面向采摘机器人的改进YOLOv3-tiny轻量化柑橘识别方法

针对柑橘采摘机器人快速、准确的识别需求,提出了一种基于改进的YOLOv3-tiny（You Only Look Once v3 tiny）的轻量化卷积神经网络模型的柑橘识别方法。为便于在算力有限的采摘机器人上应用,该方法用DIOU（Distance Intersection over Union）损失函数替换了YOLOv3-tiny卷积神经网络模型原有的损失函数,提高模型的识别定位精度;采用MobileNetv3-Small卷积神经网络模型替换了主干特征提取网络,使模型更加轻量化,提高模型的识别速度;在MobileNetv3-Small中加入了新的残差结构,减少主干网络特征信息的损失,进而提高模型的识别精度;在加强特征提取网络中加入了简化的空间金字塔池化SPP（Spatial Pyramid Pooling）网络结构和深度可分离卷积层集,提升模型提取特征信息的能力,再加入一个下采样层,将两个尺度间的特征信息充分融合,同时还加入了hard Swish激活函数,从而进一步提高模型的识别精度。通过与YOLOv3-tiny在柑橘测试集上的识别效果进行对比,改进的YOLOv3-tiny的平均识别精度mAP、F1值分别达到了96.52％、0.92,提高了3.24%、0.03,平均识别单幅图像所耗时间、模型权重大小仅为47 ms、16.9 MB,分别减少了24%、49%。通过与YOLOv3-tiny在针对柑橘测试集中处于不同环境条件下的柑橘的识别效果进行对比,改进的YOLOv3-tiny在光照充足且未遮挡条件下、光照充足且遮挡条件下、光照不足且未遮挡条件下、光照不足且遮挡条件下的柑橘正确识别率分别为98.6%、90.5%、95.8%、86.8%,分别提高了0.7%、6.5%、3.2%、7.7%。显示出改进YOLOv3-tiny轻量化柑橘识别方法具有识别精度高、识别速度快以及轻量化等特点。     

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。     

基于改进的轻量级YOLOv3的交通信号灯检测与识别

交通信号灯的准确检测与识别可以提高驾驶的安全性,减少交通事故的发生.为了提高移动端识别的准确率和速度,提出一种改进的轻量级YOLOv3模型实现交通信号灯的检测与识别.首先,采用轻量级的ShuffleNetv2网络替换YOLOv3的主干网络DarkNet53,实现交通信号灯的快速检测与识别;接着,融合ShuffleNet...     

基于改进YOLOv5的鱼群小目标检测优化算法

随着深度学习技术的发展，水下图像检测近年来受到广泛的关注，为了克服在复杂水下环境下传统小鱼群的误检、漏检和识别准确率低等问题，提出一种改进YOLOv5的目标检测方法(INV-YOLOv5)。该方法包括将YOLOv5m中的Focus模块替换为卷积模块，提高网络精度；在主干网络(Backbone)中添加多头自注意力机制，增大网络特征提取视野；最后，在网络中引入了内卷算子和加权的特征融合，降低网络的参数量，提高检测精度。在实验阶段，使用Labeled Fishes in the Wild数据集和WildFish数据集验证，该方法的平均精度(mAP)分别为81.7%和83.6%,与YOLOv5m网络相比分别提升了6%和14.5%,不仅拥有较高的识别率并且更加轻量化，而且模型大小与YOLOv5m网络相比减少了6 M(Mega)左右，验证了所提出的改进方法具有较好的效果。     

基于改进YOLOv5s的行人车辆目标检测算法

针对传统的行人车辆目标检测算法因参数量大和计算复杂度高而在现实应用中受限的问题,基于轻量化深度学习网络提出改进的YOLOv5s行人车辆目标检测算法.首先,选用ghost模块替换主干网络中部分卷积模块进行模型剪枝,同时向网络中引入注意力机制,使得网络在减少模型参数量和提升模型性能两方面实现更好的平衡;其次,采用边界框的宽高差值计算代替边界框回归损失函数中宽高比距离的计算,加速网络的收敛;最后,通过构建真实交通场景下的行人车辆目标检测数据集检验模型的准确性和实时性.实验结果表明,在保持原算法较高精度的同时,改进后YOLOv5s算法的参数量下降28%,模型大小降低27%,节省了硬件成本,拓宽了YOLOv5s算法的应用场景.     

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YOLOv5的轻量化交通标志检测方法

针对目前交通标志检测深度学习网络模型体积大、参数多,难以满足在计算资源有限的移动设备和嵌入式设备中部署的问题,提出一种基于YOLOv5的轻量化交通标志检测模型。该模型利用GhostNet思想重新建构YOLOv5网络,同时在特征提取层引入坐标注意力机制(coordinate attention, CA),并将原边框损失函数CIOU替换为SIOU,最后使用NVIDIA的加速推理框架TensorRT对改进模型加快推理速度。在CCTSDB2021交通标志数据集中验证了改进模型的可行性,实验结果表明,改进模型较于原模型,模型大小减小了53.5%,参数量压缩了50%,而精度仅损失0.1%,且模型推理速度提升了2%;经过TensorRT加速推理后,推理速度甚至提升了57.4%,达到了4 ms。改进模型实现了模型的轻量化,精度损失小,推理速度快,相比原模型更适合部署到嵌入式移动设备中。     

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。     

基于改进YOLOv5s的轻量化交通灯检测算法

针对目前交通灯检测算法网络模型参数量过大、实时性差的问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的轻量化交通灯检测算法.首先,用轻量化网络MobileNetv3替换原主干网络并引入注意力机制,在对检测精度影响不大的前提下降低模型参数量;然后,使用深度可分离卷积替换颈部网络中的传统标准卷积,进一步降低模型参数量;接着,针对交通灯尺度小的特点,删除检测大目标的检测层;最后,改进边框回归损失函数,提升边框检测精度.同时,为了能实时部署在嵌入式平台,该算法对网络进行通道剪枝实现模型压缩和加速.实验结果表明,该算法在嵌入式平台NVIDIA Jetson Xavier NX上能达到48.1帧/s的检测速度,相比原始YOLOv5s牺牲了1.5%的mAP,但是该模型体积压缩了54.3%,检测速度提高为原来的2.6倍,可以满足在交通道路中实时对交通灯检测的需要.     

基于CBAM YOLOv4-Mish的乳腺X线摄片肿块检测方法

为了提高乳腺肿块的检测精度,基于YOLOv4提出了一种CBAM YOLOv4-Mish模型进行乳腺X线摄片肿块检测.该模型采用平滑、连续可导的Mish激活函数替换原模型中的Leaky ReLU激活函数,并引入了卷积块注意力模块,使模型更加关注于肿块等关键信息而忽略背景等无关信息.在DDSM数据集上的实验结果表明：CBAM YOLOv4-Mish的AP_0.5为81.9%,比原始YOLOv4提升了3.6%.与其他乳腺肿块检测方法相比,该方法具有更好的检测能力.     

基于2D先验的3D目标判定算法

提出一种基于2D先验的3D目标判定算法.首先用轻量级MobileNet网络替换经典SSD的VGG-16网络，构建出MobileNet-SSD目标检测模型；其次，通过改进网络结构，提高模型对小目标的检测能力，并引入Focal Loss函数来解决正负样本不均衡和易分样本占比较高的问题；在相同数据集上，将改进算法与Faster R-CNN、 YOLOv3及MobileNet-SSD进行对比测试，其平均精度mAP分别提高了7.2%、 8.8%和10.6%;最后，通过改进算法获取ROI,利用深度相机将二维ROI转换为ROI点云，并借助直通滤波来判断目标物体是否为真实场景物体，既省去了传统点云识别中的诸多步骤又避免了点云深度学习中三维数据集制作难度较大的问题，在识别速度和识别精度上达到了较好的平衡.     

基于改进的YOLOv5安全帽佩戴检测算法

针对安全帽佩戴检测中存在的误检和漏检的问题，提出一种基于YOLOv5模型改进的安全帽佩戴检测算法。改进模型引入多尺度加权特征融合网络，即在YOLOv5的网络结构中增加一个浅层检测尺度，并引入特征权重进行加权融合，构成新的四尺检测结构，有效地提升图像浅层特征的提取及融合能力；在YOLOv5的Neck网络的BottleneckCSP结构中加入SENet模块，使模型更多地关注目标信息忽略背景信息；针对大分辨率的图像，添加图像切割层，避免多倍下采样造成的小目标特征信息大量丢失。对YOLOv5模型进行改进之后，通过自制的安全帽数据集进行训练检测，mAP和召回率分别达到97.06%、92.54%,与YOLOv5相比较分别提升了4.74%和4.31%。实验结果表明：改进的YOLOv5算法可有效提升安全帽佩戴的检测性能，能够准确识别施工人员的安全帽佩戴情况，从而大大降低施工现场的安全风险。     

改进YOLOv5s算法在非机动车头盔佩戴检测中的应用

针对现有非机动车头盔佩戴检测算法在车流密集场景中存在漏检,对佩戴其他帽子存在误检的问题,提出一种改进YOLOv5s(you only look once version5)的头盔佩戴检测算法YOLOv5s-BC。首先,采用软池化替换特征金字塔池化结构中的最大池化层,以放大更大强度的特征激活;其次,将坐标注意力机制和加权双向特征金字塔网络结合,搭建一种高效的双向跨尺度连接的加权特征聚合网络,以增强不同层级之间的信息传播;最后,用EIoU损失函数优化边框回归,精确目标定位。实验结果表明：在自制头盔数据集上,改进后的算法的平均精度(mAP)可达98.4%,比原算法提高了6.3%,推理速度达到58.69帧/s,整体性能优于其他主流算法,可满足交通道路环境下头盔佩戴检测的准确率和实时性要求。     

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。     

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。     

基于深度学习的水面目标检测模型压缩方法

针对目标检测模型过大且计算复杂而导致其无法应用于无图形处理器嵌入式终端的问题,通过改进YOLO算法,提出一种基于深度学习的水面目标检测模型压缩方法.采用带有深度可分离卷积和轻量级注意力模型的改进网络替代特征提取网络DarkNet,通过多尺度特征融合进行模型压缩,引入k-means++算法与Mish激活函数,保证模型压缩后的准确度.试验结果表明,YOLOv3-MobileNetV3网络模型较YOLOv3网络模型的参数量减少61.35%,模型大小减少144 MB,模型平均精度均值较YOLOv3-MobileNetV1网络模型提升5.55%,满足嵌入式设备水面目标检测实时性和准确性的要求.     

面向自动驾驶的多模态信息融合动态目标识别

研究提出一种面向自动驾驶的多模态信息融合的目标识别方法,旨在解决自动驾驶环境下车辆和行人检测问题。该方法首先对ResNet50网络进行改进,引入基于空间注意力机制和混合空洞卷积,通过选择核卷积替换部分卷积层,使网络能够根据特征尺寸动态调整感受野的大小;然后,卷积层中使用锯齿状混合空洞卷积,捕获多尺度上下文信息,提高网络特征提取能力。改用GIoU损失函数替代YOLOv3中的定位损失函数,GIoU损失函数在实际应用中具有较好操作性;最后,提出了基于数据融合的人车目标分类识别算法,有效提高目标检测的准确率。实验结果表明,该方法与OFTNet、VoxelNet和FasterRCNN网络相比,在mAP指标白天提升幅度最高可达0.05,晚上可达0.09,收敛效果好。     

基于改进的YOLOv5s安全帽佩戴检测算法

针对个人防护用具安全帽的防护检测识别需求,现有的人工检测方法费时费力,无法做到实时监测.提出了一种基于YOLOv5s深度学习模型的安全帽检测算法,能够有效识别检测安全帽是否正确佩戴.并通过添加CA注意力机制,重新分配每个空间和通道的权重;以BoT3替代原有的C3模型,作为主干网络;并将CIOU损失函数改为SIOU等方法,改进原有的YOLOv5s模型,提高安全帽检测识别的精度,提高检测速度.实验结果表明,安全帽识别检测的平均精度比原始模型提高了2.2%,识别检测速度提升了19 ms,实现了更准确地轻量高效实时的安全帽佩戴检测.     

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.