用于能效跨视角地理定位的结合渐进式重加权的方向性脉冲特征学习

《Sensors》:Directional Spike Feature Learning with Progressive Reweighting for Energy-Efficient Cross-View Geo-Localization

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月26日 来源:Sensors 4.0

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无人机(UAV)图像与卫星图像之间的跨视图地理定位(CVGL)是无人机在全球导航卫星系统(GNSS)拒止环境下自主导航的关键技术。然而,大多数现有方法依赖于高能耗的人工神经网络(ANNs),这使得它们难以部署在资源受限的边缘计算平台上。脉冲神经网络(SNNs)为节能推理提供了一种有前景的替代方案,但它们在 CVGL 中的应用仍面临两个尚未得到充分解决的挑战。首先,现有 SNN 骨干网使用的各向同性计算与脉冲激活的方向性特征不匹配。脉冲激活倾向于沿着细长的地理结构形成定向聚合模式,因此各向同性计算可能会稀释方向信号。其次,SNN 有限的表示能力进一步增加了训练优化过程中的敏感性。然而,标准的三元组损失采用静态加权策略,对所有违反间隔约束的三元组赋予相同的权重,这不利于从困难负样本中学习。为了解决这些挑战,我们提出了一个包含两个核心贡献的框架。在特征提取层面,方向自适应卷积模块(DACM)通过依次执行水平条带卷积和垂直条带卷积来处理脉冲特征图,从而捕捉方向性脉冲簇更完整的几何结构。在训练监督层面,我们提出了双维度渐进重加权(DPR)损失,它从成对困难度和正样本对质量困难度两个方面共同表征样本难度。使用一个可学习的融合参数来自适应地平衡这两种类型的难度信息。在 University-1652 和 SUES-200 基准上的实验结果表明,当配备与 ANN 对应方法相同的表示学习头时,所提出的框架取得了具有竞争力的性能,并且在许多设置下表现更优。在能源效率方面,其估计的理论能耗比已发布的 ANN 方法在其原始配置下的能耗低 以上。在采用相同架构的更严格的匹配 ANN 对照下,估计能耗从 29.84 mJ 降低到 6.36 mJ,获得了约 的减少量,而代价仅为 R@1 降低了 2.29 个百分点。
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