Published January 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Few-Shot SAR Target Recognition Based on Deep Kernel Learning

  • 1. Jiangsu Vocational College of Medicine
  • 2. Universiti Teknologi MARA System
  • 3. Universiti Teknologi MARA
  • 4. Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Description

Deep learning methods have achieved state-of-the-art performance on synthetic aperture radar (SAR) target recognition tasks in recent years.However, obtaining sufficient SAR images for training these deep learning methods is costly in time and labor.This paper focuses on recognizing targets with a few training samples, that is, few-shot target recognition.We combine deep neural networks' powerful feature representation capabilities with the nonparametric flexibility of Gaussian processes (GPs) and propose a fewshot recognition model based on deep kernel learning.Deep neural networks map input samples into a lowdimensional embedding space.GPs employ a family of kernel functions to measure the similarity between embedded samples and classify them.During training, the model builds diverse related tasks to learn kernel functions with parameters shared across few-shot tasks.These learned kernel functions define common prior knowledge that can be transferred to unseen tasks.During testing, the model can recognize novel tasks with a few samples based on learned kernel functions.We conducted extensive experiments on a widely-used real SAR dataset to evaluate the model's effectiveness.The test results demonstrate that our model is superior to several recently proposed few-shot recognition methods.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

حققت أساليب التعلم العميق أداءً متطورًا على مهام التعرف على الهدف بالرادار ذي الفتحة الاصطناعية (SAR) في السنوات الأخيرة. ومع ذلك، فإن الحصول على صور SAR كافية لتدريب أساليب التعلم العميق هذه أمر مكلف من حيث الوقت والعمل. تركز هذه الورقة على التعرف على الأهداف مع عدد قليل من عينات التدريب، أي التعرف على الأهداف قليلة اللقطات. نحن نجمع بين قدرات تمثيل الميزات القوية للشبكات العصبية العميقة والمرونة غير المعيارية للعمليات الغاوسية (GPs) واقتراح نموذج التعرف على بضع طلقات يعتمد على تعلم النواة العميق. تقوم الشبكات العصبية العميقة بتعيين عينات الإدخال في مساحة تضمين منخفضة الأبعاد. يستخدم الممارسون العامون مجموعة من وظائف النواة لقياس التشابه بين العينات المضمنة وتصنيفها. أثناء التدريب، يقوم النموذج ببناء مهام متنوعة ذات صلة لتعلم وظائف النواة مع المعلمات المشتركة عبر مهام قليلة اللقطات. تحدد وظائف النواة المكتسبة هذه المعرفة المسبقة الشائعة التي يمكن نقلها إلى مهام غير مرئية. أثناء الاختبار، يمكن للنموذج التعرف على المهام الجديدة مع بعض العينات بناءً على وظائف النواة المستفادة. أجرينا تجارب واسعة النطاق على مجموعة بيانات SAR حقيقية مستخدمة على نطاق واسع لتقييم فعالية النموذج. تُظهر نتائج الاختبار أن نموذجنا متفوقة على العديد من طرق التعرف على الطلقات القليلة المقترحة مؤخرًا.

Translated Description (French)

Les méthodes d'apprentissage en profondeur ont atteint des performances de pointe sur les tâches de reconnaissance de cibles radar à ouverture synthétique (SAR) au cours des dernières années.Toutefois, l'obtention d'images SAR suffisantes pour former ces méthodes d'apprentissage en profondeur est coûteuse en temps et en main-d' œuvre.Cet article se concentre sur la reconnaissance de cibles avec quelques échantillons d'entraînement, c'est-à-dire la reconnaissance de cibles à quelques coups.Nous combinons les puissantes capacités de représentation des caractéristiques des réseaux neuronaux profonds avec la flexibilité non paramétrique des processus gaussiens (GP) et proposer un modèle de reconnaissance de quelques clichés basé sur l'apprentissage profond du noyau. Les réseaux neuronaux profonds mappent les échantillons d'entrée dans un espace d'intégration de faible dimension. Les GP utilisent une famille de fonctions du noyau pour mesurer la similitude entre les échantillons intégrés et les classer. Au cours de la formation, le modèle construit diverses tâches connexes pour apprendre les fonctions du noyau avec des paramètres partagés entre quelques tâches de cliché. Ces fonctions du noyau apprises définissent des connaissances antérieures communes qui peuvent être transférées à des tâches invisibles. Au cours des tests, le modèle peut reconnaître de nouvelles tâches avec quelques échantillons basés sur les fonctions du noyau apprises. Nous avons mené des expériences approfondies sur un ensemble de données SAR réel largement utilisé pour évaluer l'efficacité du modèle. Les résultats des tests démontrent que notre modèle est supérieur à plusieurs méthodes de reconnaissance de quelques coups récemment proposées.

Translated Description (Spanish)

Los métodos de aprendizaje profundo han logrado un rendimiento de vanguardia en las tareas de reconocimiento de objetivos de radar de apertura sintética (SAR) en los últimos años. Sin embargo, obtener suficientes imágenes SAR para entrenar estos métodos de aprendizaje profundo es costoso en tiempo y mano de obra. Este documento se centra en reconocer objetivos con unas pocas muestras de entrenamiento, es decir, reconocimiento de objetivos de pocos disparos. Combinamos las potentes capacidades de representación de características de las redes neuronales profundas con la flexibilidad no paramétrica de los procesos gaussianos (GP) y proponer un modelo de reconocimiento de fewshot basado en el aprendizaje profundo del kernel. Las redes neuronales profundas mapean las muestras de entrada en un espacio de incrustación de baja dimensión. Los GP emplean una familia de funciones del kernel para medir la similitud entre las muestras incrustadas y clasificarlas. Durante el entrenamiento, el modelo construye diversas tareas relacionadas para aprender las funciones del kernel con parámetros compartidos en tareas de pocos disparos. Estas funciones del kernel aprendidas definen el conocimiento previo común que se puede transferir a tareas invisibles. Durante las pruebas, el modelo puede reconocer tareas novedosas con unas pocas muestras basadas en las funciones aprendidas del kernel. Realizamos extensos experimentos en un conjunto de datos SAR real ampliamente utilizado para evaluar la efectividad del modelo. Los resultados de la prueba demuestran que nuestro modelo es superior a varios métodos de reconocimiento de pocos disparos recientemente propuestos.

Files

09839551.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c81a7fc866f5747d5dcba87435d8688c
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التعرف على أهداف البحث والإنقاذ قليلة اللقطات استنادًا إلى تعلم النواة العميقة
Translated title (French)
Reconnaissance de cible SAR à quelques coups basée sur l'apprentissage en profondeur du noyau
Translated title (Spanish)
Reconocimiento de objetivos SAR de pocos disparos basado en el aprendizaje profundo del núcleo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4287887854
DOI
10.1109/access.2022.3193773

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W2080811496
  • https://openalex.org/W2111847198
  • https://openalex.org/W2194775991
  • https://openalex.org/W2292481059
  • https://openalex.org/W2410591237
  • https://openalex.org/W2521772843
  • https://openalex.org/W2548741369
  • https://openalex.org/W2588453093
  • https://openalex.org/W2730249686
  • https://openalex.org/W2773828237
  • https://openalex.org/W2889621419
  • https://openalex.org/W2891609780
  • https://openalex.org/W2900193097
  • https://openalex.org/W2900828225
  • https://openalex.org/W2931068004
  • https://openalex.org/W2964105864
  • https://openalex.org/W2998624838
  • https://openalex.org/W3056736931
  • https://openalex.org/W3121583704
  • https://openalex.org/W3130456161
  • https://openalex.org/W3143511327
  • https://openalex.org/W3154979377
  • https://openalex.org/W3194531425
  • https://openalex.org/W3203687922
  • https://openalex.org/W3205196764
  • https://openalex.org/W3208926440
  • https://openalex.org/W3213042253