【北理工-AAAI26】MODA:首个无人机多光谱目标检测数据集


文章:MODA: The First Challenging Benchmark for Multispectral Object Detection in Aerial Images

代码:https://github.com/shuaihao-han/MODA

单位:北京理工大学


一、问题背景:航拍检测难在哪?多光谱潜力为何难释放?

航拍目标检测的核心痛点的很突出:

  1. 目标与环境干扰:航拍视角下,行人、自行车等多是"小不点",还被复杂背景包裹,RGB图像仅靠空间信息很难区分;

  2. 多光谱的"甜蜜烦恼":多光谱图像能捕捉物体的固有反射特征,哪怕目标小、背景乱,也能靠光谱差异识别,但此前没有足够规模、贴近真实场景的训练数据,导致技术发展受限;

  3. 现有方法的缺陷:传统多光谱检测要么把光谱和空间信息分开处理,计算量大还丢信息;要么只侧重空间特征,浪费了宝贵的光谱线索,检测效果和效率难以兼顾。

简单说,行业缺"好用的数据"和"高效的模型",多光谱的潜力一直没被充分挖掘。

二、方法创新:两大核心突破,数据+模型双管齐下

针对这些问题,团队给出了"数据集+模型"的完整解决方案,创新点满满:

1. 首个大规模多光谱航拍数据集MODA:填补数据空白

这是目前同类中最大、最贴近真实场景的数据集,优势超明显:

  • 规模够大:包含14041张多光谱图像,标注了33万多个目标,覆盖汽车、公交车、行人等8大类;

  • 质量够高:每张图尺寸达1200×900,涵盖8个光谱波段(395~950nm),细节丰富;

  • 场景够真:在50个城市拍摄,覆盖不同时间、天气,还包含小目标、低光照、遮挡等8类真实挑战;

  • 标注够准:经过"培训标注员→初步标注→两轮校验"的严格流程,确保标注精度。

对比之前的数据集,MODA不再是"人工摆放目标"或"固定场景拍摄",真正还原了航拍检测的复杂环境,为模型训练提供了可靠基础。

2. 高效检测模型OSSDet:让光谱+空间信息"1+1>2"

OSSDet采用"单流设计",不拆分光谱和空间信息,而是深度融合,核心模块超实用:

  • ** cascaded spectral-spatial joint Perception(CSSP)**:像"双眼协同"一样,同时关注光谱和空间特征,通过交互调制优化目标感知,避免信息割裂;

  • 光谱引导自适应融合(SACF):自动聚合相似的光谱特征,强化物体内部的关联性,还能增强空间细节,减少信息丢失;

  • 目标感知掩码:专门过滤背景噪音,重点保留小目标等易被干扰的特征,让模型"眼里只有目标";

  • 跨光谱注意力细化:进一步优化特征,让不同光谱、不同层级的信息互补,提升识别精度。

整个模型不搞复杂架构,却能高效整合两类关键信息,解决了传统方法"要么精度低、要么计算贵"的难题。

三、实验结果:性能碾压同类,效率还更优

团队在MODA和另一公开数据集HOD3K上做了充分测试,结果很亮眼:

1. 检测精度领先

在MODA数据集上,OSSDet的综合检测精度(mAP)比同类方法高1.7%,其中对三轮车、行人等小目标的识别提升超2%;在HOD3K上,mAP75指标领先1.9%,哪怕是遮挡、背景融合的目标,也能精准识别。

2. 效率优势明显

对比其他方法,OSSDet仅用36.5M参数、263.1G FLOPs,就实现了最高精度------比同样侧重多光谱的S2ADet参数少一半多,计算量减少35%,真正做到了"高精度+高效率"。

3. 可视化效果直观

从实验图能看到,其他方法容易漏检小目标、误判背景,而OSSDet能精准锁定目标,哪怕是低光照、杂乱背景下,也能减少假阳性和漏检情况。

四、优势与局限:亮点突出,仍有提升空间

核心优势

  1. 数据价值高:MODA填补了大规模真实场景多光谱航拍数据的空白,将成为行业基准;

  2. 性能均衡:精度领先的同时,计算量和参数规模可控,适合无人机等算力有限的场景;

  3. 实用性强:针对小目标、遮挡等真实挑战优化,能直接落地到航拍监测、智能交通等场景。

现存局限

  1. 光谱波段局限:目前覆盖8个波段,若拓展到更多波段(如红外),可能进一步提升低光照、恶劣天气下的检测效果;

  2. 实时性优化空间:虽然效率优于同类,但面对无人机实时传输、实时检测的场景,仍需进一步轻量化;

  3. 类别拓展不足:当前覆盖8类常见目标,对特殊场景(如航拍救援中的生命体征、农业监测中的作物)的适配还需完善。

五、一句话总结

MODA数据集填补了多光谱航拍检测的data gap,OSSDet模型实现了光谱与空间信息的高效融合,二者共同为航拍目标检测提供了"数据可靠、模型高效"的新方案,推动多光谱技术从实验室走向真实应用。

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