改进YOLOv5的交通标志检测算法

交通标志检测在自动驾驶、辅助驾驶等智能交通系统已得到广泛应用，其检测性能关乎到行车安全。针对现有目标检测算法对图像中尺寸小、分辨率低和特征不明显的交通标志检测效果较差的问题，提出了一种基于改进YOLOv5s的交通标志检测算法。将原算法中80×80小感受野目标检测层改为感受野更小的160×160检测层，提高网络模型对交通标志小目标的检测能力，降低小目标的漏检率；构建了注意力上下文模块（attention context module,ACM），对各分支获取不同的感受野，得到目标及其相邻区域的特征信息，并且使用注意力机制，让网络更关注于图像中的交通标志，避免受其他复杂信息的影响；加入特征融合模块（feature fusion module,FFM），过滤不同层上的无用信息，只保留对模型检测交通标志有用的信息；加入隐性知识，对检测层进行输出细化。实验结果表明，改进后的算法在CCTSDB交通标志检测数据集上召回率和平均精度达到94.7%、97.6%，相比原模型均有提升，在中远距离小目标检测下效果改善明显，同时检测速度为47.3 FPS，满足实时性要求。     

改进YOLOv7的交通标志检测算法

自动驾驶技术的快速发展,导致对交通标志检测技术的要求日益提高.为解决YOLOv7算法在识别小目标时误检、漏检等问题,本文提出一种基于注意力机制的交通标志检测模型YOLOv7-PC.首先通过K-means++聚类算法对交通标志数据集进行聚类,获得适用于检测交通标志的锚框;其次在YOLOv7主干特征提取网络中引入坐标注意力机制,将交通标志的横向和纵向信息嵌入到通道中,使生成的特征信息具有交通标志的坐标信息,加强有效特征的提取;最后在加强特征提取网络中引入空洞空间金字塔池化,捕获交通标志多尺度上下文信息,在保证交通标志小目标分辨率的同时,进一步扩大卷积的感受野.在中国交通标志检测数据集(CCTSDB)上的实验表明,本文算法增强了识别小目标的能力,相较于YOLOv7模型,本文算法的m AP、召回率平均分别提高了5.22%、9.01%,是一种有效的交通标志检测算法.     

嵌入注意力机制的轻量级钢筋检测网络

智慧工地中的设备内存和计算能力有限,在现场的设备上通过目标检测对钢筋进行实时检测具有很大的难度,而且其钢筋检测速度慢、模型部署成本高。针对这些问题,在YOLOv3网络的基础上,提出了一个嵌入注意力机制的轻量级钢筋检测网络RebarNet。首先,利用残差块作为网络的基本单元来构建特征提取结构,并用其提取局部和上下文信息;其次,在残差块中添加通道注意力（CA）模块和空间注意力（SA）模块,以调整特征图的注意力权重,并提升网络提取特征的能力;然后,采用特征金字塔融合模块,以增大网络的感受野,并优化中等钢筋图像的提取效果;最后,输出经过8倍下采样后的52×52通道的特征图用于后处理和钢筋检测。实验结果表明,所提网络的参数量仅为Darknet53网络的5%,在钢筋测试集上以106.8 FPS的速度达到了92.7%的mAP。与现有的EfficientDet、SSD、CenterNet、RetinaNet、Faster RCNN、YOLOv3、YOLOv4和YOLOv5m等8个目标检测网络相比,RebarNet具有更短的训练时间（24.5 s）、最低的显存占用（1 956 MB）、最小的模型权重文件（13 MB）。与目前效果最好的YOLOv5m网络相比,RebarNet的mAP略低0.4个百分点,然而其检测速度上升了48 FPS,是YOLOv5m网络的1.8倍。以上结果表明,所提出的网络有助于完成智慧工地中要求实现的高效、准确的钢筋检测任务。     

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...     

基于新型算子采样优化的交通标志检测网络

传统基于卷积神经网络的交通标志检测网络采用堆叠大量卷积核的方式进行下采样,限制了卷积神经网络的感受野建模,难以灵活地调整内部参数,从而丢失图像的细节信息,导致小目标与遮挡目标的检测精度与定位精度降低。提出基于YOLOv5采样优化的交通标志检测网络。以新型算子作为基础架构,采用自卷积方式灵活提取不同通道的特征,并构建跨阶段注意力机制模块,以增加各通道特征的重要性权值,从而提高小目标的检测能力。通过改进的通道聚合网络实现多尺度语义信息与细节特征的融合与增强,同时利用K-means聚类算法生成更适合交通标志的先验框,在非极大值抑制算法中引入距离交并比函数对预测框进行后处理,避免错误抑制复杂场景下被遮挡的目标,从而提高定位精度。在中国交通标志数据集上的实验结果表明,当交并比阈值为0.5时,该网络的平均精度均值为95.8%,与YOLOv5网络相比模型参数量减少了15.7%,在满足实时性的同时具有较优的小目标检测性能。     

基于多尺度轻量化注意力的钢材缺陷检测

针对当前YOLOv5算法检测钢材表面缺陷精度不高、速度慢等问题,提出一种基于多尺度轻量化注意力的YOLO-Steel钢材表面缺陷检测方法.首先,提出一种轻型通道注意力模块,仅需少量计算成本即可有效关注重要通道;然后,利用空洞卷积扩大感受提出一种轻型空间注意力模块,能够在空间维度上提取有价值信息;接着,提出金字塔注意力结构,利用多级池化放缩特征图在不同分辨率特征图上使用空间注意力模块学习其空间依赖信息,对多级特征图使用通道注意力模块重构其通道相关信息,改善检测效果.实验结果表明,YOLO-Steel在钢材表面缺陷数据集上平均精度均值(mAP)可达77.2%,比YOLOv5s算法提高1.8%,模型时间、空间复杂度与YOLOv5s基本持平,在保证检测速度的基础上能够有效提高精确度.     

改进YOLOv5s的无人机目标检测算法

无人机在情报、侦察和监视领域,目标自动检测可为侦察等任务提供准确的目标位置及类别,为地面指挥人员提供详尽的目标信息。针对无人机图像背景复杂、分辨率高、目标尺度差异大等特点,提出一种改进YOLOv5s目标检测算法。将压缩-激励模块引入到YOLOv5s算法中,提高网络的特征提取能力;引入双锥台特征融合（bifrustum feature fusion,BFF）结构,提高算法对较小目标的检测检测精度;将CIoU Loss替换GIoU Loss作为算法的损失函数,在提高边界框回归速率的同时提高定位精度。实验结果表明,改进后的YOLOv5s取得了86.3%的平均均值精度（mAP）,比原算法YOLOv5s提高了16.8个百分点,在复杂背景下仍能显著提升无人机图像目标检测性能。     

基于注意力机制和上下文信息的目标检测算法

针对目标检测过程中存在的小目标漏检问题,提出一种基于注意力机制和多尺度上下文信息的改进YOLOv5目标检测算法。首先,在特征提取结构中加入多尺度空洞可分离卷积模块（MDSCM）以提取多尺度特征信息,在增大感受野的同时避免小目标信息的丢失;其次,在主干网络中添加注意力机制,并在通道信息中嵌入位置感知信息,进一步增强算法的特征表达能力;最后,使用Soft-NMS(Soft-Non-Maximum Suppression)代替YOLOv5使用的非极大值抑制（NMS）,降低检测算法的漏检率。实验结果表明,改进算法在PASCAL VOC数据集、DOTA航拍数据集和DIOR光学遥感数据集上的检测精度分别达到了82.80%、71.74%和77.11%,相较于YOLOv5,分别提高了3.70、1.49和2.48个百分点;而且它对图像中小目标的检测效果更好。因此,改进的YOLOv5可以更好地应用到小目标检测场景中。     

基于改进YOLOv3的列车运行环境图像小目标检测算法

列车辅助驾驶离不开对列车运行环境的实时检测,而列车运行环境图像存在丰富的小目标。与大中型目标相比,目标占原图比例小于1%的小目标由于分辨率低而存在误检率高、检测精度较差的问题,因此提出一种基于改进YOLOv3的列车运行环境目标检测算法YOLOv3-TOEI (YOLOv3-Train Operating Environment Image)。首先,利用k-means聚类算法优化anchor,从而提高网络的收敛速度;然后,在DarkNet-53中嵌入空洞卷积以增大感受野,并引入稠密卷积网络（DenseNet）获取更丰富的图像底层细节信息;最后,将原始YOLOv3的单向特征融合结构改进为双向自适应特征融合结构,从而实现深浅层特征的有效结合,并提高网络对多尺度目标（特别是小目标）的检测效果。实验结果表明,与原YOLOv3算法相比,YOLOv3-TOEI算法的平均精度均值（mAP）@0.5达到84.5%,提升了12.2%,每秒传输帧数（FPS）为83,拥有更好的列车运行环境图像小目标检测能力。     

基于改进YOLOv4的变电站缺陷检测

为提高变电站设备缺陷的检测精度, 保障变电站运行安全, 提出一种基于改进YOLOv4的缺陷检测算法. 不同于原始YOLOv4, 该算法使用一维卷积替代全连接来优化CBAM卷积注意力模块, 然后将其嵌入主干网络中以增强特征提取能力; 同时, 在特征融合中应用空洞卷积扩大感受野, 聚合更广的语义信息. 该算法在现场拍摄的样本集上进行测试, mAP可达到86.97%, 相比原始YOLOv4提高了2.78%. 实验结果表明, 本文提出的YOLOv4改进算法能够提升网络性能, 更好地应用于变电站设备缺陷检测任务.     

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。     

基于改进YOLOv3的实时交通标志检测算法

针对目前我国智能驾驶辅助系统识别道路交通标志检测速度慢、识别精度低等问题,提出一种基于YOLOv3的改进的道路交通标志检测算法。首先,将MobileNetv2作为基础特征提取网络引入YOLOv3以形成目标检测网络模块MN-YOLOv3,在MN-YOLOv3主干网络中引入两条Down-up连接进行特征融合,从而减少检测算法的模型参数,提高了检测模块的运行速度,增强了多尺度特征图之间的信息融合;然后,根据交通标志目标形状的特点,使用K-Means++算法产生先验框的初始聚类中心,并在边界框回归中引入距离交并比（DIOU）损失函数来将DIOU与非极大值抑制（NMS）结合;最后,将感兴趣区域（ROI）与上下文信息通过ROI Align统一尺寸后融合,从而增强目标特征表达。实验结果表明,所提算法性能更好,在长沙理工大学中国交通标志检测（CCTSDB）数据集上的平均准确率均值（mAP）可达96.20%。相较于Faster R-CNN、YOLOv3、Cascaded R-CNN检测算法,所提算法拥有具有更好的实时性和更高的检测精度,对各种环境变化具有更好的鲁棒性。     

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。     

基于改进YOLOv4的轻量化目标检测算法

针对当前YOLOv4目标检测网络结构复杂、参数多、训练所需的配置高以及实时检测每秒传输帧数（FPS）低的问题,提出一种基于YOLOv4的轻量化目标检测算法ML-YOLO。首先,用MobileNetv3结构替换YOLOv4的主干特征提取网络,从而通过MobileNetv3中的深度可分离卷积大幅减少主干网络的参数量;然后,用简化的加权双向特征金字塔网络（Bi-FPN）结构替换YOLOv4的特征融合网络,从而用Bi-FPN中的注意力机制提高目标检测精度;最后,通过YOLOv4的解码算法来生成最终的预测框,并实现目标检测。在VOC2007数据集上的实验结果表明,ML-YOLO算法的平均准确率均值（mAP）达到80.22%,与YOLOv4算法相比降低了3.42个百分点,与YOLOv5m算法相比提升了2.82个百分点;而ML-YOLO算法的模型大小仅为44.75 MB,与YOLOv4算法相比减小了199.54 MB,与YOLOv5m算法相比,只高了2.85 MB。实验结果表明,所提的ML-YOLO模型,一方面较YOLOv4模型大幅减小了模型大小,另一方面保持了较高的检测精度,表明该算法可以满足移动端或者嵌入式设备进行目标检测的轻量化和准确性需求。     

改进CenterNet的高压输电线路巡检故障实时检测方法

针对通用深度学习目标检测技术难以在高压输变电线路巡检时实现实时高效的故障检测,提出一种改进CenterNet的高压输变电线路巡检故障实时检测方法,对绝缘子自爆、防震锤脱落、鸟巢三类常见巡检故障进行检测。该方法基于深层特征融合网络（DLAnet,Deep Layer Aggregation）、挤压-激励SE（Squeeze-and-Excitation）模块、可形变卷积进行高效深层特征提取网络DLA-SE的设计。在CenterNet架构下通过DLA-SE特征提取网络获取对象的中心点热力图,回归对象的宽高、偏移信息,得到对象边界框。实验结果表明,在Nvidia GTX 1080测试条件下该方法的mAP达到0.917,推理速度达到27.03?frame/s,与CenterNet、SSD与YOLOv3方法相比在检测精度上取得大幅度提升,证明了该方法的有效性。