面约 140 米,二轴转台可执行方位角 −95° ~+95°,俯仰角 −45° ~+45° 范围内的摆动,高塔及转台如图 1 所示。高塔和二轴转台的使用为获取不同环境背景、不同观测视角下的目标动态红外序列图像提供了保障。

图 1 数据获取试验中使用的转台及高塔

数据采集使用的传感器为制冷型中波红外相机,该相机的基本性能参数如 表 1 所示。

表 1 红外相机的基本性能参数

数据采集的对象为空中固定翼无人机(燃油动力)目标,配套试验的无人机目标的基本参数如表 2 所示,外形如图 2 所示。目标无人机上装有 GPS的目标航迹为事先设定程序,并在 GPS 的引导下自主飞行,同时无人机通过无线通信手段实时将自身的无人机位置坐标传回转台控制计算机,经测算后再引导二轴转台对无人机目标进行跟踪以维持目标位于红外相机的视场中,同时启动红外相机以 100Hz 的频率对目标进行同步拍摄并保存。

表 2 无人机的基本参数

图 2 数据获取试验中使用的配试无人机目标

数据采集的主要环境背景及数据的信杂比(signal-to-cluster ratio SCR)信息如表 3 所示,SCR 定义如 (1) 式, 式中

为目标区域的亮度,
为图像的平均亮度,
为图像亮度的标准差。

(1)

表 3 数据场景情况

Data Annotation

1.2.1 数据预处理

每个红外数据段的原始数据为视频格式,为了后续数据加工的方便,在数据预处理阶段将每个数据段的视频格式数据转换为 8bit 位深的 windows 位图格式的多文件的图像序列。此外原始数据中存在大量由于转台控制精度不足导致的图像严重晃动的情形,这些数据由于快速相对运动导致景象记录模糊,且不符合实际应用情况,故在预处理阶段对这些数据进行剔除处理。剔除的原则是在连续图像中是否能够目视分辨出目标。

1.2.2 数据标注

目标的数据特性是进行数据标注的基础。目前,已有的关于检测、跟踪、识别问题的公开数据集中通常使用方框标注或轮廓线标注的方式,即在指定目标位置的同时也指定目标区域或目标边界。这是因为这些公开数据集通常以可见光图像为基础,目标在图像中表现为一个带有丰富纹理的较大区域。然而,本数据集中的红外数据特性与可见光图像中的数据特性有较大差异,主要表现在:

(1)由于拍摄距离的巨大差异导致目标尺度变化巨大,在较近距离处无人机在红外图像中表现为扩展目标,远距离表现为点目标;

(2)红外图像中目标的热辐射特性使其纹理相对单一,即在晴朗天空阳光照射条件下,无人机机身通体表现为高辐射亮区;在没有阳光照射条件下,仅无人机机头发动机位置表现为亮区。

基于上述两点分析,为适应目标的尺度变化并保持标注结果形式的一致性,同时考虑到弱小目标检测跟踪的主题点目标的研究难度远大于扩展目标,且实际中点目标的数据也远多于扩展目标的情况。图像中目标标注采用点标注的方式,即通过目标在图像上的整像素坐标位置来表示目标。对于表现为扩展目标的数据,通过对目标亮区域进行二值化分割,计算区域重心并对坐标四舍五入的方式给出位置。

具体标注实践中采用人工标注和半自动标注人工确认的方式来完成。

Instruction

数据的推荐使用方法如下:

(1)使用者利用自己编制的红外图像弱小目标检测跟踪算法读取一段图像数据,并完成检测跟踪任务;

(2)按照标注文件的存储格式,将该段检测跟踪结果保存在自定义文件中;

(3)通过本数据集提供的评价准则(推荐使用数据集提供的评分程序代码)将标注数据与检测跟踪结果进行比对计算得分,作为当前数据段的结果;

(4)针对全部数据段顺次完成上述步骤后,累加可计算总得分。也可根据具体的实际应用需求,基于标注结果自行设计新的评分规则并计分比较。

Citation

@misc{doi:10.11922/sciencedb.902,
  title = {Data From:地/空背景下红外图像弱小飞机目标检测跟踪数据集},
  author = {回丙伟,宋志勇,范红旗,钟平,胡卫东,张晓峰,凌建国,苏宏艳,金威,张永杰,白亚茜},
  year  = {2019},
  URL  = {http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.902},
  doi  = {doi:10.11922/sciencedb.902},
  publisher  ={Science Data Bank}
}
数据预览
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🎉感谢DL数据集的贡献
数据集信息
应用场景暂无
标注类型KEYPOINTS2D
任务类型暂无
LicenseCC0 1.0
更新时间2021-08-23 13:16:43
数据概要
数据格式暂无
数据数量16.18K
已标注数量16177
文件大小350MB
版权归属方
csdata
标注方
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