面向航拍小目标的改进YOLOv5n检测算法

针对无人机视角下目标尺度差异大、检测场景复杂、目标小且密集而导致的检测精度不高的问题,提出了一种基于改进YOLOv5n的实时目标检测算法。首先,通过引入轻量通道注意力(ECA)模块提高卷积神经网络对特征图内有效信息的提取能力;其次,在特征金字塔网络输出端后,加入自适应空间特征融合(ASFF)模块,提高不同尺度特征图的识别精度;再次,使用EIoU损失函数计算预测框和目标框的差异值,加快收敛速度并提高检测精度;最后,改进YOLOv5n的检测头,优化模型对小目标的检测性能。在VisDrone数据集上训练测试,相比于基础的YOLOv5n模型,在640×640分辨率下,改进后模型的类平均精度(mAP₅₀)提高了6.1个百分点;在1504×1504分辨率下类平均精度(mAP₅₀)提高了7.1个百分点;同时,改进后的模型检测速度在硬件上可达22帧/s以上。该算法模型在精度提高的同时保证了足够高的检测速度,更适用于无人机的小目标实时检测。     

基于改进YOLOv8的无人机航拍图像目标检测算法

针对现存无人机航拍图像目标检测算法检测精度较低、模型较为复杂的问题,提出一种改进YOLOv8的目标检测算法。在骨干网络引入多尺度注意力EMA,捕捉细节信息,以提高模型的特征提取能力;改进C2f模块,减小模型的计算量。提出了轻量级的Bi-YOLOv8特征金字塔网络结构改进YOLOv8的颈部,增强了模型多尺度特征融合能力,改善网络对小目标的检测精度。使用WIoU Loss优化原网络损失函数,引入一种动态非单调聚焦机制,提高模型的泛化能力。在无人机航拍数据集VisDrone2019上的实验表明,提出算法的mAP50为40.7%,较YOLOv8s提升了1.5%,参数量降低了42%,同时相比于其他先进的目标检测算法在精度和速度上均有提升,证明了改进算法的有效性和先进性。     

基于高性能特征提取和任务解耦的无人机航拍图像小目标检测

无人机广泛应用于环境监测、资源规划和电力巡检等多种领域,其航拍图像中存在大量小尺寸目标,给目标检测任务带来难度。为此,在YOLOv5s的基础上提出一种基于高性能特征提取和任务解耦的目标检测网络（HFTT-Net）算法。首先,针对航拍图像中小尺寸目标特征提取困难的问题,在原始骨干网络的基础上引入多头自注意力机制,使网络充分关注小目标信息,在多尺度特征融合过程中使用SPD(Space-to-depth)组件,增强待检测目标的特征;接着,对于目标检测中普遍存在的任务冲突的问题,将分类头与回归头进行解耦操作,进一步提升目标检测精度;最后,结合基于EIoU的回归损失对网络进行监督,提升网络收敛速度,实现无人机航拍图像中目标的精确检测。在VisDrone2019数据集上的实验结果表明,HFTT-Net中的高性能特征提取和任务解耦操作能够充分提升网络的小目标检测能力,在航拍图像的多密集小目标场景任务中表现突出,该算法在能够满足实时检测的情况下与经典的YOLOv5s算法相比精度提升了2.5%。     

基于改进YOLOv7的无人机图像目标检测算法

针对无人机图像中由于目标微小且相互遮挡、特征信息少导致检测精度低的问题,提出一种基于改进YOLOv7的无人机图像目标检测算法。在颈部和检测头中加入了坐标卷积,能更好地感受特征图中目标的位置信息;增加P2检测层,减少小目标特征丢失、提高小目标检测能力;提出多信息流融合注意力机制——Spatial and Channel Attention Mechanism(SCA),动态调整注意力对空间信息流和语义信息流的关注,获得更丰富的特征信息以提高捕获目标的能力;更换损失函数为SIoU,加快模型收敛速度。在公开数据集VisDrone2019上进行对比实验,改进后算法的mAP50值相比YOLOv7提高了4%,达到了52.4%,FPS为37,消融实验验证了每个模块均提升了检测精度。实验表明,改进后的算法能较好地检测无人机图像中的目标。     

复杂背景下基于YOLOv7-tiny的图像目标检测算法

“黑飞”无人机一旦带有炸弹等物品,会对人们带来威胁。对在公园、游乐场、学校等复杂背景下“黑飞”的无人机进行目标检测是十分必要的。前沿算法YOLOv7-tiny属于轻量级网络,具有更小的网络结构和参数,更适合检测小目标,但在识别小目标无人机时出现特征提取能力弱、回归损失大、检测精度低的问题;针对此问题,提出了一种基于YOLOv7-tiny改进的无人机图像目标检测算法YOLOv7-drone。首先,建立无人机图像数据集;其次,设计一种新的注意力机制模块SMSE嵌入到特征提取网络中,增强对复杂背景下无人机目标的关注度;然后,在主干网络中融入RFB结构,扩大特征层的感受野,丰富特征信息以增强特征提取的鲁棒性;然后,改进网络中的特征融合机制,通过新增小目标检测层,增加对小尺度目标的检测精度;然后,改变损失函数提高模型的收敛速度,减少损失以增强模型的鲁棒性;最后,引入可变形卷积(Deformable convolution, DCN),更好的根据目标本身形状进行特征提取,提升了检测精度。在PASCAL VOC公共数据集上进行对比实验,结果表明改进后的算法YOLO7-drone相比于YOLOv7-t...     

基于改进YOLOv3的无人机机载激光雷达图像目标定位方法

为提升无人机机载激光雷达图像小目标定位的精度，提出基于改进YOLOv3的无人机机载激光雷达图像目标定位方法。基于MCA算法分割激光雷达图像信息，通过包含脊小波字典的稀疏表达重新构建图像信息，达到去除目标图像噪声的目的；通过变化检测技术分离目标区域聚类信息，将目标区域从背景区域中分离；将目标区域输入到优化后的YOLOv3算法中完成无人机机载激光雷达图像目标的定位。实验结果表明，所提算法的定位精度为95.1%,定位耗时平均为20.6 s。     

融合场景上下文的轻量级目标检测网络

提出了一种融合场景上下文的轻量级目标检测网络,有效地解决了现有检测算法在无人机领域应用效果较差的问题.在该网络的设计中,首先用MobileNetV3替换YOLOv3的主干网络,并通过1×1卷积层提取场景信息.同时,构建场景上下文模块以筛选物体的细粒度特征.再采用完全交并比(CIOU)损失对损失函数中的边界框位置误差项进行优化.最后,在新建无人机航拍数据集上对所提算法进行训练与测试.实验结果表明,相较于YOLOv3算法,所提算法的平均检测精度提高了8.4个百分点,检测速度提高了5.8 frame/s.     

基于目标检测模型的无人机影像识别技术

YOLOv5具有较高的目标检测速度和检测精度,但在无人机影像小目标检测方面效果不太好。为解决在自然环境情况下小目标检测精度低及鲁棒性差等问题,本文以自然环境情况下无人机影像为研究对象,提出了一种改进的YOLOv5小目标检测模型。通过对特征图增加上采样处理,使特征图继续扩大,从而降低采样率和缩小感受野,提高模型对小目标的检测能力。改进的模型在天大无人机影像VisDrone数据集上进行了训练和测试。实验结果表明,改进YOLOv5的算法平均精度值为46.4%,与原YOLOv5模型相比,平均精度值提升了14.9%,改进YOLOv5在一定程度上改善了YOLOv5无人机影像识别率。     

基于cosSTR-YOLOv7的多尺度遥感小目标检测

针对地理空间遥感图像存在目标分布密集、尺度变化范围较大及小目标特征信息过少等而造成目标检测精度不高的问题,提出了一种基于Swin Transformer(STR)和YOLOv7的多尺度遥感小目标检测算法cosSTR-YOLOv7。以YOLOv7作为基线网络,首先,使用STR模块替换主干网络中的E-ELAN模块,并利用余弦注意力机制和后正则化方法将其改进为cosSTR模块,以提升模型训练的稳定性;其次,在Neck部分构建新的特征融合层,以减少特征信息丢失;然后,在预测部分增加小目标预测层,以提升模型对小目标的检测能力;最后,采用新的SIoU损失函数计算定位损失,以加快模型收敛速度。利用遥感数据集DIOR进行实验,实验结果表明,所提算法平均精度均值(mAP)达到92.63%,对比原YOLOv7算法提高了3.73个百分点,对多尺度小目标的检测性能有显著提高。     

基于改进YOLOv5的轻量化绝缘子表面缺陷检测

针对无人机检测缺陷绝缘子时,存在目标特征不明显、小目标检测效果差、无法同时满足检测速度和精度的问题,提出一种基于改进YOLOv5的绝缘子缺陷检测算法。首先,针对目标特征不明显的问题,将ConvNeXt网络应用到YOLOv5主干网络中,以加强网络特征提取能力;其次,针对图像中的小目标特征,在主干网络中引入坐标注意力机制,提高对小目标的检测精度;然后,对改进模型进行剪枝操作,剪去模型中冗余的通道,从而减少模型参数量,使模型更加轻量化。实验结果表明：所提算法在绝缘子缺陷数据集IDID上的平均精度均值达到93.84%,较原始算法提升了3.4个百分点;检测速率达到166 frame/s,较原算法速率提升了69.4%,可以满足对输电线路实时检测的要求。     

基于改进YOLOv4的电力设备红外图像识别

针对电力设备红外图像存在的图像视觉效果差、尺度差异性大、数据类别不平衡等问题,提出了一种基于改进YOLOv4的目标检测模型。利用该模型并结合MSRCR图像增强算法对电力设备红外图像进行识别。首先,构建电力设备红外图像目标检测数据集,使用MSRCR算法对原始红外图像进行增强处理,改善雨雾天气下红外图像存在的对比度低、像素模糊等问题,进而提高模型在雨雾天气下对电力设备的检测能力;其次,在YOLOv4骨干网络中引入多尺度卷积模块,通过不同大小的卷积核获取输入图像的多尺度特征,增强对初始特征的表征能力;为进一步提升检测精度,采用Focal loss函数,解决了红外图像数据不均衡导致的分类困难问题。经测试,所提方法对8类电力设备的平均识别精度达96.31%,检测速度达71 frame/s。实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于SIOU函数的改进YOLOv5遥感目标检测方法

为提升YOLOv5算法对遥感图像密集目标的检测精度并改善漏检问题,提出了一种改进的YOLOv5遥感目标检测算法。改进方法首先采用7*7卷积模块替换骨干网络中Focus模块以增大模型感受野;其次,在保证与原模块效果相同的情况下使用SPPF以提升检测速度;最后,引入SIOU损失函数,利用边界框回归之间的向量角度来重新定义损失函数,有效提高了检测的准确性。实验结果表明,针对公开的NWPU VHR-10遥感数据集,所提改进算法在保持与原算法相同检测速度的情况下,检测精度提高了3.5%。     

基于改进YOLOv5的低光照图像目标检测

针对低光照环境下现有的目标检测算法普遍存在检测精度较低的问题，提出一种改进YOLOv5的双通道低光照图像目标检测算法（YOLOv5＿DC）。首先，通过伽马变换和叠加高斯噪声的方法合成低光照图像，扩充数据集，提高模型的泛化能力；其次，提出特征增强模块，引入通道注意力机制，融合增强图像和原始图像的低级特征，抑制噪声特征的影响，改善网络的特征提取能力；最后，在颈部网络中加入特征定位模块，增加特征图在目标区域的响应值，使网络更关注目标区域，提高网络的检测能力。实验结果表明：所提YOLOv5＿DC算法实现了更高的检测精度，在低光照图像目标检测数据集ExDark*上的平均精度均值（mAP）@0.5达71.85%，较原始的YOLOv5算法，提高了1.28个百分点。     

基于YOLOv3的光学遥感图像目标检测算法

针对目前算法对遥感图像中背景复杂、目标小而密集的复杂场景下的目标检测精度低的问题,提出了一种基于YOLOv3的改进算法,在YOLOv3的基础上,结合了密集连接网络,利用密集连接块来提取深层特征,增强特征传播,同时引入Distance-IoU(DIoU) loss作为坐标预测的损失函数,使边界框的定位更加准确,此外针对目标间相互遮挡的情况,改进了传统的非极大值抑制算法,使用DIoU代替IoU来克服虚假抑制的问题.对所提算法在三个经典的遥感数据集上进行了测试,实验结果证明,所提方法具有更高的检测精度.     

基于注意力机制改进的轻量级目标检测算法

针对通用的目标检测算法在检测生活场景下的多类目标时检测精度低、速度较慢的问题，提出了一种基于注意力机制改进的轻量级目标检测算法YOLOv4s。该算法以CSPDarknet53-s作为主干特征提取网络提取图像特征，通过注意力模块进行特征选择，再利用特征金字塔网络对特征进行融合，最后通过检测头分别处理特征融合后的两个输出，进而提高对生活场景下多类目标检测的能力。实验结果表明：相比改进前的算法，YOLOv4s算法在PASCAL VOC数据集上的平均均值精度（mAP）及MS COCO数据集上的平均精度（AP）都有一定程度的提升；相较于轻量级算法Efficientdet,YOLOv4s算法在MS COCO数据集上的AP也有一定提高，并且实现了有效的显著目标检测。     

联合实例深度的多尺度单目3D目标检测算法

针对单目3D目标检测算法中存在图像缺乏深度信息以及检测精度不佳的问题，提出一种联合实例深度的多尺度单目3D目标检测算法。首先，为了增强模型对不同尺度目标的处理能力，设计基于空洞卷积的多尺度感知模块，同时考虑到不同尺度特征图之间的不一致性，从空间和通道两个方向对包含多尺度信息的深度特征进行重新精炼。其次，为了使模型获得更好的3D感知，将实例深度信息作为辅助学习任务来增强3D目标的空间深度特征，并使用稀疏实例深度来监督该辅助任务。最后，在KITTI测试集以及评估集上对所提算法进行验证。实验结果表明，所提算法相较于基线算法在汽车类别的平均精度提升了5.27%，有效提升了单目3D目标检测算法的检测性能。     

改进YOLOv8的遥感图像检测算法

针对目前遥感图像目标检测算法中存在的误检、漏检和检测精度低等问题,提出了一种改进YOLOv8的遥感图像检测算法。在主干网络中引入注意力机制EMA到C2f模块,以提高模型对多尺度目标的特征提取能力;在颈部网络中提出Slim-PAN结构,以减少模型计算量;使用WIOU损失函数代替CIOU损失函数,以提升模型的检测精度。通过在DIOR和RSOD遥感数据集上的实验结果表明,改进后的算法与原YOLOv8算法相比,mAP分别提升了1.5%和2.3%,计算量降低了0.3 GFLOPs,改进算法在不增加计算量的同时能提高检测精度,证明了改进算法的有效性和先进性。     

一种基于小波变换的YOLOv5火灾检测改进算法

由于复杂环境下类烟火物体的干扰,常导致火灾检测误判。为了提高图像中火灾信号的检测精度,减少火灾误报,利用传统光谱分析在火灾图像检测技术中的优势,提出了一种基于小波变换的YOLOv5火灾检测改进算法。该算法利用二维Haar小波变换提取图像的光谱特征,将其输入到YOLOv5s的主干网络CSPDarknet中,与卷积层进行通道上的特征融合,增强烟火的纹理细节特征;通过嵌入CA注意力机制的CAC3模块,对融合小波特征后的网络层的位置信息进行增强,提高网络的信息提取和定位能力;为明确衡量边界框宽高的真实差,平衡烟火难易样本,采用α-EIOU损失函数替换原本的CIOU,提高框定位准确性。在公开的火灾数据基础上结合自制火灾数据构建火灾数据集,并进行模型训练和推理。实验结果表明,改进后算法的mAP比原YOLOv5s提升了2.3%,实现了对火灾场景烟火目标较好的检测效果。     

融合注意力机制的遥感图像旋转目标检测算法

针对光学遥感图像目标检测中存在的精度低及忽略目标方向性的问题,提出了一种基于改进YOLOv5m的遥感图像旋转目标检测算法。首先,融合注意力机制模块提升模型对重要特征的提取能力;其次,在特征融合模块部分考虑各节点特征融合的贡献度,并增加同一特征尺度的跳跃连接;最后,针对旋转检测中存在的角度边界问题,使用密集编码标签对角度进行离散化处理。实验结果表明,所提算法在DOTA数据集子集上的检测精度达到了82.75%,在小幅降低模型计算量的情况下,较原有YOLOv5m提升了11.73个百分点,同时在HRSC2016舰船数据集上也取得了88.89%的检测精度。即该算法能有效提升光学遥感图像旋转检测的精度。     

基于改进YOLOv5的航空发动机表面缺陷检测模型

针对目前航空发动机表面人工缺陷检测效率低的问题，提出一种基于改进YOLOv5的缺陷检测模型YOLOv5-CE。首先，在网络中融合数据增强策略搜索算法，自动为当前数据集搜索最佳的数据增强策略，实现训练效果的提升；其次，在backbone网络中引入坐标注意力机制，在通道注意力的基础上嵌入坐标信息，提高对小缺陷目标的检测能力；最后，将YOLOv5的定位损失函数改进为efficient intersection over union损失，在加快模型收敛的同时提高预测框回归精度。实验结果表明，所提YOLOv5-CE模型，相比原YOLOv5s网络，在检测速度几乎没有下降的情况下平均精度均值提高了1.2个百分点，达到了98.5%，能够高效智能检测航空发动机4种常见类型缺陷。