改进YOLOv5的无人机影像小目标检测算法

无人机航拍影像具有目标尺度变化大、背景复杂等诸多特性，导致现有的检测器难以检测出航拍影像中的小目标。针对无人机影像中小目标误检漏检的问题，提出了改进YOLOv5的算法模型Drone-YOLO。增加了检测分支以提高模型在多尺度下的检测能力。设计了多层次信息聚合的特征金字塔网络结构，实现跨层次信息的融合。设计了基于多尺度通道注意力机制的特征融合模块，提高对小目标的关注度。将预测头的分类任务与回归任务解耦，使用Alpha-IoU优化损失函数定义，提升模型检测的效果。通过无人机影像数据集VisDrone的实验结果表明，Drone-YOLO模型较YOLOv5模型在AP50指标上提高了4.91个百分点，推理延时仅需16.78 ms。对比其他主流模型对于小目标拥有更好的检测效果，能够有效完成无人机航拍影像的小目标检测任务。     

基于改进YOLOv5的小目标检测

本文针对图像中小目标难以检测的问题,提出了一种基于YOLOv5的改进模型.在主干网络中,加入CBAM注意力模块增强网络特征提取能力;在颈部网络部分,使用BiFPN结构替换PANet结构,强化底层特征利用;在检测头部分,增加高分辨率检测头,改善对于微小目标的检测能力.本文算法在人脸瑕疵数据集和无人机数据集VisDrone2019两份数据集上均进行了多次对比实验,结果表明本文算法可以有效地检测小目标.     

基于改进YOLOv3的多尺度目标检测算法

为了进一步提高多尺度目标检测的速度和精度,解决小目标检测易造成的漏检、错检以及重复检测等问题,提出一种基于改进YOLOv3的目标检测算法实现多尺度目标的自动检测。首先,在特征提取网络中对网络结构进行改进,在残差模块的空间维度中引入注意力机制,对小目标进行关注;然后,利用密集连接网络（DenseNet）充分融合网络浅层信息,并用深度可分离卷积替换主干网络中的普通卷积,减少模型的参数量,提升检测速率。在特征融合网络中,通过双向金字塔结构实现深浅层特征的双向融合,并将3尺度预测变为4尺度预测,提高了多尺度特征的学习能力;在损失函数方面,选取GIoU（Generalized Intersection over Union）作为损失函数,提高目标识别的精度,降低目标漏检率。实验结果表明,基于改进YOLOv3（You Only Look Once v3）的目标检测算法在Pascal VOC测试集上的平均准确率均值（mAP）达到83.26%,与原YOLOv3算法相比提升了5.89个百分点,检测速度达22.0 frame/s;在COCO数据集上,与原YOLOv3算法相比,基于改进YOLOv3的目标检测算法在mAP上提升了3.28个百分点;同时,在进行多尺度的目标检测中,算法的mAP有所提升,验证了基于改进YOLOv3的目标检测算法的有效性。     

基于目标感知增强的无人机航拍目标检测

针对现有目标检测器在处理无人机航拍图像上存在的小目标检测精度不高的问题,提出一种具有目标感知特征增强的改进YOLOv4(yolo only look once)航拍检测算法。通过深度级联的方式构建瓶颈连接注意力模块,将其嵌入至YOLOv4主干网络,强化对基础特征的提取;为充分有效地利用目标上下文,对原始网络中特征金字塔输出的多尺度特征进行聚合与校准细化;对于小目标定位不够精确的问题,通过闭环反馈与融合策略重新设计检测头部,增强小目标位置信息的特征响应。该方法在VisDrone航拍数据集上的实验结果表明,检测精度相比YOLOv4提高了4.24%,其中小目标的精度提升了约2%。     

基于SPMYOLOv3的水面垃圾目标检测

为解决水面垃圾检测中存在目标形状尺度差异大, 难以区分背景以及目标偏小的问题, 本文提出了一种SPMYOLOv3目标检测算法来实现对水面垃圾的检测. 首先, 对收集到的水面垃圾数据集进行标注, 使用改进的K-means算法对数据集重新聚类, 得到与数据集更匹配的先验框. 其次, 在YOLOv3的主干网络后添加SE-PPM模块, 加强目标的特征信息, 保证目标尺度不变且保留全局信息. 再使用多向金字塔网络对不同尺度的特征图进行融合, 获得携带更加丰富的上下文信息的特征图. 最后使用在损失函数中使用focal loss计算负样本的置信度损失, 抑制了YOLOv3中正负样本不均衡问题. 改进后的算法在水面垃圾数据集上的实验结果表明, 相比于原YOLOv3算法检测精度提升了3.96%.     

基于加强特征融合的轻量化船舶目标检测

针对基于深度学习的海上船舶目标检测任务中存在检测网络复杂且参数量大、检测实时性差的问题, 提出一种加强特征融合的轻量化YOLOv4算法——MA-YOLOv4. 首先使用MobileNetv3替换主干网络, 引入新的激活函数SiLU并使用深度可分离卷积代替普通3×3卷积降低网络参数量; 其次加入自适应空间特征融合模块加强特征融合; 最后使用MDK-means聚类算法得到适用于船舶目标的锚框, 用Ship7000数据集进行训练和评估. 实验结果表明, 改进算法与YOLOv4相比, 模型参数量降低82%, mAP提高2.57%, FPS提高30帧/s, 能实现对海上船舶的高精度实时检测.     

改进YOLOv8的航拍图像小目标检测算法

针对在航拍图像检测任务中,物体和整体图像尺寸都比较小,尺度特征不一和细节信息不清晰,会造成漏检和误检等问题,提出了一种改进小目标检测算法CA-YOLOv8。设计了一种通道特征部分卷积模块CFPConv(channel feature partial convolution),基于此重新构造了C2f中的Bottleneck结构,命名为CFP＿C2f,从而替换YOLOv8头部和颈部的部分C2f模块,增强有效通道特征权值,提升多尺度细节特征的获取能力。嵌入一种用以提升上下文聚合能力的模块CAM(context aggregated module),优化特征通道的响应,强化对深层特征的细节感知能力。添加NWD损失函数,将其与CIoU结合作为定位回归损失函数,降低位置偏差的敏感性。充分运用多重注意力机制的优势,把原有检测头替换为DyHead(dynamic head)。在VisDrone2019数据集的实验中,改进的算法较YOLOv8s原模型参数量降低了33.3%,检测精度mAP50值和mAP50:95分别提升了8.7和5.7个百分点,表现出良好的性能,验证了其有效性。     

改进YOLOv7的小目标检测算法研究

随着深度学习在国内目标检测的不断应用，常规的大、中目标检测已经取得惊人的进步，但由于卷积网络本身的局限性，针对小目标检测依然会出现漏检、误检的问题，以数据集Visdrone2019和数据集FloW-Img为例，对YOLOv7模型进行研究，在网络结构上对骨干网的ELAN模块进行改进，将Focal NeXt block加入到ELAN模块的长短梯度路径中融合来强化输出小目标的特征质量和提高输出特征包含的上下文信息含量，在头部网络引入RepLKDeXt模块，该模块不仅可以取代SPPCSPC模块来简化模型整体结构还可以利用多通道、大卷积核和Cat操作来优化ELAN-H结构，最后引入SIOU损失函数取代CIOU函数以此提高该模型的鲁棒性。结果表明改进后的YOLOv7模型参数量减少计算复杂性降低并在小目标密度高的Visdrone 2019数据集上的检测性能近似不变，在小目标稀疏的FloW-Img数据集上涨幅9.05个百分点，进一步简化了模型并增加了模型的适用范围。     

改进YOLOv3遥感小目标检测算法

针对目前在遥感目标检测领域广泛使用的YOLOv3算法存在对小目标物体的特征表达能力不足,检测效果不好的问题,本文提出一种改进的YOLOv3小目标检测算法.首先,引入全局信息注意力机制并改进特征提取网络和特征金字塔结构,提高模型小目标特征提取能力和检测能力;其次,对数据集进行单尺度Retinex融合特征增强,提高模型对小目标特征的学习效果;最后,使用自适应锚框优化算法对anchors进行优化,提高anchors和目标的匹配程度.选用遥感数据集RSOD进行实验,本文算法的全类平均精度为92.5%,相比经典YOLOv3算法,提高10.1%,对遥感小目标的检测效果得到明显提升.     

基于环境上下文和语义特征融合的小目标检测算法

针对现阶段目标检测领域中小目标由于特征信息匮乏而难以检测的问题,提出了一种基于SSD(Single Shot multibox Detector)算法的改进小目标检测算法（CS-SSD）。首先,以特征金字塔中不同大小的感受野表达出的不同特征信息为基础,在SSD算法的主干框架上增加了环境上下文特征融合模块以及自顶向下的语义特征融合模块,为小目标提供环境上下文和语义特征信息;然后,在SSD算法的检测层上增加基于残差结构的检测头,从而充分利用融合后的特征以提高检测精度;最后,使用一种受人类学习方式启发的分阶段网络训练算法来缓解小目标与中大型目标在网络训练中损失不平衡问题。在VOC07+12数据集上进行实验,CS-SSD算法的平均检测精度（mAP）达到了82.00%,相较于SSD算法提升了2.08个百分点;同时小目标平均检测精度相较于SSD算法提升了7.87个百分点。实验结果表明,CS-SSD算法能充分融合网络中的环境上下文和语义特征信息以达到提高小目标检测精度的效果。     

改进YOLOv5的交通标志检测算法

交通标志检测在自动驾驶、辅助驾驶等领域是一个重要的环节,关乎到行车安全问题。针对交通标志中存在目标小、背景复杂等难点,提出一种基于改进YOLOv5的算法。提出区域上下文模块,利用多种扩张率的空洞卷积来获取不同感受野,进而获取到目标及其相邻区域的特征信息,相邻区域的信息对交通标志小目标检测起到重要补充作用,可以有效解决目标小的问题;在主干部分引入特征增强模块,进一步提高主干的特征提取能力,利用注意力机制与原C3模块结合,使网络更能聚焦小目标信息,避免复杂背景的干扰;在多尺度检测部分,将浅层特征层与深层检测层进行特征融合,可以同时兼顾浅层位置信息与深层语义信息,增加目标定位与边界回归的准确度,更有利于小目标检测。实验结果表明,改进后的算法在交通标志检测数据集TT100K上取得了87.2%的小目标检测精度、92.4%的小目标召回率以及91.8%的mAP,与原YOLOv5算法相比较,分别提升了3.5、4.1、2.6个百分点,检测速度83.3 frame/s;在CCTSDB数据集上mAP为98.0%,提升了2.0个百分点,检测速度90.9 frame/s。因此,提出的改进YOLOv5算法可以有效...     

改进RFBnet网络的船只目标检测方法

针对目前舰船目标检测中,多目标情况下的舰船目标很容易被多目标遮挡,造成舰船目标漏检、分类错误等问题,提出了一种基于改进RFBnet（I-RFBnet）的自然图像目标检测方法。使用池化特征融合模块（PFF）和反卷积特征融合模块（DFF）进行特征融合,形成新的六个有效特征层。提出一种跨步长卷积方式来提取特征单元在原图中的关心区域信息,设计了融入注意力机制的膨胀卷积模块（dilate convolutions block,DB）和新的前三个有效特征层再次进行特征融合。引入聚焦分类损失函数解决训练过程中正负样本分布不均衡的问题;最后通过对规模船只检测数据集SeaShips训练后,保存其模型。实验结果表明：改进后的算法检测效果良好,尤其在多目标遮挡下的小目标效果显著。平均精度均值为96.26%,比改进前的算法提高了4.74个百分点,帧率达到26?FPS（frame per second）,满足实时检测的需求。     

高阶深度可分离无人机图像小目标检测算法

当前无人机图像中存在小目标数量众多、背景复杂的特点, 目标检测中易造成漏检误检率较高的问题, 针对这些问题, 提出一种高阶深度可分离无人机图像小目标检测算法. 首先, 结合CSPNet结构与ConvMixer网络, 深度可分离卷积核, 获取梯度结合信息, 并引入递归门控卷积C3模块, 提升模型的高阶空间交互能力, 增强网络对小目标的敏感度; 其次, 检测头采用两个头部进行解耦, 分别输出特征图分类和位置信息, 加快模型收敛速度; 最后, 使用边框损失函数EIoU, 提高检测框精准度. 在VisDrone2019数据集上的实验结果表明, 该模型检测精度达到了35.1%, 模型漏检率和误检率有明显下降, 能够有效地应用于无人机图像小目标检测任务. 在DOTA 1.0数据集和HRSID数据集上进行模型泛化能力测试, 实验结果表明, 该模型具有良好的鲁棒性.     

基于边界极限点特征的改进YOLOv3目标检测

目标数量多、尺度较小与高度重叠等问题导致目标检测精度低、难度大。为提升目标检测精度,尽可能避免漏检、误检情况,提出一种基于边界极限点特征的改进YOLOv3目标检测算法。首先,引入边界增强算子Border,从边界的极限点中自适应地提取边界特征来增强已有点特征,提高目标定位准确度;然后,增加目标检测尺度,细化特征图,增强特征图深、浅层语义信息的融合,提高目标检测精度;最后,基于目标检测中目标实例特性及改进网络模型,引入完全交并比（CIoU）函数对原YOLOv3损失函数进行改进,提高检测框收敛速度以及检测框召回率。实验结果表明,相较于原YOLOv3目标检测算法,改进后的YOLOv3目标检测算法的平均精度提高了3.9个百分点,且检测速度与原算法相近,能有效提高模型对目标的检测能力。     

改进YOLOv5的小目标交通标志实时检测算法

在真实场景下准确实时检测小目标交通标志对自动驾驶有重要意义,针对YOLOv5算法检测小目标交通标志精度低的问题,提出一种基于改进YOLOv5的小目标交通标志实时检测算法。借鉴跨阶段局部网络思想,在YOLOv5的空间金字塔池化上设置新的梯度路径,强化特征提取能力;在颈部特征融合中增设深、浅卷积特征的可学习自适应权重,更好地融合深层语义和浅层细节特征,提高小目标交通标志的检测精度。为验证所提算法的优越性,在TT100K交通标志数据集上进行了实验验证。实验结果表明所提算法在小目标交通标志上的平均精度均值（mean average precision,mAP）为77.3%,比原始YOLOv5提升了5.4个百分点,同时也优于SSD、RetinaNet、YOLOX、SwinTransformer等算法的检测结果。所提算法的运行速度为46.2 frame/s,满足检测实时性的要求。     

改进YOLOv5的复杂道路目标检测算法

针对复杂道路背景下的密集遮挡目标和小目标导致的误检、漏检问题,提出一种基于改进YOLOv5的复杂道路目标检测算法。引入Quality Focal Loss,将分类得分与位置的质量预测结合,提高了对密集遮挡目标的定位精度;增加一层浅层检测层作为更小目标的检测层,将原始算法的三尺度检测改为四尺度,特征融合部分也作相应改进,提高了算法对小目标特征的学习能力;借鉴加权双向特征金字塔网络（BiFPN）的特征融合思想,提出了去权重的BiFPN,充分利用深层、浅层以及原始的特征信息,加强了特征融合,减少了卷积过程中特征信息的丢失,提高了检测精度;引入卷积块注意模块（CBAM）,进一步提升了算法的特征提取能力,让算法更关注有用的信息。实验结果表明,该改进算法在公开的自动驾驶数据集KITTI和自制的骑乘人员头盔数据集Helmet上的检测精度分别达到了94.9%和96.8%,相比原始算法分别提高了1.9个百分点和2.1个百分点的检测精度,检测速度分别达到了69 FPS和68 FPS,具有较好的检测精度与实时性,同时与一些主流的目标检测算法相比,该改进算法也有一定的优越性。     

嵌入scSE模块的改进YOLOv4小目标检测算法

为解决目标检测任务中小目标检测精度低,错检、漏检率高等问题,提出一种 scSE-IYOLOv4 的改进 YOLOv4 的小目标检测算法。实验使用 VEDAI 小目标数据集,采用 K-means++算法对目标样本进行锚 定框优化,以提升算法精度。在 YOLOv4 算法的基础上,分别研究分析了 scSE 注意力模块嵌入至模型不同位 置以及在模型颈部增加 SPP 模块对算法检测性能带来的影响。实验证明,在 YOLOv4 模型的骨干网“Add”和 “concat”层后嵌入 scSE 注意力模块,以及在颈部增加 SPP 模块均能有效提升算法对小目标的检测精度,在 VEDAI 测试集上 mAP@0.5 均提升了 2.4%。根据 YOLOv4 算法模型骨干网和颈部改进的实验结果,提出 scSE-IYOLOv4 目标检测算法。实验证明 scSE-IYOLOv4 算法能显著提升小目标的检测精度,在 VEDAI 测试集 上 mAP@0.5 值较 YOLOv4 提升了 4.1%,在 PASCAL VOC 数据集上 mAP@0.5 提升了 2.2%。     

基于强化底层特征的无人机航拍图像小目标检测算法

针对无人机航拍图像小目标检测整体精度低、漏检误检的问题,提出了一种新的基于强化底层特征的多尺度小目标检测方法。该方法以Faster R-CNN-ResNet-50-FPN为基础模型,首先,设计提出了新的DetNet-59特征提取网络;其次,设计了扁平的Flat-FPN特征融合网络来提高强化底层特征;最后通过引入soft-NMS解决小目标重叠问题。所提出的算法在VOC2007和VisDrone2019数据集上进行仿真实验测试,在时间消耗提升不大于2%的情况下,mAP较基础模型提高了约11%,并且检测精度也优于现阶段的常用算法。实验结果表明,该算法在保证实时性的同时可以有效提高小目标检测精度。     

基于反馈机制与空洞卷积的道路小目标检测网络

随着卷积神经网络与特征金字塔的发展,目标检测在大、中目标上取得了突破,但对于小目标存在漏检、检测精度低等问题。在YOLOv4算法的基础上进行改进,提出YOLOv4-RF算法,进一步提高模型对小目标的检测性能。使用空洞卷积替换YOLOv4中Neck部分的池化金字塔,在网络更深处减少语义丢失的同时获得更大的感受野。在此基础上,对主干网络进行轻量化并增加特征金字塔到主干网络的反馈机制,对来自浅层与深层融合的特征再次处理,保留更多小目标的特征信息,提高网络分类和定位的有效性。鉴于小目标物体属于困难检测样本,引入Focal Loss损失函数,增大困难样本的损失权重,形成YOLOv4-RF算法。在KITTI数据集上的实验数据表明,YOLOv4-RF在各个类别上的检测精度均高于YOLOv4,并在模型缩小138 MB的基础上提高了1.4%的平均精度均值(MAP@0.5)。