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。     

基于YOLOv5s-FCS的钢材表面缺陷检测

针对传统钢材表面缺陷检测方法易出现误检、漏检和部分缺陷种类检测精度低等问题,本文设计了一种钢材表面缺陷网络YOLOv5s-FCS。首先本文引用了FReLU激活函数构建了卷积模块CBF,有效增强了网络的空间解析能力,优化了网络检测精度;其次,本文将坐标注意力机制嵌入到网络的neck部分来增强网络特征融合的能力,从而使网络能够提取更加丰富的特征信息;最后,将YOLOv5s的损失函数替换为SIoU loss,提高了预测框的回归精度。通过在NEU-DET数据集上进行消融实验、可视化对比实验,结果表明,YOLOv5s-FCS网络的mAP值达到了0.747,相较于原YOLOv5s网络提高了8.3%,相较于YOLOv3网络提高了11.8%,相较于YOLOXs网络提高了4.2%,相较于YOLOv6s提高了1.4%,验证了该方法的可行性、有效性。     

基于特征融合SSD的微电连接器缺陷检测

提出基于多尺度特征融合单次多框检测器(SSD)算法,对微精密玻璃封装电连接器的缺陷进行检测．针对SSD算法在背景复杂、噪声干扰多、目标特征微弱环境下,特征提取能力弱、检测精度低的问题,在主干网络加入深度残差结构,丰富细节信息;针对在卷积网络中关键信息逐步丢失问题,提出了自顶向下的多尺度特征融合方法将含有上下文信息的高语义层与含有位置信息的低层特征进行融合,使得融合后的特征层包含丰富的边界信息和背景信息;在此基础上,构建了一种轻量级的通道注意力模块,增强SSD算法对特征层重要特征的提取并弱化无关特征,从而提高SSD网络的特征提取能力．实验结果表明：改进算法相对于原始的SSD算法,精度由86.42%提高到了91.28%.     

基于改进轻量级SE Yolov4的 热轧钢表面缺陷检测方法

针对传统热轧钢表面缺陷检测存在的检测精度较低、检测速度较慢,传统机器学习检测存在检测速度慢、鲁棒性差等问题,提出一种基于改进轻量级SE Yolov4热轧钢表面缺陷检测方法.Yolov4主干特征提取网络CSPDarknet53的每一层残差网络中嵌入SENet结构,构成SE Yolov4网络,有选择地聚集有效信息;同时在主干特征网络输出不同特征信息后和空间池化金字塔前后增加卷积层数,网络结构复杂化;SE Yolov4算法中嵌入轻量化MobileNet v3结构,减少模型参数量,提高检测速度.实验结果表明:该改进算法在测试集中的mAP值达到93.02%,较Yolov4算法检测精度提升7.2%,检测速度提升近3倍.     

基于CR-RFPR101的钢板表面缺陷检测

针对钢板表面缺陷种类多、背景复杂、检测精度低等问题,文章首先对钢板表面缺陷数据集进行数据增强,并对原始Cascade区域卷积神经网络(region-basedconvolutional neural netwroks, R-CNN)算法进行改进,将ResNeXt-101-64×4d作为Cascade R-CNN算法的骨干网络,优化特征提取模块,利用递归特征金字塔(recursive feature pyramid, RFP)网络以反馈连接的方式进行特征优化,提出一种CR-RFPR101(Cascade R-CNN RFP ResNeXt-101-64×4d)的检测算法,以更好地保留细节和语义信息;同时使用可切换的空洞卷积替换主干网络的卷积层,以改变感受野的方式提高检测性能;最后使用引入软化非极大值抑制算法,保留有效信息,提高识别率。经实验验证,CR-RFPR101算法的检测率为83.4%,比原Cascade R-CNN算法提高了7.3%,满足了钢板表面缺陷检测要求。     

基于多尺度融合和轻量化网络的无人机目标检测算法

针对在游乐场、公园等公共安全区域因无人机的尺度变化实时检测困难和计算资源有限的问题,提出一种网络动态实时检测无人机方法YOLO-Ads,以增加网络对无人机尺度变化的鲁棒性.首先自主构建了无人机数据集;其次将轻量化网络作为主干建立一个新的MDDRDNet网络,减小模型计算的复杂度,并且引入协调注意力机制模块,加强网络对空间和通道的关注度;然后采用均值聚类算法,重新生成先验框,在先验框的选择上结合多探测头和多数据集的寻优办法,使重新生成的先验框与无人机更加匹配;然后基于特征融合和残差思想建立一个新的探测头以适应更小尺度无人机的检测;最后,在检测模块中引入类激活映射模块生成热力图,以观察网络对无人机尺度变化的敏感程度,同时与当前主流网络SSD、CenterNet、YOLOv5、YOLOx等和不同主干网络ResNet、EfficientNet、VGGNet等进行对比实验.实验结果表明,新提出的算法在尺度变化的无人机检测上平均精度达到96.62%,相较YOLOv4算法提高了1.88%;检测速度为每秒47帧,相较YOLOv4算法提高了19帧;模型所占内存大约为10.844 M,约为原内存的六分之一,体现了该方法的有效性和鲁棒性.     

基于YOLOv7-TSCR的连铸坯表面缺陷检测

为解决连铸生产过程中铸坯表面缺陷检测准确率低、检测速度慢、模型参数量大难以部署等问题,提出一种融合重参数化和注意力机制的轻量化铸坯表面缺陷检测算法YOLOv7-TSCR。首先,利用Mish和SiLU激活函数、SimAM注意力机制,构建了改进的高效层聚合模块ELAN-S,以有效增强对多尺度缺陷特征的提取;其次,设计了C2f_RG模块改进特征融合网络,减少参数量的同时获得更丰富的梯度流信息,增强特征融合能力;最后,根据采集实际生产中的缺陷图像,构建铸坯缺陷数据集并进行验证。结果表明：YOLOv7-TSCR相较其他网络模型检测效果显著提升,在模型参数量减小的情况下,精确率达93.5%,平均精度均值提高了2.8%,检测速度可达120 FPS;在NEU-DET公开数据集上进行的泛化性对比实验证明了算法具有较强的泛化性。改进算法在保证较高检测精度的基础上,具有较快的检测速度和较小的参数量,为铸坯表面缺陷的高效检测提供了技术参考。     

基于改进的RetinaNet医药空瓶表面气泡检测

医药空瓶在生产过程中瓶身表面会产生大量的气泡缺陷,但现有的方法对医药空瓶表面气泡检测存在各种问题,例如对复杂场景变化的鲁棒性不强,抗噪声干扰能力弱等.针对现有医药空瓶表面的气泡缺陷,提出了一种改进的深度学习目标检测算法RetinaNet对瓶身气泡进行检测.对原始RetinaNet算法中的特征金字塔网络结构进行了优化,在特征融合过程中引入了特征增强模块,用来提高网路对图像语义特征的提取,增强网络特征提取能力.为了减少模型的参数数目和计算时间,考虑到空瓶表面气泡均为小目标缺陷,去掉原始特征金字塔网络中用于检测大目标的网络结构,提高了算法检测速度.通过对标准的ResNet50网络进行重新组合,并引进了膨胀卷积模块,扩大特征图感受野,提高了模型检测的精度.通过在注塑空瓶数据集上对本文的方法进行了验证,其准确率为99.72%,漏检率为0.12%,误检率为016%,mAP为99.49%,相比原始的RetinaNet的mAP提高了接近2.4%.     

改进RetinaNet的无人机小目标检测

无人机技术的不断成熟,使得搭载高效视觉系统的无人机应用也更加广泛。针对无人机航拍图像中小目标较多、分辨率低等原因导致的检测精度不高的问题,提出了一种改进RetinaNet的无人机航拍目标检测算法。算法针对特征图中小目标信息提取不足的问题,设计了多阶段特征融合方法,并将其与注意力机制串联设计了特征挖掘模块,可以在浅层特征图中融入深层的语义信息,丰富小目标特征;设计了基于中心点检测的无锚框(Anchor-free)方法,网络通过对中心点的回归来定位目标,而不是通过固定大小的锚框去匹配,这样做可以使网络对小目标的回归更加灵活,提高了算法的整体性能;且通过深度可分离卷积方法对网络进行轻量化设计,以压缩模型大小并提高检测速度。实验结果表明,改进算法较原RetinaNet算法平均精度提升了8.5%,检测速度提升了6帧/s,且与其他先进算法相比也具有性能优势,达到了检测精度与检测速度的均衡。     

基于改进YOLO v5的手语字母语的识别方法

针对传统手势识别方法计算量大、难以实时识别的问题,研究一种基于改进YOLO v5的轻量化手语检测识别方法.首先用Mobilenet v3-Small替换YOLO v5的主干网络;然后利用Ghost Conv模块和C3Ghost模块替换YOLO v5颈部网络中的Conv和Ghost模块;最后通过YOLO v5的预测部分生成预测框.在此基础上,利用k-means算法生成适合手势的先验框,加快网络检测手势.与其他网络算法对比分析可知,改进算法在保持精度基本不变的情况下可大幅减少网络参数,提高网络的检测速度.     

基于YOLO-PCB的印刷电路板裸板缺陷检测

针对当前印刷电路板PCB（Printed Circuit Board）裸板缺陷检测算法对小目标检测准确率较低、误检率过高等问题,一种改进的YOLO-PCB缺陷检测算法被提出。新算法在YOLOv5s算法的基础上引入注意力机制,增强特征图的通道特征;同时引入加权双向特征金字塔网络改进特征融合层,使网络实现更高层次的特征融合;而且增加小目标检测层,提高网络对印刷电路板上小目标缺陷的检测能力。实验结果表明,相较于原YOLOv5算法,改进后的检测算法具有更强的特征提取融合能力和更高的检测精度,YOLO-PCB算法的mAP_0.5提升了4.08%,mAP0.5:0.95提升了56.69%,精确度提升了1.81%,召回率提升了6.76%。     

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.     

G-YOLO:基于改进YOLOv5的嵌入式小目标缺陷检测算法

针对人工检测缺陷模式或YOLOv5等深度学习算法对工业产品的缺陷检测存在识别准确率低、模型参数规模大等问题,提出一种对微小缺陷端到端检测的嵌入式算法G-YOLO.该算法使用卷积核为3和卷积核为1的双层卷积FConv模块,改善了原单层卷积带来的参数量较大的问题;改进的轻量级跨阶段GSP模块融合坐标注意力机制用于主干网络中能够利用冗余信息实现廉价的线性操作和聚焦缺陷信息来增强特征,以提高网络对缺陷特征的提取能力;去除原YOLOv5的颈部模块,减少网络的参数量和提升网络检测速度.结果表明,G-YOLO嵌入式算法减少了模型大小,改善了缺陷检测的效果,较好地满足轻量化嵌入式模型的要求.     

一种基于改进RefineDet的管道数字射线成像缺陷图像检测方法

为提高管道缺陷图像检测的准确率,提出一种基于改进RefineDet的管道数字射线成像(digital radiography,DR)缺陷图像检测模型。该模型针对管道DR缺陷图像数据少、目标少等特点,从以下三个方面进行改进。首先,在骨干网络设计方面,使用Swin transformer代替VGG16作为主干网络,在提高特征提取能力的同时减少主干网络参数量。其次,针对管道DR缺陷图像目标数量较少而易受背景干扰问题,通过在主干网络与特征融合阶段之间加入全局注意力模块来强化模型对重要特征的关注,从而提高检测性能。最后,在后处理阶段,针对传统的非最大值抑制算法直接去除非最好预测框问题,使用软非最大值抑制算法以更合理的方式去除非最优预测框。结果表明：该方法能够有效实现管道DR缺陷图像的检测,并且相比于其他4种常用的目标检测模型,提出的模型可以有效提升管道DR缺陷图像检测的准确率,研究成果可为DR缺陷图像检测提供技术支撑。     

基于改进RetinaNet的行人检测算法

为提高实际应用场景中行人的检测精度,提出使用高分辨率特征提取网络HRNet（High-Resolution Representation Network）并引入Guided Anchoring机制对RetinaNet算法进行改进,维持了特征图在特征提取过程中的高分辨率信息,同时使网络中的锚框自适应生成,提高了算法的检测精度。结果表明：该改进算法在Caltech行人数据集上取得了0.905的平均精度均值（mean average precision,简称mAP）,相比于标准的RetinaNet算法提高了6.0%,在每帧图像尺寸为1280×720像素的视频上检测速度达到了19FPS（每秒检测帧数） ,达到了检测精度与检测速度的均衡。     

基于YOLO v5l-Im的排水管道缺陷检测方法及效果分析

针对YOLO v5l算法对于小目标、少样本且背景复杂的排水管道缺陷图像检测的精度低、误检和漏检率较高等问题,提出一种基于改进YOLO v5l算法的排水管道缺陷检测方法。做了三点改进：首先提出了基于Focal EIoU的损失函数,有效提升了检测模型的性能;其次为增强检测模型对小目标缺陷的检测效果,减少缺陷误检和漏检的概率,将骨干网络中浅层特征图融合到BiFPN特征融合网络中,增加针对小目标的预测层;最后在YOLO v5l中引入CA注意力模块,提高模型对图像中感兴趣区域的敏感程度,减少冗余背景信息的干扰。三种改进对平均准确度 mAP 值的提升分别为2.0、2.9、5.9 个百分点。将三种有效改进融合到一起,检测结果表明：本文提出的改进YOLO v5l模型的mAP值达到了92.1%,较原模型的85.5%提升了6.5个百分点。由此可见,所做的改进有效增强了YOLO v5l对排水管道缺陷的检测能力。     

一种改进的单步多框目标检测算法

针对单步多框目标检测算法(SSD)中存在的误检、漏检以及检测精度不够高等问题,提出了一种改进的SSD目标检测算法。该算法通过空洞卷积替换conv4₃卷积层及之前的两次标准卷积,扩大感受野,使用反卷积对不同尺度的特征图进行融合,使融合形成的特征图具有丰富的上下文信息,最后为特征图添加注意力模型,有效提取感兴趣区域的特征。仿真实验结果表明,改进算法在VOC2007数据集上较原算法检测精度提升0.9%,检测结果更加准确,一定程度上改善了误检、漏检等问题,同时仍满足实时性的要求。     

基于改进YOLOv5的安全帽佩戴检测算法

针对现有的安全帽佩戴检测算法难以有效地检测小目标、重叠和遮挡目标的错检、漏检等问题,提出了一种基于改进YOLOv5的安全帽佩戴检测算法。首先,在主干网络增加了一层有效特征提取层更容易检测小目标,同时对颈部原有的特征金字塔结构进行改进,使特征融合得到加强,提升了对小目标检测的准确性;其次,在主干网络中引入了有效通道注意力机制模块(ECA-Net),更容易获取小目标的关键信息,增强了模型对小目标检测的性能;最后,引入CIOU-NMS替换NMS使得网络既考虑到预测框和真实框之间的重叠面积,还考虑到两个框之间的中心点的距离和宽高比,解决了对重叠和遮挡目标的错检、漏检问题。实验结果证明,改进后的算法平均检测精度(MAP)达到了97.2%,较原始YOLOv5算法提升了3.8%,满足施工场景下对安全帽佩戴检测准确率的要求。     

一种面向自动驾驶路况的目标检测算法

为了对常见的行人和车辆进行检测,采用自行标注的数据集,通过基于faster region-based convolutional neural network （RCNN）框架的算法进行调参与优化. 主干网络采用轻量化网络MobileNetv2,在原生锚框的基础上,区域建议网络（RPN）部分增加2个面积尺度,检测部分使用感兴趣区域（ROI）Align结构,减少特征图映射和均分过程中的误差. 实验结果表明：使用faster RCNN目标检测网络,可以有效完成行人和车辆的检测任务,整体效果良好.     

一种基于同类融合的工业数据扩充算法

在基于深度网络的工业板材表面缺陷检测应用中,缺陷图像的类别不平衡和数量不足严重制约了深度网络的应用性能.为了解决此问题,提出一种基于同类融合的工业数据扩充方法以丰富表面缺陷图像训练集.首先根据缺陷特征将表面缺陷图像集中的样本进行分类,随机选择属于同一类别的多个样本执行融合操作以扩充数据量和丰富样本类型,然后将原始数据和扩充的人工数据组合起来作为新训练集,以提升模型分类和检测的能力.以实际生产中采集的钢材表面缺陷图像进行实验,并与生成算法扩充的样本进行比较.实验结果表明,该算法不仅在扩充表面缺陷图像质量上超过了卷积生成对抗网络(DCGAN)和循环一致生成对抗网络(CycleGAN)等生成算法,并在缺陷目标分类和检测任务上取得了更有效的扩充效果.