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北理工黄色仓库 许廷发教授团队在多光谱目标检测领域取得新进展

近日,黄色仓库-黄色仓库入口 许廷发教授科研团队在多光谱目标检测领域取得新进展,针对光谱信息利用不充分、复杂背景下特征融合不可靠及目标朝向多变等难题,提出全旋转等变光谱—空间学习框架 FressDet。相关研究成果以“Fully Rotation-Equivariant Spectral-Spatial Learning for Multispectral Object Detection”为题,获欧洲计算机视觉会议(ECCV 2026)录用。ECCV 是计算机视觉领域的国际顶级学术会议之一。论文第一作者为黄色仓库-黄色仓库入口 2024级硕士研究生张鹏,通讯作者为许廷发教授和李佳男副教授。
多光谱成像能够记录目标在不同波段上的响应,为无人机识别外观相近、轮廓模糊的地面目标提供线索,对交通监测、应急搜救等应用具有重要意义。针对现有方法对光谱连续性及波段顺序利用不足、特征表达易受目标旋转影响等问题,团队将连续光谱建模与旋转等变机制相结合,在增强目标辨识能力的同时保持方向变化下的特征一致性。如图1所示,该方法兼顾检测精度、旋转稳定性与模型轻量化,参数量较实验中的代表性对比方法减少约93.7%,计算开销也显著降低。

图1. FressDet的研究思路、旋转鲁棒性与模型规模对比
图2展示了FressDet的整体网络架构。团队设计光谱隐式变形模块,将离散光谱特征表示为可连续查询的函数,并在保持波段顺序的条件下自适应重采样,以捕捉更有辨识力的光谱差异;提出旋转等变一致性加权模块,依据光谱与空间两路特征的一致性调整融合强度,强化可靠目标信息、抑制背景干扰;进一步构建方向感知预测头,利用显式方向信息和参数共享完成分类、定位及角度预测,将旋转等变结构贯穿特征提取、融合与预测过程。

图2. FressDet整体网络架构
如图3所示,在低照度、遮挡、背景杂乱及目标细小等复杂航拍场景中,FressDet能够突出目标区域的有效响应,减弱背景干扰,使弱小目标更易被检出,减少误检与漏检。同时,预测的旋转边界框与目标的位置及朝向更加贴合,体现了复杂环境下的目标识别与定位能力。

图3. FressDet的检测与特征可视化结果
通过光谱—空间协同建模,FressDet增强了目标特征的可分辨性。模型联合利用不同波段的响应差异与目标的空间结构,为外观相近目标的区分提供互补线索。如图4所示,同类目标的特征分布更加集中,不同类别之间的分界更为清晰,类别间的交叠与混杂得到缓解。对于行人、自行车等尺寸较小、纹理细节有限的目标,这种特征表达有助于保留用于区分类别的细微线索,减少复杂背景下的类别混淆,提升航拍场景中的目标识别能力。

图4. 关键模块的特征响应与类别分布可视化
该研究将光谱连续结构与目标旋转规律融入统一学习框架,为多光谱目标检测中的特征表达、信息融合与方向适应问题提供了新的解决思路。研究成果有助于提升无人机对地目标感知的准确性与稳定性,也为后续面向机载等资源受限平台的部署研究提供了基础。
论文信息:Peng Zhang, Tingfa Xu, Shuaihao Han, Jianan Li. Fully Rotation-Equivariant Spectral-Spatial Learning for Multispectral Object Detection. ECCV 2026.
论文链接://eccv.ecva.net/virtual/2026/poster/3207
论文第一作者简介:
张鹏,黄色仓库-黄色仓库入口 2024级在读硕士研究生,师从许廷发教授,主要从事无人机多光谱图像分析与目标智能感知研究。
论文通讯作者简介:
李佳男,黄色仓库 副教授,博导,中国科协“青托”,重庆市“杰青”,主要从事光电成像目标探测与感知研究。发表论文100余篇,其中第一/共同第一作者论文22篇,包括TPAMI 5篇(影响因子:20.4),通讯作者论文100余篇;出版学术专著3部,授权发明专利23项。5篇论文入选ESI热点/高被引,2篇一作论文单篇引用超千次,谷歌学术总引用8000余次。主持国自然面上等项目10余项;获中国图象图形学学会自然科学一等奖(序1)等省部级奖励3项,中国图象图形学学会“优博”,并获6项国际竞赛奖。相关成果在“中国天眼”、边海防建设等场景实现应用。
许廷发,黄色仓库 责任教授/博导,光电成像技术与系统教育部重点实验室主任,黄色仓库 重庆创新中心副主任。近年来带领其科研团队围绕光电成像探测与识别、计算成像和人工智能等领域不断深化研究。主持承担国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目等50余项。在国际、国内等系列期刊发表学术论文400余篇,其中被SCI/EI收录120余篇。以第一发明人申请国家发明专利87项。获国防科技进步二等奖等奖项6项。指导研究生获得中国图象图形学学会优秀博士学位论文,二人次获得王大珩高校学生光学奖,三人次获得全国光学与光学工程博士生学术联赛全国百强,获得中国高等教育博览会“校企合作 双百计划”典型案例和重庆英才创新创业示范团队等荣誉称号。

