Nghiên Cứu, Phát Triển Kỹ Thuật Bám Đối Tượng Dựa Trên Kiến Trúc Mạng Siamese

• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ sở toán học cho tin học
• Đề tài: Nghiên Cứu Kỹ Thuật Bám Đối Tượng Dựa Trên Kiến Trúc Mạng Siamese
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN THEO BÁM ĐƠN ĐỐI TƯỢNG
• 1.1. Bài toán theo bám đơn đối tượng trong video
• 1.1.1. Định nghĩa bài toán
• 1.1.2. Ứng dụng và thách thức
• 1.1.3. Các chỉ số và bộ dữ liệu đánh giá
• 1.1.3.1. Các chỉ số đánh giá mô hình theo bám đối tượng
• 1.1.3.2. Các bộ dữ liệu đánh giá mô hình theo bám đối tượng
• 1.1.4. Các kỹ thuật học sâu tiên tiến
• 1.1.4.1. Tối ưu và học sâu
• 1.1.4.2. Phát hiện đối tượng
• 1.1.4.3. Mạng chuyển đổi (transformer)
• 1.1.4.4. Mạng học sâu Siamese
• 1.1.5. Các hướng tiếp cận nghiên cứu bài toán theo bám đối tượng trong video
• 1.1.5.1. Phương pháp học máy truyền thống
• 1.1.5.2. Phương pháp dựa trên học sâu
• 1.1.5.3. So sánh các phương pháp theo bám
• 1.1.5.4. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.1.5.5. Những vấn đề còn tồn tại và hướng nghiên cứu
• 1.1.5.5.1. Những vấn đề còn tồn tại
• 1.1.5.5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu
• 1.1.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỌC SÂU THEO BÁM ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG KIẾN TRÚC MẠNG SIAMESE
• 2.1. Mô hình học sâu theo bám chuyển động của UAV trong video chống UAV hồng ngoại dựa trên kiến trúc mạng Siamese
• 2.1.1. Mô hình TrackingUAV
• 2.1.2. Thuật toán theo bám UAV
• 2.1.3. Đánh giá độ chính xác của mô hình TrackingUAV
• 2.1.4. Minh họa kết quả theo bám của TrackingUAV
• 2.2. Mô hình học sâu thời gian thực theo bám đối tượng sử dụng cơ chế tập trung và không dùng khung neo dựa trên kiến trúc Siamese
• 2.2.1. Mô hình SiamAPN
• 2.2.2. Mô-đun tăng cường dữ liệu ảnh mẫu và ảnh tìm kiếm dùng cơ chế tập trung
• 2.2.3. Mô-đun hồi quy và phân loại đối tượng dùng thể hiện điểm
• 2.2.4. Quá trình theo bám
• 2.3. Mạng Siamese theo bám đối tượng sử dụng cơ chế tập trung để kết hợp và tăng cường đặc trưng giữa hai nhánh của mạng Siamese
• 2.3.1. Mô hình SiamAAM
• 2.3.2. Mô-đun tăng cường và kết hợp dữ liệu ảnh hai nhánh Siamese
• 2.3.3. Mạng dự đoán khung bao đối tượng
• 2.3.4. Quá trình theo bám
• 2.3.5. Thuật toán theo bám đối tượng theo mô hình SiamAPN và SiamAAM
• 2.3.6. Đánh giá độ chính xác của mô hình SiamAPN và SiamAAM
• 2.3.6.1. Cài đặt thực nghiệm
• 2.3.6.2. So sánh kết quả thực nghiệm của mô hình SiamAPN và SiamAAM
• 2.3.6.3. Vai trò của các mô-đun đề xuất
• 2.3.6.4. Minh họa kết quả
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỌC SÂU THEO BÁM ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG MẠNG CHUYỂN ĐỔI TUYẾN TÍNH
• 3.1. Mô hình theo bám đối tượng thời gian thực sử dụng mạng chuyển đổi tuyến tính
• 3.1.1. Mô hình SiamTLT
• 3.1.2. Mô-đun tăng cường và kết hợp đặc trưng hai nhánh Siamese sử dụng mạng chuyển đổi tuyến tính
• 3.1.3. Quá trình theo bám
• 3.1.4. Thuật toán theo bám đối tượng theo mô hình SiamTLT
• 3.2. Nâng cao độ chính xác của trình theo bám bằng mạng chuyển đổi hình ảnh tuyến tính
• 3.2.1. Mô hình TrackerLT
• 3.2.2. Trích chọn đặc trưng
• 3.2.3. Mô-đun tăng cường và kết hợp dữ liệu ảnh hai nhánh Siamese
• 3.2.4. Mạng dự đoán khung bao đối tượng
• 3.2.5. Quá trình theo bám
• 3.2.6. Thuật toán theo bám đối tượng theo mô hình TrackerLT
• 3.3. Cài đặt thực nghiệm và đánh giá kết quả
• 3.3.1. Đánh giá độ chính xác của mô hình SiamTLT
• 3.3.2. Vai trò của các mô-đun đề xuất trong SiamTLT
• 3.3.3. Minh họa kết quả theo bám của SiamTLT
• 3.3.4. Đánh giá độ chính xác của mô hình TrackerLT
• 3.3.5. Vai trò của mô-đun đề xuất trong TrackerLT
• 3.3.6. Minh họa kết quả theo bám của TrackerLT
• 3.4. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Kỹ Thuật Bám Đối Tượng Dựa Trên Mạng Siamese

Nghiên cứu kỹ thuật bám đối tượng dựa trên kiến trúc mạng Siamese đang trở thành một trong những lĩnh vực quan trọng trong thị giác máy tính. Mạng Siamese, với khả năng học sâu và nhận diện đối tượng hiệu quả, đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc theo dõi đối tượng trong video. Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các khái niệm cơ bản, ứng dụng và thách thức trong nghiên cứu này.

1.1. Khái niệm về Mạng Siamese và Ứng Dụng

Mạng Siamese là một kiến trúc mạng nơ-ron được thiết kế để so sánh hai đầu vào khác nhau. Kiến trúc này cho phép nhận diện và phân loại đối tượng một cách hiệu quả, đặc biệt trong các bài toán theo bám đối tượng.

1.2. Lịch sử Phát Triển Kỹ Thuật Bám Đối Tượng

Kỹ thuật bám đối tượng đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ các phương pháp truyền thống đến các mô hình học sâu hiện đại. Sự chuyển mình này đã giúp cải thiện đáng kể độ chính xác và hiệu suất của các hệ thống theo dõi.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Kỹ Thuật Bám Đối Tượng

Mặc dù có nhiều tiến bộ, nhưng bài toán bám đối tượng vẫn gặp phải nhiều thách thức lớn. Những vấn đề như đối tượng bị che khuất, thay đổi tỷ lệ, và ánh sáng không đồng nhất vẫn là những trở ngại chính trong việc phát triển các mô hình hiệu quả.

2.1. Vấn Đề Che Khuất và Thay Đổi Tỷ Lệ

Khi đối tượng bị che khuất hoặc thay đổi kích thước, khả năng theo dõi của các mô hình thường bị giảm sút. Điều này đòi hỏi các kỹ thuật mới để cải thiện độ chính xác trong những tình huống khó khăn.

2.2. Ảnh Hưởng Của Ánh Sáng và Nền

Sự thay đổi về ánh sáng và nền có thể làm giảm hiệu suất của các mô hình bám đối tượng. Việc phát triển các thuật toán có khả năng thích ứng với các điều kiện này là rất cần thiết.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Kỹ Thuật Bám Đối Tượng Dựa Trên Mạng Siamese

Để giải quyết các thách thức trong bám đối tượng, nhiều phương pháp đã được đề xuất. Các mô hình học sâu dựa trên mạng Siamese đã chứng minh được hiệu quả trong việc cải thiện độ chính xác và tốc độ xử lý.

3.1. Mô Hình Học Sâu Dựa Trên Mạng Siamese

Mô hình học sâu sử dụng mạng Siamese cho phép so sánh các đặc trưng của đối tượng và vùng tìm kiếm, từ đó cải thiện khả năng theo dõi trong các tình huống phức tạp.

3.2. Kỹ Thuật Tăng Cường Dữ Liệu

Việc sử dụng các kỹ thuật tăng cường dữ liệu giúp cải thiện khả năng học của mô hình, từ đó nâng cao độ chính xác trong việc nhận diện và theo dõi đối tượng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kỹ Thuật Bám Đối Tượng

Kỹ thuật bám đối tượng dựa trên mạng Siamese có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như quân sự, an ninh, và giám sát. Những ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả công việc mà còn đảm bảo an toàn cho con người.

4.1. Ứng Dụng Trong Quân Sự

Trong quân sự, kỹ thuật bám đối tượng giúp theo dõi và phát hiện các mục tiêu, từ đó hỗ trợ trong các hoạt động trinh sát và chỉ thị mục tiêu.

4.2. Ứng Dụng Trong An Ninh

Các hệ thống giám sát an ninh sử dụng kỹ thuật bám đối tượng để phát hiện và theo dõi các hành vi đáng ngờ, từ đó nâng cao khả năng bảo vệ.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu Kỹ Thuật Bám Đối Tượng

Nghiên cứu kỹ thuật bám đối tượng dựa trên mạng Siamese đang mở ra nhiều triển vọng mới. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các mô hình này hứa hẹn sẽ ngày càng hoàn thiện và hiệu quả hơn trong tương lai.

5.1. Triển Vọng Nghiên Cứu

Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc cải thiện độ chính xác và tốc độ của các mô hình bám đối tượng, đồng thời mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

5.2. Tích Hợp Công Nghệ Mới

Việc tích hợp các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy sẽ giúp nâng cao hiệu quả của các hệ thống bám đối tượng, từ đó đáp ứng tốt hơn nhu cầu thực tiễn.