一种基于SSD改进的目标检测算法

SSD(Single Shot MultiBox Detector)是一种基于深度学习的目标检测算法,它作为当前最为主流的检测算法之一,在极大地提高检测速度的同时,还能保证一定的检测精度,但是仍难以满足实际应用的需求。本文在SSD模型的基础上,引入注意力机制,提出一种基于SSD改进的目标检测算法。注意力机制能够有效地提高卷积神经网络对图片特征的提取能力,从而进一步提高算法的检测精度。改进后的算法在Pascal VOC数据集上进行对比试验。实验结果表明,改进后的模型在Pascal VOC2007测试集上的检测精度达到78.5% mAP（mean Average Precision）,比改进前提高4.2个百分点,在Pascal VOC2012测试集上的检测精度达到77.1% mAP,比改进前提高4.7个百分点。     

基于多尺度特征提取与特征融合的交通标志检测

基于卷积神经网络的交通标志检测算法在对现实中复杂的交通场景图像进行交通标志检测时,难以同时解决定位和分类两项任务,并且目标检测领域相关算法所使用的公开数据集提供的图像和交通标志的种类不能满足现实交通场景中复杂的情况。建立一个新的道路交通标志数据集,在YOLOv4算法的基础上针对现实交通场景图像的复杂性和图像中交通标志尺寸差异较大的特点,设计多尺寸特征提取模块和增强特征融合模块,提高算法同时定位和分类交通标志的能力。在此基础上,对算法中不同的模块设置不同的参数进行对照实验,得到一组表现最优的参数,用于检测现实交通场景图片中的交通标志。在道路交通标志数据集上的实验结果表明,该算法相比基于卷积神经网络的同类型任务目标检测算法具有更高的检测精度,平均精度均值达到83.63%。     

轻量化目标检测算法研究及应用

基于卷积神经网络的目标检测算法在追求较高精度的同时,忽略了检测速度,使得算法难以在有限算力的情况下实现实时检测。在YOLO目标检测算法的基础上,采用一系列轻量化的方法,运用Mobilenetv1网络替换Darknet53基础网络,将YOLO head部分3×3标准卷积替换为深度可分离卷积,根据灵敏度对卷积层滤波器进行排序和修剪,并在嵌入式GPU TX2平台上进行C++推理部署。在VOC数据集上的测试结果表明,改进算法在精度仅下降0.75个百分点的前提下实现了2.4倍加速,模型占用内存仅为原来的21.5%。     

基于可分离卷积的轻量级恶意域名检测模型

考虑到基于深度学习的恶意域名检测方法计算开销大,难以有效应用于真实网络场景域名检测实际,设计了一种基于可分离卷积的轻量级恶意域名检测算法。该模型使用可分离卷积结构,能够对卷积过程中的每一个输入通道进行深度卷积,然后对所有输出通道进行逐点卷积,在不减少卷积特征提取效果的情况下,有效减少卷积过程的参数量,实现更加快速的卷积过程并不降低模型的准确性。同时,为了减轻模型训练过程中正负样本数量不平衡与样本难易程度不平衡的情况对模型分类准确率的影响,引入了一种聚焦损失函数。所提算法在公开数据集上与 3 种典型的基于深度神经网络的检测模型进行对比,实验结果表明,算法能够达到与目前最优模型接近的检测准确率,同时能够显著提升在CPU上的模型推理速度。     

孪生网络跟踪算法并行计算结构研究

基于嵌入式平台的复杂背景目标跟踪技术在智能视频监控设备、无人机跟踪等领域有重要作用.卷积神经网络在跟踪问题上有准确率高、鲁棒性强的优点,但基于卷积特征的算法计算复杂度高,受嵌入式平台面积和功耗的限制,实时性难以满足嵌入式平台应用场景的需求.针对基于卷积特征的跟踪算法计算复杂度高、存储参数量大的难题,率先提出一种利用FPGA实现基于卷积神经网络的复杂背景目标跟踪硬件加速架构.该方法通过利用KL相对熵对目标跟踪算法Siamese-FC进行定点量化,设计了基于通道并行的卷积层加速架构.实验结果表明,定点量化后跟踪算法相比于原算法的平均精度损失不超过4.57％,FPGA部署后前向推理耗时仅为CPU的16.15％,功耗仅为CPU的13.7％.     

基于轻量级卷积神经网络的人脸检测算法

针对人脸检测在移动端应用时面临的移动设备计算能力及存储资源受限等问题,设计一种基于轻量级卷积神经网络的改进人脸检测算法Lightweight-SSH。基于单点无头人脸检测器（SSH）人脸检测算法,采用基于MobileNet的轻量级卷积神经网络对样本数据进行特征提取,减少模型的参数量和计算量,通过在SSH网络的检测模块中引入可变形卷积层,提升卷积神经网络对人脸形变的建模能力。在Wider Face数据集上的实验结果表明,与常用人脸检测算法相比,Lightweight-SSH算法在保证检测精度的前提下,明显降低模型复杂度,并提高了模型检测速度。     

基于SSD算法的轻量化仪器表盘检测算法

在使用传统的图像识别算法对仪器表盘中的数字进行识别时,存在着流程繁琐,处理时间较长和检测效果不佳等问题。针对上述不足,提出了一种基于深度学习的轻量化仪器表盘检测算法,该算法以单发多尺度检测算法为基础,使用深度可分离卷积代替标准卷积设计特征提取网络,以提升特征表达能力和轻量化性能;同时提出了一种基于真实框分布构建锚框的流程,设计了能量化表达锚框匹配程度的指标——匹配率,促进构建匹配度更高且锚框数量更少的锚框方案。实验结果表明,所提算法具有较少的模型参数量和计算量,具有较高的检测精度,并且可在CPU环境下满足实时检测需求。     

基于Cache-DCN YOLOX算法的交通标志检测方法研究

针对传统方式识别交通标志算法存在的检测精度较低的问题,提出了一种基于Cache-DCN YOLOX算法的交通标志识别方法。在该方法中,使用DCN可变形卷积替换backbone中的普通卷积,有效地增大了模型的感受野,提高了特征提取能力;使用EIOU损失函数代替YOLOX中的GIOU损失函数,优化了训练模型,提高了收敛的速度;优化设计了YOLOX算法中的强弱两阶段的训练过程,增强了模型的泛化性能,同时加入cache方案,进一步提高了检测精度。在交通标志数据集TT100K上进行了实验,提出方法的检测精度为67.2%,比原YOLOX算法的检测精度提升了6.4%,同时,在被遮挡的小目标等多种受干扰的环境下,提出的方法能够精确地检测出交通标志,并有着较好的置信度,满足实际需求。     

基于改进YOLOv8的隧道火灾检测研究

隧道内火灾检测存在检测困难和难以直接部署到资源有限的嵌入式设备进行实时检测的问题,提出一种基于改进YOLOv8的隧道火灾检测算法;首先引入极化注意力保持高分辨率信息来抑制冗余特征,同时增强全局信息的捕捉;其次引入了一种新的局部卷积PConv来实现低延迟和高吞吐量的模型;最后使用WIoU函数优化网络的边界框损失,使网络能够快速收敛。实验结果表明,该网络在所使用隧道火灾数据集上的平均精度mAP提升了1.3个百分点,同时轻量化后模型参数减少了了29.7个百分点,向前推理时间降低了44个百分点;算法能够平衡精度和轻量化的需求,可以满足隧道场景下的实时检测。     

改进YOLOv4的人脸口罩检测与硬件加速

针对YOLOv4的人脸口罩检测参数量和计算量大,难以部署到硬件资源有限的嵌入式设备问题,提出一种轻量型YOLOv4算法,并设计卷积神经网络硬件加速器。将骨干网络替换成MobileNetv2,使用深度可分离卷积替换掉部分普通卷积,压缩网络结构;改进SPP模块以满足Vitis AI支持的池化窗口尺寸;在颈部网络中,增加CSP结构使网络更容易优化。实验结果表明,改进的算法牺牲0.25%的检测精度,压缩84.42%的模型大小。在ZYNQ上,mAP达到95.16%,DPU平均利用率减少38%。     

基于Bi-SSD的小目标检测算法

针对目前目标检测技术中小目标检测困难问题, 提出了一种基于SSD (Single Shot multibox Detector) 改进的小目标检测算法Bi-SSD (Bi-directional Single Shot multibox Detector). 该算法为SSD的浅层特征设计了小目标特征提升模块, 在网络的分类和回归部分结合多尺度特征融合方法和BiFPN (Bi-directional Feature Pyramid Network) 结构, 设计了6尺度BiFPN分类回归子网络. 实验结果表明, 在PASCAL VOC和MS COCO目标检测数据集上Bi-SSD相比原始的SSD算法有更好的检测性能. 其中VOC2007+2012上Bi-SSD算法的mAP指标达到了78.47%相较SSD算法提升了1.34%, 在COCO2017上Bi-SSD算法的mAP达到26.4%提升了接近2.4%.     

基于空洞卷积与特征增强的单阶段目标检测算法

基于卷积神经网络目标检测算法的浅层特征图包含丰富的细节信息,但缺乏语义信息,而深层特征图则相反。为充分利用浅层和深层特征图特征,解决多尺度目标检测问题,提出一种新的单阶段目标检测算法（AFE-SSD）。以SSD算法为基础,分别对该算法中相邻的2个特征图进行特征融合,从而丰富浅层特征层的语义信息。通过对并行空洞卷积机制进行改进,构建多尺度特征提取模块,将融合后的特征图通入多尺度特征提取模块的方式丰富其多尺度信息,同时提升主干网络的特征提取能力。在PASCAL VOC2007测试集上的实验结果表明,AFE-SSD算法的mAP为79.8%,检测速度为58.8 frame/s,与SSD、DSSD算法相比,mAP分别提升了2.4和1.2个百分点,验证了所提特征融合方式及多尺度提取模块的有效性。     

改进多层尺度特征融合的目标检测算法

为提高小目标检测任务的准确率和稳定性,解决SSD(single shot MultiBox detector)算法在小目标识别和定位过程中准确率较低的问题,基于SSD算法提出一种改进方法.在原始的SSD卷积网络结构上进行修改和优化,通过特征图之间的特征融合,重构卷积预测特征图上的物体特征信息.考虑到网络复杂度增加带来的...     

多尺度特征图分类再提取的目标检测算法

为提高SSD算法检测目标的能力,提出了一种对多尺度特征图进行分类再提取的目标检测算法.该算法将SSD特征金字塔中多个不同尺度的特征图分为低层和高层两类特征图.针对低层特征图所处位置网络深度不够导致的特征表示能力不足,设计了SFE(Shallow Feature Enhancement)模块提取特征从而增加网络深度,最终提高对小目标的检测能力;高层特征图采用两段反卷积的方式,将更深层提取的语义信息融入特征图,从而提高对中等目标和大目标的检测能力.同时提出了减弱反卷积棋盘格效应的回流式反卷积的方法.在Pascal VOC 2007测试集上进行验证后的结果表明,本文算法的mAP值达到了79.6%,相比SSD算法提高了2.4%.     

基于改进密集网络与二次回归的小目标检测算法

基于单激发探测器（SSD）的小目标检测算法实时性较差且检测精度较低。为提高小目标检测精度和鲁棒性,提出一种结合改进密集网络和二次回归的小目标检测算法。将SSD算法中骨干网络由VGG16替换为特征提取能力更强且速度更快的DenseNet,利用基于区域候选的检测算法中默认框由粗到细筛选的回归思想设计串级SSD网络结构,在区分目标和背景后进行常规目标分类和位置回归,以获取精确的默认框信息并达到小目标检测中正负样本比例均衡。在此基础上,使用特征图尺度变换方法在不增加参数量情况下完成特征图融合,同时通过K-means聚类方法得到默认框的最佳长宽比并重新设置其尺寸。实验结果表明,该算法的检测平均精度均值在PASCAL VOC2007公共数据集和自制航拍小目标数据集上分别为82.3%和87.6%,较改进前SSD算法分别提升5.1个百分点和9.5个百分点,检测速度达到58 frames/s,可有效实现小目标的实时性检测。     

基于卷积特征融合的通用目标检测方法

针对现有目标检测算法在检测时易受到图像尺度变化、目标间遮挡或截断等因素影响的问题,对卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）中不同层次的特征进行了研究,提出了一种融合深度网络卷积特征的目标检测算法。算法采用多阶段的特征复用和特征融合减少特征间相关性的损失,最终在PASCAL VOC 2007测试数据集上达到了84.21%的mAP （mean average precison,平均精度均值）值;与未使用特征融合方法以及使用传统特征融合的方法相比,提出的方法分别提高了4.41%和2.71%。     

融入特征融合与特征增强的SSD目标检测

针对SSD算法在目标检测过程中对小目标检测的不足,提出了一种基于SSD算法的一阶段目标检测器——FIENet（feature integration and feature enhancement network）。在FIENet中设计了两个模块,一是特征融合模块,该模块对SSD浅层的特征映射信息进行融合以提高小目标检测能力;二是特征增强模块,该模块采用了残差网络（Res2Net）以及注意力机制（attention）,对特征融合后的模块以及SSD中的深层特征映射进行增强。为了更好地检测小目标,还调整了浅层特征映射先验框的数量。为了评价FIENet的有效性,在PASCAL VOC2007以及MSCOCO数据集上进行了实验。实验结果表明,在PASCAL VOC2007数据集上检测精度（mAP）较SSD提高3.1个百分点,对小目标bird、bottle、chair、plant检测精度分别提升了3.6、9.5、5.4、5.5个百分点。在COCO数据集上达到29.4%的检测精度（mAP）。实验结果证明FIENet网络在保持实时性的同时可以达到较高的检测精度。     

基于PDSSD改进型神经网络的小目标检测算法

SSD卷积神经网络一直对较小目标检测精度不佳。对此在SSD网络结构的基础上引入空洞卷积(Dilated Convolution),并组建空洞金字塔模块(Pyramid Dilated Convolution)和特征空洞金字塔模块(Feature Pyramid Dilated Convolution)融入SSD中,提升了网络浅层特征层的语义信息,提高了深层特征层的感受野和特征提取能力,构建了新型网络结构Pyramid Dilated SSD(PDSSD)。实验结果表明,PDSSD在PASCAL-VOC数据集上的检测mAP(Mean Average Precision)值高达82.1%,检测精度和小目标检测能力明显高于SSD,并且网络训练速度和mAP值领先于其他主流算法。     

改进SSD算法在交通场景中的检测研究

针对目标检测算法SSD在交通应用中检测精度不高、对小尺度汽车和行人检测能力不足的问题,提出一种改进的SSD检测算法,将原SSD基础网络VGG-16替换成残差网络ResNet-50,来提高特征提取网络提取特征的能力并防止网络衰退.算法额外设计5层卷积层来简化原SSD网络结构,进行多尺度特征图的检测;将注意力机制CBAM融...