煤矿井下钻孔裂隙识别技术

为研究采区煤岩体中裂隙、断裂、破碎带等结构面的自动检测技术,解决现有人工智能技术中迭代次数大、检测框准确度低等问题,采用YOLOv5算法融合注意力机制、损失函数、多尺度检测的方法,对煤矿巷道上顶板5种不同地质钻孔进行裂隙检测试验。结果表明：将注意力机制SENet引入YOLOv5模型框架,避免了图像背景区域与裂隙区域相似度较高问题;采用有效交并比损失函数代替完全交并比损失函数,使得预测框能够更加有效拟合真实目标框;对YOLOv5模型增添3种不同尺寸的锚定框并添加160×160特征层,实现检测更小的目标。该方法与SSD、YOLOv5等检测算法在同样条件下相比,其检测精度分别提升了18.9%,2.1%,召回率提升了39.5%,1.6%,平均精度提升了28.1%,1.0%。改进后的模型将三尺度检测变为四尺度检测,提升了算法的多尺度目标检测性能,能够对钻孔裂隙进行高精度检测,满足钻孔裂隙实时检测需求。     

基于改进YOLOv5s的道路场景多任务感知算法

针对单一任务模型不能同时满足自动驾驶多样化感知任务的问题，提出了一种基于改进YOLOv5s的快速端到端道路多任务感知方法。首先，在YOLOv5s网络输出端设计两个语义分割解码器，能够同时完成交通目标检测、车道线和可行驶区域检测任务。其次，引入Rep VGG block改进YOLOv5s算法中的C3结构，借助结构重参数化策略提升模型速度和精度。为了提升网络对于小目标的检测能力，引入位置注意力机制对编码器的特征融合网络进行改进；最后基于大型公开道路场景数据集BDD100K进行实验验证该算法在同类型算法的优越性。实验结果表明，算法车辆平均检测精度为78.3%，车道线交并比为27.2%，可行驶区域平均交并比为92.3%，检测速度为8.03FPS，与同类型算法YOLOP、Hybrid Nets对比，该算法综合性能最佳。     

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。     

基于改进YOLOv5的遥感图像飞机目标检测

针对遥感图像中飞机检测尺寸大小不一、背景复杂导致的难以识别问题,提出一种基于YOLOv5网络模型的改进方法。首先,在YOLOv5网络模型中融入Swin-Transformer模块,使网络全局建模并使全维度信息交互,以提升网络的特征提取能力;其次,对损失函数进行优化,引入SIOU损失函数以考虑真实框和预测框之间的向量角度问题。对比实验表明,优化前后网络模型检测精度均为95.3%。在检测精度相同的情况下,改进后的网络模型召回率为91.2%,比改进前提升0.6个百分点;改进后平均检测精度mAP_0.5为95.7%,比改进前提升0.2个百分点。结果表明,改进后的YOLOv5网络模型能在一定程度上提升遥感图像中飞机目标检测性能。     

基于深度学习的高分遥感影像典型地物检测方法应用实践

传统的基于高分辨率遥感影像的典型地物检测方法难以兼顾检测精度、处理速度和自动化程度,而深度学习方法在图像处理领域中的应用为解决上述问题提供了可能。选用RSOD-Dataset数据集,基于TensorFlow深度学习框架,采用Faster R-CNN、YOLOv3和SSD三种经典深度学习目标检测算法,对高分辨率遥感影像数据进行预处理并完成模型训练,实现了对高分辨率遥感影像中典型地物目标的自动化检测实践,并对三种深度学习算法进行了对比分析。实验结果表明:SSD算法进行典型地物检测的均值平均精度指标(mAP)达到86.62%,每秒帧数(FPS)达到60.26,均优于Faster R-CNN算法和YOLOv3算法;在对飞机、储油罐、立交桥、体育场等典型地物的检测过程中有效地提升了检测精度、处理速度和计算的自动化水平,具有较为明显的应用价值。     

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.     

改进YOLOX在行人目标检测中的应用研究

针对现有算法在行人目标检测中存在精度低、速度慢、算法鲁棒性有限的问题，提出了一种基于深度神经网络目标检测算法YOLOX-L改进的行人目标检测算法YOLOX-H.使用改进型的主干特征提取网络HarDNet85替换原有的CSPDarkNet53,新的主干特征提取网络相较于原有的网络具有更强的特征提取能力以及更快的速度，同时提升了网络检测较大目标的能力.在HarDNet85卷积神经网络中引入了Softplus激活函数提升算法的检测精度，构建了CityPersons、PRW、ETHZ和MOT17多场景的联合数据集，以提升网络对于行人目标检测的鲁棒性.在联合数据集上的实验表明：YOLOX-H相比于YOLOX-L,每秒检测帧数(FPS)提高了32.95%,检测精度提高了3.1%,大目标检测精度提高了6.9%.     

具有全局特征的空间注意力机制

为了获得卷积神经网络特征图中不同特征点之间的长距离依赖关系,使卷积神经网络更好地区分前景目标和背景信息,提出了一种具有全局特征的空间注意力机制。通过通道融合层将多通道的原始特征图组合成单通道的特征融合图,消除了通道间信息分布对获取空间注意力权重的影响;将特征融合图经过全局特征获取处理,获得能够反应特征融合图中某个特征点与特征融合图中所有点之间相关性的全局特征图;全局特征图与初始值为0的可学习变量相乘,并且通道域复制自身大小为原始特征图大小,扩展后的全局特征图与原始特征图对应元素相加,获得具有注意力机制的特征图。在不同卷积神经网络中加入具有全局特征的空间注意力机制后,实验结果：在脑电波二分类任务中,算法分类准确率最高提升了0.839%;在CIFAR-10数据集多分类任务中,算法分类准确率最高提升了0.484%;在夜间车辆单类别检测中,在交并比阈值大于0.5的平均精度值评判标准下算法最高提升了3.860%,在交并比阈值大于0.75的平均精度值评判标准下算法最高提升了11.726%;在voc2007数据集多类别检测中,在交并比阈值大于0.5的平均精度值评判标准下算法最高提升了0.778%,在交并比阈值大于0.75的平均精度值评判标准下算法最高提升了1.232%。     

基于Ghost卷积和通道注意力机制级联结构的车辆检测方法研究

为了降低YOLOv3算法的计算量和模型体积，提高对小目标的检测能力，本文提出一种基于Ghost卷积和通道注意力机制级联结构，将其作为YOLOv3算法的特征提取网络，以减少网络计算量；在小目标预测支路引入S-RFB模块，扩大模型的感受野，更好地利用上下文信息，以提高对小目标的检测能力；使用CIOU损失作为边界框位置损失项，以加速模型的收敛．利用高斯噪声对训练样本进行数据增强，提高模型的鲁棒性．在UA-DETRAC数据集上进行实验，实验结果表明，相比于YOLOv3算法，基于Ghost卷积和通道注意力机制级联结构的G-YOLO算法的平均精度提高了2.7%，模型体积减小了67%，在复杂道路交通环境中具有良好的检测效果．     

基于改进YOLOv4的行人检测算法

针对YOLOv4算法在行人检测中精度低,实时性差的问题,提出一种基于YOLOv4的改进算法。首先将MobileNetv2作为主干网络,在减少参数量的同时保证其特征提取能力,同时在MobileNetv2中加入Bottom-up连接,减少浅层信息的丢失;然后在特征融合网络嵌入CBAM注意力机制,增强特征的表现力;最后在分类与回归网络中加入Inception结构,进一步提高检测速度和增加网络复杂度。实验表明：在VOC数据集上,改进算法比原算法检测效果更佳,实时性更好,其精度提高了2.87%,处理速度提升了29.52FPS;同时在真实场景下构建的数据集上,改进后的算法比YOLOv4精度提高了2.13%,具有较好的鲁棒性。     

基于MM YOLOv4的无人机目标检测算法

针对当前无人机目标图像检测方法精度较低和检测速度过慢的问题,提出一种结合轻量级网络和改进多尺度结构的目标检测算法。首先采用MobileNetV3轻量级网络替换YOLOv4的主干网络,减少模型复杂度,提升检测速度;其次,引入改进多尺度结构的PANet网络,增强高维图像特征和低维定位特征的流动叠加,提升对小目标的分类和定位精度;最后,利用K means方法对目标锚框进行参数优化,提升检测效率。同时结合公开数据集和自主拍摄方式构建一个新的无人机目标图像数据集Drone dataset,并基于数据增强的方法开展算法性能实验。实验结果表明,该算法的mAP达到了91.58%,FPS达到了55帧/s,参数量为44.39 M仅是YOLOv4算法的1/6,优于主流的SSD、YOLO系列算法和Faster R CNN算法,实现了对多尺度无人机目标的快速检测。     

基于改进YOLOv3的街道行人检测与跟踪方法

针对室外街道的行人检测与跟踪,提出一种改进YOLOv3与简单在线实时跟踪(simple online and real-time tracking,SORT)算法相结合的检测及跟踪方法.首先,引入距离和比例交并比(distance and proportional-IOU,DPIOU)损失,将原有的损失函数中的均方误差(mean square error,MSE)部分进行变化,从而得到更精确的检测框;其次,将网络结构中的RestNet进行优化,改变下采样区域,增加池化层,进而减少特征信息的丢失;最后将检测结果输入SORT算法进行建模和匹配.实验结果表明,在室外街道的场景下,改进的算法与YOLOv3相比较,损失值收敛更快,平均准确率高出4.85％,跟踪准确率上升3.4％,同时,模型的速度有所提高,最快可达14.39 FPS.     

改进YOLOv3的桥梁表观病害检测识别

针对基于目标检测方法的桥梁表观病害检测存在检测精度低、误检率和漏检率高的问题,提出一种改进YOLOv3的高准确率桥梁表观病害检测识别方法。为实现局部特征和全局特征有效融合,在YOLOv3的检测层中添加固定分块大小的池化模块,并在YOLOv3的特征提取网络中引入了DenseNet密集型连接网络结构以增强桥梁病害特征在网络中的传播和利用效率,提高检测效率,采用数据增强技术来扩充样本图像以解决现有桥梁病害数据集样本数量不足的问题。实验结果表明,改进后的YOLOv3在桥梁表观病害检测上的平均准确率比原YOLOv3提高了3.0%,且模型训练时间减少了33.2%,同时降低了对桥梁表观病害检测的误检率和漏检率。     

基于改进YOLOv5算法的钢铁表面缺陷检测

根据以往钢铁表面缺陷检测技术的检测效能较低、准确性低的情况,提出一种改进YOLOv5s的钢材表面缺陷检测算法。主要改进为：加入坐标注意力机制(Coordinate Attention,CA)的空洞空间卷积池化金字塔 (Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP),扩大模型感受野和多尺度感知能力的同时能更好的获取特征位置信息;加入改进的选择性内核注意力机制(Selective Kernel Attention,SK),使模型能更好的利用特征图中的频率信息,提升模型的表达能力;将损失函数替换为SIoU,提升模型性能的同时加快模型的收敛。实验数据表明,改进的YOLOv5s网络模型在NEU-DET数据集上的mAP值为78.13%,相比原网络模型提高了2.85%。改进的模型具有良好的检测型性能的同时检测速度为103.9 FPS,能够满足实际应用场景中钢材表面缺陷实时检测的需求。     

基于改进YOLOv4颈部优化网络的安全帽佩戴检测方法

针对安全帽佩戴检测时易受复杂背景干扰，解决YOLOv4网络检测速度慢、内存消耗大、计算复杂度高、对硬件性能要求较高等问题，引入改进YOLOv4算法优化安全帽佩戴检测方法。引入MobileNet网络轻量化YOLOv4、跨越模块特征融合，实现高层语义特征和低层语义特征有效融合。针对图像中小目标分辨率低，信息特征少，多尺度并存，导致在连续卷积过程中易丢失特征信息等问题，采用改进特征金字塔FPN和注意力机制等颈部优化策略聚焦目标信息，弱化安全帽检测时背景信息的干扰。仿真结果表明，基于改进的YOLOv4颈部优化网络安全帽佩戴检测算法在CPU平台下的检测速度为34.28 FPS，是基础YOLOv4网络的16倍，检测精度提升了4.21%，检测速度与检测精度达到平衡。     

改进YOLOv5的钢材表面缺陷检测算法

针对传统钢材表面缺陷检测方法存在检测效率低、检测精度差等问题,提出一种基于改进YOLOv5的钢材表面缺陷检测算法。首先使用GhostBottleneck结构替换原YOLOv5网络中的C3模块和部分卷积结构,实现网络模型轻量化;其次在Backbone部分引入SE注意力机制,对重要的特征通道进行强化;最后针对数据集特点在网络中增加一个检测层,强化特征提取能力,并在Neck部分增加特征融合结构,使用DW卷积替换部分标准卷积以减少运算量。实验表明,改进的YOLOv5sGSD算法,模型体积减少了10.4%,在测试集上的mAP值为76.8%,相比原YOLOv5s网络提高了3.3%,检测精度和速度也明显高于一些主流算法。相比传统的钢材表面缺陷检测方法,提出的算法能够更加准确、快速地检测出钢材表面缺陷的种类和位置,并且具有较小的模型体积,方便于在移动端的部署。     

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YOLO的虹膜快速定位检测算法

虹膜定位是虹膜识别系统中不可或缺的环节,针对传统的虹膜定位方法对镜面反射、眨眼等复杂环境下质量差的虹膜图像定位准确率低、计算复杂度高和鲁棒性差等问题,提出了一种基于改进YOLOv3模型的虹膜快速定位方法。针对眼周图像中虹膜内、外圆尺寸变化不大,将YOLOv3网络的多尺度结构改进为双尺度检测;引入了轻量级网络Mobilev3中bneck块来改进特征提取网络,减小模型复杂度;利用kmeans++算法对虹膜数据集进行类聚,获得更优的锚点框;模型边框损失函数采用改进的损失函数代替原均方差(MSE)损失函数;利用虹膜特有几何特征,将模型矩形预测框更改为圆形预测框。在CASIA-IrisV4数据集验证表明,改进模型定位准确率为96.32%,mAP为99.37%,检测速度为49.4帧/s,模型参数减少到4.13M。结果表明改进后的模型较小,并且能够快速精准对虹膜区域定位,具有较高鲁棒性,能够满足虹膜实时定位的场景。