توصيفگر ها :
امضاي ميكرو-داپلر , يادگيري عميق , شبكه مولد متخاصم , داده محدود , Dop-Net , شبكه بخشبندي تصوير , طبقهبندي اهداف متحرك
چكيده فارسي :
بهطور كلي، يكي از چالشهاي اساسي در بهكارگيري الگوريتمهاي يادگيري عميق، محدوديت دسترسي به دادههاي آموزشي است كه كارايي و قابليت تعميم اين الگوريتمها را تحت تأثير قرار ميدهد. يكي از حوزههاي كاربردي كه با اين چالش بهطور جدي مواجه است، طبقهبندي اهداف متحرك با اجزاء متحرك در سامانههاي راداري است. اين پديده كه تحت عنوان امضاي ميكرو-داپلر شناخته ميشود، شامل شناسايي و تمايز اهدافي نظير بالگرد، هواپيما در ارتفاع پايين، پرنده و كوادروتور است. با اينكه در سالهاي اخير بهرهگيري از الگوريتمهاي يادگيري عميق در اين زمينه رشد قابلتوجهي داشته است، اما همچنان محدوديت داده مانعي اساسي در مسير ارتقاي عملكرد اين روشها محسوب ميشود. در اين پژوهش با بررسي چندين مجموعه داده دردسترس و معروف ميكرو-داپلر، در نهايت مجموعه داده Dop-Net بهدليل نقاط قوت متمايز نسبت به ساير مجموعهدادهها انتخاب شد. در ادامه يك رويكرد جامع و نظاممند شامل 9 سناريو بهمنظور جبران دقت طبقهبند مبتني بر الگوريتم يادگيري عميق بهدليل كاهش نمونههاي اين مجموعه داده طراحي شده است. برخي از اين سناريوها ميتواند در شرايطي باعث افزايش دقت و در شرايطي ديگر برخلاف انتظار، موجب كاهش دقت طبقهبند شود. همچنين با ارزيابي نقاط مثبت و ضعف هرسناريو، سناريوي بعدي تكميل شده است. درنهايت با بهبود شبكه مولد متخاصمي به نام فست گن بهمنظور توليد داده باكيفيت و تركيب آن با شبكه بخشبندي تصويرYolov11 بهمنظور استخراج ويژگيهاي ميكرو-داپلر، توانستيم دقت طبقهبند در شرايط داده محدود (شامل يك بيستم تمام دادهها)از را حدود 0.81 به 0.96 يا همان دقت معادل طبقهبند در شرايط تمام داده افزايش دهيم. بهبيان ديگر، اتخاذ اين رويكرد سبب جبران كاهش حدود 0.15 دقت طبقهبند در شرايط داده محدود در مجموعه داده راداري Dop-Net شد. از آنجايي كه طراحي تمام سناريوها مستقل از نوع مجموعه داده است، بنابراين قابليت تعميم آنها بهساير مجموعه دادههاي ميكرو-داپلر نيز وجود دارد.
چكيده انگليسي :
In general, one of the fundamental challenges in applying deep learning algorithms is the limited access to training data, which affects both the performance and generalizability of these algorithms. A practical domain where this challenge is particularly significant, is the classification of moving targets with moving components in radar systems. This phenomenon, known as the micro-Doppler signature, involves identifying and distinguishing targets such as helicopters, low-altitude aircraft, birds, and quadrotors.
In recent years, the use of deep learning algorithms in this field has grown significantly; however, data scarcity remains a major obstacle to further improving their performance. In this study, after examining several publicly available and well-known micro-Doppler datasets, the Dop-Net dataset was ultimately selected due to its distinctive strengths compared to other datasets.
Subsequently, a comprehensive and systematic approach consisting of nine scenarios was designed to compensate for the classifier accuracy loss caused by reduced samples of this dataset. Some of these scenarios can increase accuracy under certain conditions, while under other circumstances, contrary to expectations, they may reduce classifier performance. Moreover, by evaluating the strengths and weaknesses of each scenario, the subsequent scenarios were further refined.
Finally, by enhancing an Generative adversarial network called FastGAN to generate high-quality data and combining it with the Yolov11 image segmentation network for micro-Doppler feature extraction, we were able to increase the classifier’s accuracy under limited data conditions (using only 1/20 of the total data) from approximately 0.81 to 0.96, equivalent to the accuracy achieved under full data conditions. In other words, this approach compensated for an approximate 0.15 decrease in classifier accuracy under limited data conditions in the Dop-Net radar dataset.
Since the design of all scenarios is independent of the dataset type, they can also be generalized to other micro-Doppler datasets.