基于改进Swin Transformer的森林火灾检测算法

【目的】森林火灾常常会对人类的财产和生态多样性造成巨大损害,传统的森林火灾检测技术存在可靠性低、造价过高等不足。目前基于卷积神经网络的深度学习算法在处理图像型数据上具有准确性高、成本低、速度快等优势,但是其处理视觉要素和物体之间关系的能力不如Transformer。因此,本研究提出一种改进Swin Transformer网络的方法应用于森林火灾检测。【方法】Transformer是一种基于自注意机制的深度神经网络,其强大的表现能力使得其能够在计算机视觉领域大放异彩。Swin Transformer提出将Transformer应用于计算机视觉任务,构建了一种名为Swin Transformer Blocks的骨干网络,并且提出了一种滑动窗口多头自注意力机制。本文结合Transformer与深度学习算法并应用于森林火灾检测领域,在Swin Transformer网络结构中对窗口自注意力机制进行改进,采用了knn自注意力提高对小块噪声的识别,使用Augmentation数据增强方法增加模型的泛化能力。【结果】数据集为自建的森林火灾图像数据集,通过旋转、裁剪、模糊以及色彩调节等数据增广的方法将300张不同环境下的森林火灾图像数据扩充到1900张图像,最后对Swin Transformer以及改进后的模型进行对比实验,改进后的算法准确率可达98.1%,bbox_mAP、bbox_mAP_50和bbox_mAP_75分别达到了66.7%、96.4%和81.3%。【结论】本文提出一种改进Swin Transformer应用于森林火灾检测的方法。研究结果表明,改进的Swin Transformer模型能够有效检测不同环境下的森林火灾。