基于区域卷积网络的行驶车辆检测算法

为解决多种天气与多种场景下主干道路行驶车辆检测存在的实时性、泛化能力差、漏检、定位不准确等问题,研究了基于TensorFlow深度学习框架的区域卷积神经网络(Faster R-CNN)算法,通过引入VGG16神经网络模型,优化ROI Pooling Layer,并采用联合训练方法,得到改进的算法模型。采用UA_CAR数据集进行模型训练,实现行驶中的车辆检测,测试结果与优化前Faster R-CNN比较,MAP提高了7.3个百分点,准确率提高了7.4个百分点,检测用时0.085 s,提高了对多种环境与场景的适应性。     

基于改进Faster R-CNN的无人机视频车辆自动检测

为了从广域视角准确提取道路交通信息,提出了一种用于无人机视频车辆自动识别的改进Faster R-CNN模型.该模型以基于ZF网络的Faster R-CNN为原型,优化调整学习策略、训练图像尺寸、学习率等模型参数,调整RPN网络卷积核并引入SoftNMS算法,增加1～3个特征提取卷积层和激活层.基于无人机交通视频构建了训练图像集,对现有Faster R-CNN模型及改进模型进行训练和测试.结果显示,与采用Step学习策略的模型相比,采用学习策略Inv的模型车辆识别平均准确率提高了0.4%～9.4%.引入SoftNMS算法的模型比引入前的模型平均准确率提高了0.1%～7.9%.提出的改进模型平均准确率为94.6%,较基于ZF的Faster R-CNN模型、基于VGGM的Faster R-CNN模型和基于VGG16的Faster R-CNN模型分别提高了13.1%、13.1%和4.1%,且训练时间减少约3%,对多种场景的视频车辆检测具有较好的适用性.     

一种基于GA_Faster R-CNN的掌指骨骨折计算机辅助诊断系统

为解决临床掌指骨骨折诊断中难检测、易漏诊的问题,对如何更加准确地检测和定位X线图像中掌指骨骨折区域进行实验研究.开发了一种基于深度学习的计算机辅助诊断系统,改进了Faster R-CNN网络模型中的锚框、特征映射和损失函数,在节约算力的同时大大提高了网络性能.建立了包含5 195张手部的X线图像的数据集,其中随机抽取4 675张作为训练集,520张作为测试集.实验表明,提出的新模型在测试集上的平均精度达到了69.3%,与Faster R-CNN相比能够更加精准地识别出掌指骨骨折区域,验证了该模型具有潜在的临床应用价值.     

基于Faster R-CNN的钢板表面缺陷检测方法

对钢板表面常见缺陷和现有的基于深度学习的表面缺陷检测算法进行分析,选用Faster RCNN(region-based convolutional neural network)模型对钢板表面缺陷进行检测。由于Faster RCNN中的RoI Pooling池化操作产生的像素偏差和空间位置偏差会影响检测精度,选用在小缺陷细节特征上表现更好的RoI Align作为改进Faster R-CNN的特征池化模块。在PyTorch框架上对YOLOv3、Faster R-CNN和改进Faster R-CNN模型进行训练与测试,结果表明,改进Faster RCNN的平均检测精度为87.14%,相比YOLOv3和Faster R-CNN检测精度分别提高4.81%和2.07%,对于小缺陷的检测精度的提高更为显著。     

基于深度学习算法的航拍巡检图像的绝缘子识别

针对绝缘子检测目标在航拍图像中尺寸变化剧烈的问题,提出一种改进Faster R-CNN的绝缘子检测算法.首先将FPN特征金字塔结构网络与Faster R-CNN算法进行结合,将不同尺度下的特征进行融合;然后,改进最大池化层,提升检测框的坐标精度;针对遮挡现象,采用Soft-NMS算法规避不同目标检测框因重叠而被误删的情况.经过对绝缘子航拍数据集的检测验证,对比原Faster R-CNN网络,本改进网络结构提高了平均准确率(MAP),且可以更有效地识别图像中更小比例的绝缘子目标.     

基于改进的更快的卷积神经网络特征区域的淡水鱼鱼鳃切口点定位

为了提高鱼产品加工过程中鱼鳃切口点定位的准确度,采用改进的更快的卷积神经网络特征区域(faster convolution-al neural network feature region,Faster RCNN)对淡水鱼的鱼鳃部位进行检测和定位.首先,为了增强主干网络VGG16的特征提取能力,加入批归一化(batch normalization,BN)层对其进行结构优化,提高了网络识别的准确率.其次,当物体处于预设的交叉阈值范围时,非最大值抑制(non-maximum suppression,NMS)算法存在目标漏检的问题.采用Soft-NMS算法替代NMS算法,增强了目标检测的性能.通过在淡水鱼数据集进行的实验结果表明,改进的Faster RCNN网络对鱼鳃切口定位准确率达到了96％,较未改进网络提高了6％,为后续生产线中鱼鳃的精准切割奠定了基础.     

基于改进Faster R-CNN+ZF模型的铁路桥梁裂缝分类方法

针对传统图像处理算法不能对存在过饱和像素和随机高强度噪声影响的铁路桥梁裂缝图像有效分类的问题,设计了一种基于改进Faster R-CNN+ZF模型的铁路桥梁裂缝自动分类方法.首先将原始图像集进行数据增强后,参照Pascal Voc数据集格式自制训练所需数据集;然后在Faster R-CNN网络模型前添加一层Prewitt算子锐化卷积层提升模型特征提取能力;最后重置ZF模型中相关卷积核的尺度、优化模型超参数和学习率,使模型的鲁棒性和高实时性得到有效保障.该方法在实际采集的49 124幅铁路桥梁裂缝图像数据集中进行测试.结果表明:新的算法能实现所有铁路桥梁裂缝类型的分类,有效裂缝识别率达93.7%以上,明显优于投影法和支持向量机法,具有很强的工程应用价值.     

结合异常检测的X射线安检图像识别方法

针对Faster R-CNN模型对X射线安检图像中危险品检测准确率低、误检率高的问题,提出了一种前置预分类头部的X射线安检图像检测网络(pre-classification Faster R-CNN,PC-Faster R-CNN)。该模型在骨干网络之后,区域建议网络(Region Proposal Networks, RPN)之前新增一个预分类模块先对X射线安检图像进行异常检测,提高模型对正常图像的识别能力;同时引入兴趣区域对齐(RoIAlign)模块,减小兴趣区域池化层(RoIPooling)引起的量化误差,进而提升Faster R-CNN的检测性能。新模型将浅层卷积层的低级边缘特征输入到预分类模块,使其学习正常图像的高级语义特征,从而改善整个模型的识别性能。实验结果表明,与原始的Faster R-CNN相比,本文模型对危险品的检测精度提升了9.03%,误检率降低了24.03%;同时预分类头部使得模型较大地提高了检测效率,比原始的Faster R-CNN提升了44.54%。     

改进的YOLOv5-ResNet相似目标检测方法

针对在相似目标检测问题中,以YOLOv5为代表的一步法漏检错检率高、以Faster R-CNN为代表的两步法检测速度慢的问题,提出了一种改进的YOLOv5-ResNet相似目标检测网络模型。该模型以YOLOv5框架为基础,借鉴了两步法的优点。在边框生成方面,改进了特征融合结构,强化了模型的特征提取能力,降低了总体漏检、误检率。在类别预测方面,引入了SE模块(squeeze and excitation module),在通道方向上施加注意力机制,降低网络检测时的计算量,并保持了较高的准确率。在斯坦福宠物狗数据集和自制音符卡片数据集上的实验结果表明,本文提出的相似目标快速检测模型不仅在识别精度方面略高于Faster R-CNN,而在速度方面仅次于YOLOv5,检测帧率约为YOLOv5的72%,能够满足相似目标检测的实时需要。     

融合上下文信息和注意力的遥感小目标检测

针对Faster-RCNN算法在遥感图像当中对小目标的漏检、检测精度不高等问题作出改进.用特征提取能力更强的ResNet50网络替换VGG16;同时为了加强对遥感小目标信息的提取,引入特征金字塔,添加多尺度扩张卷积模块来增强特征金字塔的上下文特征,扩充小目标信息,使用通道注意力机制来减少特征融合过程中带来的信息混淆,提高模型对遥感小目标的检测效果.实验表明,所改进的方法在HRRSD遥感数据集达到86.7%的检测精度,较改进前提升了5.2%,同时检测效果也优于当前的一些主流检测模型,证明了改进后模型的有效性.     

基于深度学习的砂岩组分显微图像识别

识别砂岩中的石英、长石和岩屑对判断沉积环境具有重要意义,但传统的人工识别方法存在主观性强、对经验依赖程度高等问题。本文利用深度学习、卷积神经网络等技术构建了一种基于Faster R-CNN目标检测算法的砂岩显微组分图像识别方法,实现了正交偏光下对薄片图像中石英、长石、岩屑三种组分的智能识别,三种组分平均识别准确率为89.28%。为了验证模型的可靠性,实验对比了不同算法和特征提取网络,结果表明：Faster R-CNN目标检测算法的识别效果优于YOLO V3、YOLO V4、YOLO V5s,ResNet50特征提取网络的表现效果优于VGG16。采用ResNet50特征提取网络的Faster R-CNN目标检测模型优势显著,它可以更好满足岩石薄片的识别要求,为传统的人工方法提供智能化技术方案。     

基于深度卷积神经网络融合模型的路面裂缝识别方法

现有的路面裂缝识别方法大多仍局限于基于主动特征提取的处理技术,对路面图像来源有专一性要求,算法不具备泛化能力,现有的基于神经网络识别算法对设备有特定要求,且路面裂缝的定位准确性不高。为此,提出基于深度卷积神经网络融合模型的路面裂缝识别方法。首先,应用多目标SSD卷积神经网络模型对路面裂缝进行分类检测,然后使用深度残差网络对SSD模型的特征提取结构进行改进,并根据损失函数的收敛程度对模型中的超参数进行优化,提高路面裂缝分类和定位的准确率;其次,针对裂缝分类检测模型对路面裂缝定位存在的偏差,提出基于U-Net模型的路面裂缝分割方法,并改进模型的特征提取网络,提高裂缝分割精度,实现精确的裂缝分割;最后,将裂缝分类检测模型与分割模型进行融合,加载2个模型并导入上述训练得到最优权重,根据裂缝分类网络判断路面图像有无裂缝,若存在裂缝则给出具体类别和置信度,并将这些信息和原始裂缝图像输入U-Net分割网络,根据分割结果计算线性裂缝的长度、宽度及网状裂缝的面积。试验结果表明:给出的路面裂缝识别方法对于横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝的识别精度分别为86.6%、87.2%和85.3%;该方法不仅能够给出路面裂缝的类别信息,还可以给出路面裂缝的精确定位和几何参数信息,可直接用于路面状况评价。     

基于Faster R-CNN的隧道图像裂缝检测

近几年,随着城市隧道建设力度加大,隧道已进入中年期,其健康问题不容忽视。目前,基于图像处理技术的隧道裂缝检测已成为一种便捷的检测手段。然而,由于隧道图像存在对比度低、光照不均匀、噪声多等问题,对传统图像处理方法造成较多挑战,对此提出了一种基于深度学习网络Faster R-CNN的隧道图像裂缝检测方法。首先利用大量隧道裂缝图像训练产生裂缝模型,然后用此模型对隧道图像进行裂缝检测。实验结果表明,该方法能够弱化隧道图像质量问题,实现了对隧道图像裂缝的快速检测和准确定位与标注。     

基于深度网络模型的牛脸检测算法比较

针对传统检测方法在牛脸检测应用方面存在的检测设备易损、检测结果不理想等问题,根据大数据、多差异性原则,使用手机和相机在某奶牛养殖场采集奶牛数据,构建了一个超过10 000张不同条件下(如遮挡、模糊、光照变化等)的奶牛数据集.在此基础上使用目前有代表性的基于深度网络模型的目标检测方法(如SSD,Faster R-CNN和R-FCN等)对该数据集进行试验对比分析.结果表明:Faster R-CNN模型综合检测精度最高,可达0.990,但其检测速度相对较慢,为11 F·s~(-1);SSD模型的检测速度最快,为47 F·s~(-1),但其检测精度与Faster R-CNN相比略低,约为0.945.     

基于改进Faster R-CNN的行人检测算法

针对行人检测中复杂环境,提出一种改进Faster R-CNN的行人检测算法,使用深度卷积网络从图片中提取适合检测目标的特征。基于Faster R-CNN算法,以Soft-NMS算法代替传统NMS算法,加强Faster R-CNN算法对重叠区域的识别能力。同时,算法通过"Hot Anchors"代替均匀采样的锚点避免大量额外计算,提高检测效率。最后,将21分类问题的Faster R-CNN框架,修改成适用于行人检测的2分类检测框架。实验结果表明:改进Faster R-CNN的行人检测算法在VOC 2007行人数据集,检测效率和准确率分别提升33%、2.6%。     

基于改进Faster R-CNN算法的车辆检测

基于区域的网络Faster R-CNN算法在图像的目标检测领域取得了巨大突破.相比较于传统的目标检测方法R-CNN和Fast R-CNN,Faster R-CNN提出了一种候选区域网络(RPN)有效的提升了检测候选框的生成速度.本文通过分析提出的RPN网络的实现方法,引用了K-Means++聚类算法,来对训练数据集中的目标框大小进行聚类分析,替代原本算法中的9个区域框.通过实验对比分析,通过改进的方法提高了车辆检测的精度.     

港口集装箱自主识别定位技术

针对港口集装箱自动装卸问题,结合双目视觉和深度学习技术,设计了一种基于Faster R-CNN(faster regions with convolutional neural network)模型的集装箱三维识别定位方法。首先利用双目摄像头采集装箱图像,用于训练Faster R-CNN模型,然后使用该模型检测图像中的集装箱目标,对识别出的目标添加矩形框,并提取其中心点图像坐标,接着通过对双目摄像头进行标定和匹配,获取集装箱矩形框中图像坐标点的深度,实现对集装箱的三维定位,最后将集装箱的三维坐标转换到轮胎吊吊具坐标系下,获得所有集装箱目标中心和吊具中心距离。实验结果表明,系统运行速度可以达到30 fps,平均定位误差在5 mm以内,系统可以有效解决集装箱三维实时识别和定位问题,提升港口集装箱自动化装卸能力。     

基于卷积神经网络的毫米波图像目标检测

在公共安全检查领域中,研究毫米波图像目标检测的快速性和精准性的方法具有非常重要的实际应用价值。提出了基于Faster R-CNN深度学习的方法检测隐藏在人体上的危险物品。该方法将区域建议网络(region proposal network,RPN)和VGG16训练卷积神经网络模型相结合,接着通过在线难例挖掘(online hard example mining,OHEM)技术优化训练所提出的网络模型,从而构建了面向毫米波图像目标检测的深度卷积神经网络。实验结果证明所提的方法能高效地检测毫米波图像中的危险物品,并且目标检测的平均精度高达约94.66%,检测速度约为6帧/s,同时对毫米波安检系统的智能化发展有着极其重要的参考价值。     

一种新的沥青路面灌封裂缝自动提取方法

为了提高基于图像处理的沥青路面病害识别效率和精度,引入了图像增强处理中的多尺度视网膜(multi-scale retinex, MSR)算法以减弱光照不均匀、道路场景多变等因素对路面病害图像质量的影响。针对SegNet网络难以精确分割沥青路面微小病害的问题,采用比视觉几何群网络(Visual Geometry Group Network, VGG)效果更好的残差网络(Residual Network,ResNet)作为主干网络,同时加入空洞卷积（Dilation Convolution）层,提高网络对细小病害的识别性能;针对改进网络在识别病害时误检率较高的问题,运用阈值法剔除分割结果中的假阳性。为了验证改进算法的有效性,将其与具有代表性的语义分割方法（如SegNet、BiSeNet）在相同数据集上进行对比,三者的平均交并比（Mean Intersection over Union,MIoU）和F1分数(F1-score,F1)分别为(77.6%,89.9%),(67.4%,87.4%),(69.7%,89.8%)。运用提出的方法对甘肃省部分路段的路面灌封裂缝进行识别,结果与人工检测相比,漏检率为0.09%,误检率为2.49%。实验结果表明：提出方法能够更精确地提沥青路面灌封裂缝。     

采用深度卷积神经网络的路面破损智能识别

为有效识别沥青路面病害类别,为后续养护对策的制定提供依据,将深度卷积神经网络,视觉几何组(Visual Geometry Group NetWork, VGG)技术引入沥青路面病害识别任务中。根据VGG网络结构随着卷积核深度的加深可获得图片更深层次特征的特点,将VGG模型最后一层卷积核中的卷积深度加深,获得改进后的VGG模型,并与VGG模型进行比较。结果表明：改进后的VGG模型用时为278ms/step,相比于VGG模型用时为258ms/step略有增加,而对病害的识别精度又进一步优化,提升了1.36,对龟裂、松散这类复杂裂缝分别提高了1.12%、8.4%。可见,采用VGG模型可以有效识别路面病害,将其适当改进后,效果更佳,相比于其他方法,对诸如松散、龟裂等复杂路面病害可做到精确识别,达到及时、有效监测、养护路面,防止路面进一步退化的目的。