基于改进YOLOv5的安全帽检测算法

对于工业及建筑行业来说,工作人员在施工过程中佩戴安全帽是避免伤害的有效途径之一。针对这一现象,提出了一种改进YOLOv5的安全帽检测算法。该算法以YOLOv5s网络为基础,在YOLOv5s的主干网络中添加CA坐标注意力机制模块。在颈部网络结构中将特征融合模块中原有特征金字塔模块替换为加权双向特征金字塔(BiFPN)网络结构,实现高效的双向跨尺度连接和加权特征融合。在自制安全帽数据集中验证可知,改进的YOLOv5模型平均精度达到了92.15%,相比于YOLOv5模型,平均精度提高了1.05个百分点,实现了对密集目标和遮挡目标准确、高效的安全帽检测。     

改进YOLOv5的路面井盖病害检测

及时检测井盖病害对城镇居民出行安全至关重要。针对现有井盖分类体系不够完备以及检测精度低的问题,提出了基于改进YOLOv5的井盖病害检测方法。首先,根据北京市城市事件处置文件制定了井盖的分类标准,并制作了专门检测井盖病害的数据集;其次,为提高街景影像中井盖病害的检测精度,在YOLOv5的基础上提出新的主干网络以提升网络的特征提取能力,并在网络的主干中引入CBAM注意力机制,增强了网络的抗干扰能力;最后,通过在街景数据上与其他方法的对比实验表明,提出的改进方法在精确率、召回率和调和平均值分别提升了1.9%、3.7%和2.6%,表明所提出的改进方法具有抑制道路病害、路面交通标识等干扰地物影响的能力。     

基于注意力机制的YOLOv5算法在跑道异物检测中的应用

机场跑道异物严重影响飞行安全，针对现有算法对小目标存在误检、漏检等问题，提出一种改进的YOLOv5算法对机场跑道异物进行检测。在YOLOv5的主干网络中添加有效通道注意力（ECA）模块，通过少量参数的增加带来明显的性能增益。将颈部网络中原特征金字塔模块替换为加权双向特征金字塔（BiFPN）网络，实现双向跨尺度连接和加权特征融合。采用EIoU Loss作为损失函数，加快了收敛速度。在FOD-A数据集上的实验表明，改进后的YOLOv5模型均值平均精度（mAP@0.5）指标达到了97.4%，相比于原模型提高了1.6个百分点。     

改进的YOLOv5烟雾检测模型

针对烟雾发生场景复杂，小目标烟雾检测困难的问题，提出一种改进的YOLOv5烟雾检测模型。为了增加模型对目标烟雾的检测精度，结合加权双向特征金字塔网络（BiFPN）结构对特征融合过程进行修改，并在通道和空间维度上加入混合注意力机制对融合特征图的权重进行重新赋值，在增强烟雾目标特征的同时抑制无关区域特征，使烟雾特征表达具有更高的鲁棒性；使用α-CIOU替换G-IOU作为预测框回归损失，提升预测框的预测精度；剔除分类损失以降低模型的复杂度。实验结果表明，改进后的YOLOv5烟雾检测模型相比于YOLOv5模型检测精度更高，其准确率达到99.35%，召回率达到99.18%，并且检测速度可达46 frame/s，该算法能有效提取烟雾的整体特征，对于复杂场景下的烟雾以及小目标烟雾检测任务更为适用。     

多尺度下遥感小目标多头注意力检测

针对地理空间遥感图像中检测目标存在多尺度特性、形态多变以及小目标判别特征过少等造成检测识别精度不高的问题,提出了基于多尺度下遥感小目标多头注意力检测算法YOLO-StrVB。对网络结构进行重构,搭建多尺度网络模型,增加目标检测层,提高特征提取网络下遥感小目标模型不同尺度下的检测能力;加入双向特征金字塔网络（Bi-FPN）进行多尺度特征融合,提高双向跨尺度连接和加权特征融合;在YOLOv5网络末端融合Swin Transformer多头注意力机制块,提升感受野适应目标识别任务的多尺度融合关系,优化主干网络;使用Varifocal loss对网络进行训练,提升遥感密集检测小目标的存在置信度和定位精度,并选用CIoU作为边界框回归的损失函数,提高感知分类得分（IACS）的边框回归精度。通过在遥感目标数据集NWPU VHR-10上的实验验证,对比YOLOv5原模型的mAP提高了3.05个百分点,能有效提高小目标的检测精度,达到了对地理空间遥感图像中小目标检测的鲁棒性。     

基于改进YOLOv8s的学生课堂行为识别研究

为了有效识别真实课堂中的学生行为,提出一种基于改进YOLOv8s模型的课堂行为识别方法。在YOLOv8s主干网络中融入轻量级坐标注意力机制Coordinate Attention,提高模型特征学习能力;在特征融合模块借鉴加权双向特征金字塔网络BIFPN与重参数化模块Diverse-Branch Block,对YOLOv8s中的特征金字塔网络PANet进行改进,提高模型的特征整合能力。实验结果显示,改进后的模型YOLOv8s-CB比原始模型的平均精度均值提升了1.7个百分点,达到92.4%,表明该算法在实时检测课堂学生行为识别任务中具有更大优势。     

基于YOLOv5s的海上风电设施检测与预警评估

海上风电设施检测在海上风电安全监测领域发挥着重要作用。由于海上环境复杂及海上目标的多样性,现有海上目标检测算法存在网络复杂、检测精度低的问题,难以满足实时性检测和实用性部署要求。针对该问题,该文提出了一种改进YOLOv5s的海上风电设施检测算法。首先,将YOLOv5s的主干网络替换为轻量化GhostNet进行特征提取,降低网络模型的参数量和计算量;其次,在主干网络末端和Neck层分别施加注意力机制(SENet),自适应学习重要通道特征权重,提高检测精度;最后,将Neck层的PANet结构改进为双向金字塔(BiFPN),通过融合不同尺度特征提升检测速度。实验结果表明,该算法在降低网络模型参数量和计算量的同时,在船舶数据集上平均精度达到了96.8%,比原始YOLOv5s网络提升了2.6百分点,检测速度达到了47 FPS。     

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)。     

改进YOLOv5的X光图像违禁品检测算法

针对X光图像违禁品检测中的复杂背景、正负类别不平衡和漏检等问题，提出一种基于YOLOv5的X光违禁品检测算法。该算法通过在YOLOv5s骨干网络中引入Swin Transformer模块，利用局部自注意力与Shifted Window机制提升模型对X光图像全局特征的提取能力，并且在主干网络后增加空间注意力机制与通道注意力机制，以提升算法对违禁品关键特征的提取能力。引入一种自适应空间特征融合结构，缓解特征金字塔中不同层级特征图之间冲突对模型梯度的干扰。引入Focal Loss函数用于改进YOLOv5s的背景预测损失函数和分类损失函数，提升算法在正负样本与难易样本失衡情况下的检测能力。该算法在公开数据集SIXray100上的平均检测精度达到57.4%，相比YOLOv5s提高了4.5个百分点；在SIXray正样本数据集上的平均检测精度达到90.4%，相比YOLOv5s提高了2.4个百分点。实验结果表明，改进后的算法相比原始YOLOv5s算法检测精度有较大提升，证明了算法的有效性。     

基于图像低维特征融合的航拍小目标检测模型

针对无人机航拍图像目标检测中视野变化大、时空信息复杂等问题,文中基于YOLOv5(You Only Look Once Version5)架构,提出基于图像低维特征融合的航拍小目标检测模型.引入CA(Coordinate Attention),改进MobileNetV3的反转残差块,增加图像空间维度信息的同时降低模型参数量.改进YOLOv5特征金字塔网络结构,融合浅层网络中的特征图,增加模型对图像低维有效信息的表达能力,进而提升小目标检测精度.同时为了降低航拍图像中复杂背景带来的干扰,引入无参平均注意力模块,同时关注图像的空间注意力与通道注意力;引入VariFocal Loss,降低负样本在训练过程中的权重占比.在VisDrone数据集上的实验验证文中模型的有效性,该模型在有效提升检测精度的同时明显降低复杂度.     

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。     

Ship detection based on multi-scale weighted fusion

Ship surveillance plays an important role in ensuring the safety of maritime transportation and navigation. Due to the influence of factors such as waves and special weather, the existing detection methods still cannot balance the accuracy, speed and the parameters of the model in the changeable and complex marine environment. To solve this problem, this paper proposes an improved real-time method based on YOLOv5, which has few parameters and achieves high detection accuracy with little memory and computation cost. Collaborative Attention (CA) mechanism is added to the network structure, which enables the model to more accurately locate and identify target regions. We also design a Spatial Pyramid Pooling module (SPP) and a weighted pyramid network called Bidirectional Feature Pyramid Network (BiFPN) based on the characteristics of the ships to better fuse feature information. Transformer encoder is introduced to capture long-distance dependencies and preserve global and local features to the greatest extent. Furthermore, the ability of our proposed structure to localize objects at each stage is improved through integrating the output of multiple modules. The experimental results show that, the comprehensive performance of this method is better than the existing technology in ship detection on different evaluation criteria.     

基于改进YOLOv5的电厂人员吸烟检测

发电厂厂区内违规吸烟易导致火灾、爆炸等事故,会带来巨大损失;针对电厂内人员违规吸烟行为检测精度不高的问题,提出一种基于改进YOLOv5s(You Only Look Once v5s)的电厂内人员违规吸烟检测方法;该方法以YOLOv5s网络为基础,将YOLOv5s网络C3模块Bottleneck中的3×3卷积替换为多头自注意力层以提高算法的学习能力;接着在网络中添加ECA(Efficient Channel Attention)注意力模块,让网络更加关注待检测目标;同时将YOLOv5s网络的损失函数替换为SIoU(Scylla Intersection over Union),进一步提高算法的检测精度;最后采用加权双向特征金字塔网络(BiFPN,Bidirectional Feature Pyramid Network)代替原先YOLOv5s的特征金字塔网络,快速进行多尺度特征融合;实验结果表明,改进后算法吸烟行为的检测精度为89.3%,与改进前算法相比平均精度均值(mAP,mean Average Precision)提高了2.2%,检测效果显著提升,具有较高应用价值。     

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。     

YOLOv3和双线性特征融合的细粒度图像分类

目的 细粒度图像分类是计算机视觉领域具有挑战性的课题,目的是将一个大的类别分为更详细的子类别,在工业和学术方面都有着十分广泛的研究需求。为了改善细粒度图像分类过程中不相关背景干扰和类别差异特征难以提取的问题,提出了一种将目标检测方法YOLOv3（you only look once）和双线性融合网络相结合的细粒度分类优化算法,以此提高细粒度图像分类的性能。方法 利用重新训练过的目标检测算法YOLOv3粗略确定目标在图像中的位置;使用背景抑制方法消除目标以外的信息干扰;利用融合不同通道、不同层级卷积层特征的方法对经典的细粒度分类算法双线性卷积神经网络（bilinear convolutional neural network,B-CNN）进行改进,优化分类性能,通过融合双线性网络中不同卷积层的特征向量,得到更加丰富的互补信息,从而提高细粒度分类精度。结果 实验结果表明,在CUB-200-2011（Caltech-UCSD Birds-200-2011）、Cars196和Aircrafts100数据集中,本文算法的分类准确率分别为86.3%、92.8%和89.0%,比经典的B-CNN细粒度分类算法分别提高了2.2%、1.5%和4.9%,验证了本文算法的有效性。同时,与已有细粒度图像分类算法相比也表现出一定的优势。结论 改进算法使用YOLOv3有效滤除了大量无关背景,通过特征融合方法来改进双线性卷积神经分类网络,丰富特征信息,使分类的结果更加精准。     

一种优化YOLO模型的交通警察目标检测方法

针对复杂交通场景中交通警察目标检测与定位准确率低的问题,提出一种优化YOLOv4模型的交通警察目标检测方法.首先,采用4种随机转换方式对自建的交通警察数据集进行扩充,解决了模型过拟合问题并提高模型的泛化能力;其次,将YOLOv4主干网络替换为MobileNet并引入Inception-Resnet-v1结构,有效地减少...     

引入注意力机制的YOLOv5安全帽佩戴检测方法

对于钢铁制造业、煤矿行业及建筑行业等高危行业来说,施工过程中佩戴安全帽是避免受伤的有效途径之一.针对目前安全帽佩戴检测模型在复杂环境下对小目标和密集目标存在误检和漏检等问题,提出一种改进YOLOv5的目标检测方法来对安全帽的佩戴进行检测.在YOLOv5的主干网络中添加坐标注意力机制(coordinate attenti...     

多视角数据融合的特征平衡YOLOv3行人检测研究

针对复杂场景下行人发生遮挡检测困难以及远距离行人检测精确度低的问题,本文提出一种多视角数据融合的特征平衡YOLOv3行人检测模型(MVBYOLO),包括2部分:自监督学习的多视角特征点融合模型(Self-MVFM)和特征平衡YOLOv3网络(BYOLO)。Self-MVFM对输入的2个及以上的视角数据进行自监督学习特征,通过特征点的匹配实现多视角信息融合,在融合时使用加权平滑算法解决产生的色差问题;BYOLO使用相同分辨率融合高层语义特征和低层细节特征,得到平衡的语义增强多层级特征,提高复杂场景下车辆前方行人检测的精确度。为了验证所提出方法的有效性,在VOC数据集上进行对比实验,最终AP值达到80.14%。与原YOLOv3网络相比,本文提出的MVBYOLO模型精度提高了2.89%。     

改进金字塔和跳跃连接的YOLOv5目标检测网络

针对YOLOv5网络模型的金字塔结构不能有效捕捉目标的跨尺度特征信息和存在梯度消失现象以及易导致目标检测精确率不高的问题,利用FPT (feature pyramid transformer)的注意力机制有效提取目标的跨尺度特征信息,把原YOLOv5网络模型中的FPN (feature pyramid network)和PAN (path aggregation network)结构替换为FPT,在FPT结构的两端加入跳跃连接(skip connection)并引入新的Mish激活函数,从而提出一种改进金字塔和跳跃连接的YOLOv5目标检测网络模型YOLO FS.在PASCAL VOC和MS COCO数据集上的对比实验结果表明,基于YOLO FS网络的目标检测在平均检测准确率、召回率和F1值上均有明显提升.