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YOLOv3的道路目标检测

针对YOLOv3在道路目标检测中漏检率高和检测精度低的问题,提出一种基于改进YOLOv3的道路目标检测方法 。通过将原有YOLOv3的3个特征尺度增至4个,从而提升了对于小目标的检测准确率。使用CIoU损失函数提高模型的准确性,利用K-Means++聚类算法对道路目标重新聚类,得到新的候选框。在BDD100K数据集上的验证结果 表明,改进的YOLOv3算法在降低漏检率和提高检测精度方面效果较好。     

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。     

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.     

基于改进YOLOv4的轻量化目标检测方法

针对检测模型参数量大,难以在嵌入式设备上部署等问题,设计了一种改进的YOLOv4目标检测算法.该算法使用轻量化的MobileNetV1替换CSPDarketnet53主干特征提取网络,并将后续网络中的3×3卷积替换为深度可分离卷积,极大地减少了模型的参数量;在检测头加入NAM注意力模块,增强网络对细节信息的提取能力;采用SDIoU Loss作为边框回归损失,在加快收敛速度的同时提高了检测精度.实验表明：与YOLOv4-CSPDarknet53相比,改进算法在PASCAL VOC07+12数据集上训练出来的模型大小为47.19 M,约为原来的五分之一,FPS提升了40(f/s),mAP提升了2.4%.与YOLOv4-Tiny、YOLOv5s、YOLOv7等目标检测算法相比,具有兼顾检测速度与精度的特点.     

基于YOLO算法的手势识别

研究YOLO算法在手势识别中的应用,提升在近肤色和光线明暗不一的背景下检测的速度和精度.YOLO算法是端到端的检测方法,通过卷积神经网络自动提取目标的特征,可以大幅度提高运算速度.鉴于YOLO算法在目标检测任务中的优良表现,将YOLO算法应用到手势识别问题中.通过对YOLO系列算法的研究对比表明,YOLO算法在手势识别中具有良好表现.同时,在YOLOv3算法的快速版本YOLOv3-tiny的基础上提出了YOLOv3-tiny-T算法.YOLOv3-tiny-T在包含5种手势的UST数据集上,平均精度均值为92.24%,较YOLOv3-tiny获得了5%左右的提升.      

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YOLOv3的交通标志检测

针对交通标志检测小目标数量多、定位困难及检测精度低等问题,本文提出一种基于改进YOLOv3的交通标志检测算法.首先,在网络结构中引入空间金字塔池化模块对3个尺度的预测特征图进行分块池化操作,提取出相同维度的输出,解决多尺度预测中可能出现的信息丢失和尺度不统一问题;然后,加入FI模块对3个尺度特征图进行信息融合,将浅层大特征图中包含的小目标信息添加到深层小特征图中,从而提高小目标检测精度.针对交通标志数据集特点,使用基于GIoU改进的TIoU作为边界框损失函数替换MSE函数,使得边界框回归更加准确;最后,通过k-means++算法对TT100K交通标志数据集进行聚类分析,重新生成尺寸更小的候选框.实验结果表明,本文算法与原始YOLOv3算法相比mAP提升11.1%,且检测每张图片耗时仅增加6.6 ms,仍符合实时检测要求.与其他先进算法相比,本文算法具有更好的检测精度和检测速度.     

基于Gan-St-YOLOv5的复杂环境下的手势识别

在智能工业生产中的复杂环境下进行手势识别人机交互，手势特征受到局部遮挡、强光照、远距离小目标的影响，导致目标检测识别过程中识别出的手势特征减少，甚至分类错误.在复杂环境下提高手势识别精准度成为人机交互任务中亟需解决的问题.本文提出一种具有创新性的Gan-St-YOLOv5模型，在YOLOv5的基础上生成对抗网络(generative adversarial network, GAN)和Swin Transformer模块，融入SENet通道注意力机制，使用Confluence检测框选取算法，增强模型检测的准确度.为了验证模型的优越性，与YOLOv5模型进行对比，得出Gan-St-YOLOv5在完全可见测试集上mAP＿0.5高达96.1%,在强光照测试集上mAP＿0.5高达92.3%,在部分遮挡测试集上mAP＿0.5高达86.6%,在远距离小目标测试集上准确度高达96.4%,均优于YOLOv5目标检测算法，以较小的效率损失取得了较高精度.     

面向交通场景的轻量级行人检测算法

针对交通场景下行人检测模型网络复杂、参数量大以及难以在低性能设备上部署的问题,基于YOLOv5s网络模型提出了一种改进的轻量级行人检测算法。首先,使用Ghost模块重构YOLOv5s网络进行特征提取,降低模型的参数量和计算量,提高推理速度。其次,引入坐标注意力机制提高模型对目标特征的提取能力,提升其对小目标行人的检测效果。最后,采用SIoU损失函数加快模型的收敛速度,提高模型的识别准确率。实验结果表明,改进后的算法能保证较高的检测精度,与原始YOLOv5s算法相比参数量减少47.1%,计算量减少48.7%,提高了交通场景下行人检测的速度且易于部署。     

融合RepVGG的YOLOv5交通标志识别算法

准确检测交通标志已成为自动驾驶不可或缺的任务之一。基于现实场景中小而密集的交通标志,传统方式检测交通标志存在精度较低这一缺陷。针对此问题,提出一种融合RepVGG模块的改进YOLOv5的交通标志识别算法。首先将原算法的部分CBS模块替换为RepVGG模块,加强特征提取能力。并在Neck层融合CBAM注意力机制,强化检测模型的抗干扰能力。最后,在网络训练过程中,使用EIOU损失函数来弥补GIOU损失函数的不足,提高算法的检测精度与迭代速度。实验结果表明,改进后的YOLOv5算法,迭代速度更快,在CCTSDB交通标志数据集上的P、R、mAP值分别达到91.55%、85.04%、91.71%,相比YOLOv5算法能够更好的应用到实践当中。     

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.     

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。     

改进YOLOv4算法的GFRP内部缺陷检测与识别

为实现航空玻璃纤维复合材料内部分层缺陷的智能识别,搭建了一种多自由度光纤耦合式太赫兹时域光谱系统,对带有模拟内部分层缺陷的样件进行检测,对检测结果图像进行了数据筛选、数据增强和数据标注,构建目标检测所用数据集.同时,提出了一种改进的YOLOv4算法,提高了缺陷智能识别的精度.实验结果表明,改进的YOLOv4算法在测试集得到91.05％ 的准确率和92.02％ 的召回率,分别较原YOLOv4算法提高了5.73％ 和8.51％,具有更强的特征提取能力,并展现出良好鲁棒性,明显消除了应用原YOLOv4算法的错检、漏检现象.     

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。     

基于改进YOLOv4算法的铁路扣件检测

扣件的健康状态是保障轨道车辆正常运行的关键.当前人工检测轨道扣件效率较低,具有缺陷性.针对这一问题,提出了基于改进YOLOv4算法的轨道扣件与检测.在YOLOv4网络中,利用CSPDarknet53第二个残差块嵌入conv卷积结构与YOLO头部结构,增加输出端,并进行网络中的上采样与下采样.与YOLOv4原算法模型相比...     

改进的YOLOv3交通标志识别算法

针对复杂场景下交通标志检测存在精度低、检测速度慢等问题,提出一种基于YOLOv3改进的S-YOLO交通标志算法。首先,合并批归一化层到卷积层,以提升模型前向推理速度;其次,采用二分K-means聚类算法,确定适合交通标志的先验框;然后引入空间金字塔池化模块,提取特征图深度特征;最后引入CIoU回归损失函数,提升模型检测精度。实验结果表明,在重制的CTSDB交通标志数据集下,所提算法与YOLOv3相比,平均准确率和检测速度分别提升了4.26%和15.19%,同时相较YOLOv4以及其他算法对交通标志识别有更优的精度和速度,具有良好的鲁棒性,满足复杂场景高效实时检测。     

改进多尺度网络的行人目标检测算法

针对自动驾驶情景下行人目标检测过程中对于重叠和遮挡目标存在的漏检问题,提出一种改进多尺度网络YOLOv5的行人目标检测算法。首先构建同时考虑通道间关系和特征空间位置信息的多重协调注意力模块,增加网络特征表达能力;然后将原损失函数改进为具有双重惩罚项的切比雪夫距离交并比损失函数,提高检测框的精确度与网络收敛速度;最后在网络结构方面设计瓶颈状DSP1_X和DSP2_X模块减少梯度混淆。实验结果表明,改进后的多尺度网络收敛能力提高,在面对行车中复杂行人目标检测时具有较高的判别精度和实时检测速度。