基于改进YOLOv5的车辆目标检测研究

针对现有目标检测算法在自动驾驶等领域的车辆目标检测中存在检测精度不高,实时性和鲁棒性较差等问题,本文提出一种基于YOLOv5的车辆目标检测方法.本文在YOLOv5s网络模型框架下,引入一次性聚合（OSA）模块优化主干网络结构,提升网络特征提取能力;并采用非局部注意力机制进行特征增强;同时利用加权非极大值抑制方法实现检测框筛选.实验结果表明,在自制车辆检测数据集上,改进网络模型与原YOLOv5s模型相比,平均准确率均值（mAP）提升3%,不同目标类检测的平均准确率（AP）均得到提升,且检测速度满足实时性要求,对于密集车辆和不同光照条件下均能较好实现车辆目标检测.     

基于改进YOLOv3算法的水面漂浮物检测方法

针对人工湖中的水面漂浮物检测问题,提出了一种基于改进YOLOv3的水面漂浮物目标检测算法,目标检测包括目标识别与目标定位.首先通过改进的k-means聚类算法获取先验框,以提高定位框与数据集标注框的匹配度,其次在YOLOv3算法框架的3个预测支路中添加类别激活映射(CAM),将原基于边界框的定位方式替换成基于像素点进行定位.实验结果表明:改进的YOLOv3算法提高了识别精度,降低了定位误差.识别精度为97.49％,比YOLOv3算法提高5.14％,平均定位误差为2.60个像素点,比YOLOv3算法减小了1.36.     

采用改进YOLOv3的高分辨率遥感图像目标检测

由于高分辨率遥感图像存在目标排列密集、尺寸差别大等情况,传统算法难以准确地对其进行目标检测。在YOLOv3算法的基础上,提出一种改进的高分辨率遥感图像目标检测算法(remote sensing-YOLO,RS-YOLO)。利用K-means聚类算法对数据集进行聚类,重新设计适合遥感图像的先验框; 引入高斯模型计算预测框的不确定度,以提高网络对预测框坐标的准确度; 使用弱化的非极大值抑制算法(soft non-aximum suppression,Soft-NMS)对预测框进行处理,增强算法对密集排列目标的检测能力。实验结果表明,改进后的算法能够对高分辨率遥感图像进行有效的目标检测,以NWPU VHR-10数据集为例,RS-YOLO的平均检测精度达到了87.97%。     

采用卷积神经网络的烟火智能识别算法

相较于传统烟火、烟雾检测,基于卷积神经网络算法的烟火检测具有更高检测精度和效率,提出基于改进YOLOv3算法的烟火识别方法,应用高斯参数设计损失函数并建立YOLOv3边界框模型,实现边界框置信度计算以减少负样本.为充分利用图像局部特征信息,对网络结构进行改进,以实际烟火现场图片为待检对象,完成烟火识别过程计算.结果表明,与基础YOLOv3对比,本研究提出的改进YOLOv3算法平均精度提高5.5%,该方法有助于提升智能烟火预警、人员救助和险情跟踪作业水平,最终提升事故灾害应急和管理能力.     

基于卷积神经网络的车辆和行人检测算法

针对传统的车辆和行人检测算法在提取特征时鲁棒性较差的问题,提出一种基于深度学习的车辆和行人检测算法。该算法利用更快速的区域卷积神经网络(Faster RCNN)开源框架和Squeezenet网络,通过在线负样本学习(OHEM)算法和可变的非极大值抑制(Soft-NMS)算法来改进算法的检测精度。首先采用Squeezenet网络框架对图片提取特征,然后通过区域提取网络算法(RPN)获取图片中待检测的区域,最后在检测阶段加入OHEM算法对疑难样本进行重新学习和Soft-NMS抑制重叠矩形框,从而得到目标的得分和边界框。结果表明,基于卷积神经网络的车辆和行人检测算法能够获得较好的检测效果。     

基于单目视觉的车辆3D空间检测方法

针对基于单目车辆检测的3D包围框检测精确率比较低的问题，提出了一种基于改进的FPN特征融合、ResNet残差单元、全连接层组合而成的新网络方法.在训练阶段，回归车辆的三维尺寸、残差角度和置信度;在推理阶段，检测出所属类别车辆的三维尺寸和局部角度(α).由车辆的3D包围框中心点坐标、车辆的三维尺寸、车辆偏航角(θ)和相机内参矩阵复原绘制出车辆的3D包围框.所提方法在KITTI验证集上进行了实验，与原方法的检测结果相比，改进的方法在容易、适中、困难三个检测等级下提升了车辆3D包围框平均精确率(AP_3D)为0.60%，1.37%，1.41%.     

基于改进 YOLOv3 算法的水下小目标分类与识别

针对声纳图像中小目标检测识别率低、虚警率高的问题, 提出一种改进的 YOLOv3 算法. 改进的 YOLOv3 网络在原始 YOLOv3 的基础上进行优化, 改变网络的层级连接, 融合更浅层的特征与深层特征, 形成新的更大尺度的检测层, 提高了网络对水下小目标检测的能力; 同时, 使用线性缩放的 $K$-means 聚类算法优化计算先验框个数和宽高比, 提高了先验框与 ground truth box 之间的匹配度, 较原始 YOLOv3 算法均值平均精度提高了 7%. 实验结果表明, 所提出的改进 YOLOv3 算法能够有效分类与识别小目标且有更高的准确率和更低的虚警率, 同时保持了原始 YOLOv3 算法的实时性.     

改进YOLOv3算法的车辆信息检测

车辆信息检测是车型识别在智慧交通领域中的首要任务。针对现有的车辆信息检测技术在检测速度、精度以及稳定性方面存在的问题,提出了基于YOLOv3的深度学习目标检测算法——YOLOv3-fass。该算法以DarkNet-53网络结构为基础,删减了部分残差结构,降低了卷积层的通道数,添加了1条下采样支路和3个尺度跳连结构,增加了一个检测尺度,并通过K-均值聚类与手动调节相结合的方法计算出12组锚框值。最后通过迁移学习机制对YOLOv3-fass算法进行微调。在自研的车辆数据集上,YOLOv3-fass算法与YOLOv3、YOLOv3-tiny、YOLOv3-spp算法以及具有ResNet50和DenseNet201经典网络结构的算法做了对比实验,结果表明YOLOv3-fass算法能够更精准、高效、稳定地检测到车辆信息。     

一种改进YOLOv3的手势识别算法

为了解决YOLOv3算法在手势识别中存在识别精度低及易受光照条件影响的问题,提出了一种改进的YOLOv3手势识别算法。首先,在原来3个检测尺度上新增加1个更小的检测尺度,提高对小目标的检测能力;其次,以DIoU代替原来的均方差损失函数作为坐标误差损失函数,用改进后的Focal损失函数作为边界框置信度损失函数,目标分类损失函数以交叉熵作为损失函数。结果表明,将改进的YOLOv3手势识别算法用于手势检测中,mAP指标达到90.38%,较改进前提升了6.62%,FPS也提升了近2倍。采用改进的YOLOv3方法训练得到的新模型,识别手势精度更高,检测速度更快,整体识别效率大幅提升,平衡了简单样本和困难样本的损失权重,有效提高了模型的训练质量和泛化能力。     

基于改进Sobel算子的实时边缘检测系统设计与FPGA实现

为了提高边缘定位精度和实用性,本文以FPGA为硬件平台设计了基于改进Sobel算子的实时边缘检测系统.首先,利用CCD相机采集视频并存储到SDRAM存储器中;然后通过改进的Sobel算子对视频每一帧进行边缘检测,运用非极大值抑制算法细化边缘;最后将边缘图像经VGA接口模块进行实时显示.结果显示,本系统边缘定位更加准确,实时性较高.     

基于改进YOLOv5的拥挤行人检测算法

针对密集场景下行人检测的目标重叠和尺寸偏小等问题,提出了基于改进YOLOv5的拥挤行人检测算法。在主干网络中嵌入坐标注意力机制,提高模型对目标的精准定位能力;在原算法三尺度检测的基础上增加浅层检测尺度,增强小尺寸目标的检测效果;将部分普通卷积替换为深度可分离卷积,在不影响模型精度的前提下减少模型的计算量和参数量;优化边界框回归损失函数,提升模型精度和加快收敛速度。实验结果表明,与原始的YOLOv5算法相比,改进后YOLOv5算法的平均精度均值提升了7.4个百分点,检测速度达到了56.1帧/s,可以满足密集场景下拥挤行人的实时检测需求。     

改进的YOLOv4肺结节检测算法

针对目标检测YOLOv4算法在肺结节检测中存在的小目标漏检和肺结节位置失真等问题,设计了一种改进的YOLOv4肺结节检测算法.在原始YOLOv4网络的基础上,将特征融合网络的上采样过程替换为双线性插值法,并采用张量堆叠的方法使顶层的语义信息与底层的位置信息形成更高通道的特征张量.实验结果表明,与原始的YOLOv4算法相比,改进的YOLOv4算法在公开数据集LUAN16上的平均精确度与预测速度分别提高了4.54%和28.1%,可视化结节位置表达更精准.     

基于卷积神经网络的烟火智能识别算法研究

相较于传统烟火、烟雾传感器检测方法,基于卷积神经网络算法的烟火检测具有更高的检测精度和效率,并能提供火灾现场全局/局部详细信息。本文提出基于改进YOLOv3算法的烟火识别,应用高斯参数设计损失函数从而建立YOLOv3边界框模型,可预测边界框定位不确定性,减少负样本;为充分利用图像局部特征信息对网络结构进行改进,以实际烟火现场图片为研究对象,完成烟火识别过程计算。利用不同拍摄角度、光照条件自制火焰和烟雾数据集进行测试,结果表明,与传统YOLOv3对比,本文提出的改进YOLOv3算法平均精度提高了4.2%。研究方法将有助于提升智能烟火预警、人员救助和险情跟踪作业水平,最终提升事故灾害的应急能力。     

复杂交通环境下二轮机动车乘员头盔检测算法

针对现有二轮机动车乘员头盔检测算法在目标密集分布、随机遮挡等情况下效果较差且难以在边缘设备上应用的问题,制作了具有针对性的数据集,对比现有模型后,以YOLOv7为参考提出一种复杂交通环境下二轮机动车乘员头盔检测算法.首先,采用EfficientNet-B3作为主干网络,可提高特征提取能力且更为轻量化;其次,将增大感受野模块(RFB)引入特征融合结构中,以增大模型感受野,提升小目标头盔检测能力;最后,在检测头嵌入SimAM机制,在不增加参数的前提下提高算法精度.结果表明：相较于YOLOv7,文中算法的准确率、召回率和平均准确率分别提高了2.84%,2.26%和3.26%,参数量和运算量分别为YOLOv7的33.1%,23.5%,可实现当前主流模型算法的最佳检测性能和效率;在NVIDIA Jetson Nano开发板上的处理速度达到47.58 F·s^-1,可满足边缘设备部署需求.     

基于改进卷积神经网络的非合作无人机检测应用

针对“黑飞”无人机侵犯公民隐私、危害个人及公共安全,现有的无人机检测算法难以平衡检测速度和精度且对小目标的检测精度较低等不足,本文在YOLOv3的基础上进行改进,提出MS-Net (Multi-Scale Object Detection Network) 对低空中的无人机进行快速高效地检测,为实现后续的防护压制提供依据。针对锚点框,通过 K-means聚类方法得出更准确预测目标区域的位置。在特征提取部分,使用SSP (Spatial Pyramid Pooling) 提取更丰富的特征信息,提升分类精度。在检测部分,提出ESE (Enhanced Sequeeze and Excitation) 通道注意力机制在基本不影响检测速度的同时实现更加精确的多尺度目标检测。实验结果表明：该方法在由无人机、风筝、鸟等组成的数据集上的检测速度为51FPS,平均准确率(mean average precision, mAP)为91.39%,比 YOLOv3 网络提高了6.42%;特别地,在无人机目标上的平均精度（average precision, AP）提升了7.42%。     

通航机场场面运动目标检测方法

针对传统YOLOv3（you only look once-v3）算法目标检测精度较低、收敛速度较慢等问题,提出了一种改进的YOLOv3算法,分别对主干网络和损失函数进行了改进。采用迁移和冻结相结合的训练方法,以提升目标检测的精确度和速度。基于改进的YOLOv3算法对西南某通航机场3种不同场景下的运动目标检测效果进行了对比分析。结果表明,改进的YOLOv3算法对正常天气场景下的场面运动目标检测效果要明显优于雾天和雨天场景,对飞机目标的检测效果明显优于车辆和行人目标;3类目标的检测精度、召回率、平均精度值(mean average precision,mAP)分别达到92.96％、80.51％、91.96％,GPU处理速度为74f/s,较传统YOLOv3算法和YOLOv4算法性能均有明显提升。     

一种管道蛇形机器人的裂缝视频检测系统

为实现蛇形机器人在管道内部快速准确的识别管道内壁裂缝,基于一种改进YOLOv3算法为管道蛇形机器人设计了快速检测管道裂缝的系统。系统搭载了500万像素相机以及用于辅助标定的两个激光发生器。此系统通过摄像机采集管道内部视频信息,使用改进YOLOv3算法对视频进行检测,若识别出裂缝则输出当前图像。之后结合激光标定和边缘检测算法得到当前裂缝的物理信息。改进YOLOv3算法使用k-means++算法对裂缝数据集进行聚类,得到最佳先验框,并使用距离交并比代替交并比作为损失函数,以提高精度和速度。实验表明,改进YOLOv3算法平均精度为87.23%,与原始YOLOv3算法相比提高了5.88%;同时基于激光标定算法的图像处理得到的裂缝物理信息与实际信息误差在5%以内,可以用于实际工程。