煤矿井下作业人员安全帽佩戴检测算法研究

煤矿工人在井下开展生产作业时,头戴安全帽是有效保障其人身安全的重要防护措施,近年来由于未佩戴安全帽造成的事故层出不穷。针对这个问题,设计了安全帽佩戴检测算法。首先使用煤矿井下摄像头拍摄图像、公开数据集和网络爬虫的方式构建数据集,其次使用YOLOv5对构建的数据集进行训练,训练出安全帽检测模型,最后把训练的模型部署到监控终端进行测试。测试结果表明,设计的算法能够正确识别作业人员是否佩戴安全帽。     

深度学习在安全帽佩戴检测中的应用研究综述

在深度学习的推动下,目标检测方法在工业安防领域取得了很大的进展,安全帽佩戴检测任务逐渐成为智能图像识别领域的一项重要研究课题。为了综合分析深度学习技术在安全帽佩戴检测任务中的研究现状,方便后续科研人员开展研究性工作。对近年来国内外学者在深度学习环境下的安全帽佩戴检测算法总结归纳,对比分析这些方法的优点和局限性。分别从数据集的建立和用途、安全帽佩戴检测主要检测算法归纳、当前安全帽佩戴检测领域的难点这三个方面进行分析。对安全帽佩戴检测领域未来的研究方向进行展望,并提出该领域今后研究重点。     

使用场景增强的安全帽佩戴检测方法研究

为了解决现有安全帽佩戴数据集样本数量有限导致模型检测精度较低的问题,提出一种基于场景增强的样本扩充算法。该算法将训练集中随机抽取的图像中的检测目标随机缩放后,粘贴到另一随机场景图像上的任意位置,基于现有场景构建出拥有新的检测目标的增强场景,通过场景增强扩充安全帽佩戴训练数据集,增加训练数据集的多样性。为了验证该算法在安全帽佩戴检测中的有效性,使用场景增强算法扩充HelmetWear数据集,并用其训练基于YOLO v4的安全帽佩戴检测模型,通过检测精度评估场景增强算法。在HelmetWear数据集上检测精度达到93.81%,检测精度提升了6.39个百分点。实验结果表明该算法能有效提升安全帽佩戴检测的精度,特别是在样本最为欠缺的小目标上表现更为显著;场景增强算法对解决其他领域目标检测训练数据不足的问题有重要的借鉴意义。     

基于深度学习的安全帽监管系统

在工程现场因不佩戴安全帽导致的悲剧时有发生,为了协助工程现场管理人员保障工人的人身安全,本文设计实现了一种基于深度学习的安全帽智能监管系统.该系统采用集速度和精度为一体的YOLOv4目标检测模型,在数据集上使用K-means算法聚类分析生成新的先验框,并使用新的先验框进行训练,将安全帽的检测精度提高至92％;将检测模型YOLOv4与跟踪模型DeepSORT相结合,有效解决重复警告和无法对违规数据进行统计的问题;最终制作成跨平台移动APP,方便管理人员使用移动端随时随地监管安全帽佩戴情况.本系统是一套集安全帽检测、检测视频实时直播、智能警告、违规图片抓取并展示,违规数据可视化等功能为一体的安全帽智能监管系统,它的使用能够大大提高工程现场的生产安全系数和监管效率.     

改进YOLOv4的安全帽佩戴检测方法

为减少一线工人由于未佩戴安全帽而造成的意外安全事故,提出一种改进YOLOv4网络和视频监控相结合检测佩戴安全帽的方法。采用聚类算法获取适用于安全帽数据集的先验框,通过对YOLO v4网络增加注意力机制模块聚焦安全帽特征,选用新的边界框回归损失函数CIoU提高检测精度,使用MAL(Multiple Anchor Learning)学习策略减少漏检概率。实验结果表明,改进后的方法在测试集上的mAP达到了96.32%,识别速率为每秒42帧,与YOLOv3算法相比提升了8.73百分点。该方法在安全帽佩戴检测中既满足视频监控的检测实时性的要求,还能较准确地检测一线工人是否佩戴安全帽。     

基于改进YOLOv5的安全帽佩戴检测算法

针对现有安全帽佩戴检测干扰性强、检测精度低等问题,提出一种基于改进YOLOv5的安全帽检测新算法。首先,针对安全帽尺寸不一的问题,使用K-Means++算法重新设计先验框尺寸并将其匹配到相应的特征层;其次,在特征提取网络中引入多光谱通道注意力模块,使网络能够自主学习每个通道的权重,增强特征间的信息传播,从而加强网络对前景和背景的辨别能力;最后,在训练迭代过程中随机输入不同尺寸的图像,以此增强算法的泛化能力。实验结果表明,在自制安全帽佩戴检测数据集上,所提算法的均值平均精度（mAP）达到96.0%,而对佩戴安全帽的工人的平均精度（AP）达到96.7%,对未佩戴安全帽的工人的AP达到95.2%,相较于YOLOv5算法,该算法对佩戴安全帽的平均检测准确率提升了3.4个百分点,满足施工场景下安全帽佩戴检测的准确率要求。     

针对轻量化网络的安全帽检测方法

变电站内电气设备数量众多,在工人进行现场作业时需要对工人佩戴安全帽进行监测。由于机器学习的安全帽佩戴检测方法常常出现漏检和误检的情况,为提高对安全帽佩戴识别的准确率,同时加快识别速度,提出了一种基于YOLOv5s的轻量化卷积神经网络模型。通过引入RepVGG模块对网络主干进行轻量化,在网络后处理阶段通过Soft-NMS降低遮挡目标漏检率,以Mixup数据增强来扩充数据集,建立样本之间的线性关系,提升训练模型泛化性能,最后进行消融实验。实验结果表明,改进的模型的均值平均精度(mAP)达到80.4%,推理速度达到了83.3 f/s,为变电站安全帽佩戴检测提供了有效参考。     

改进YOLOv3的安全帽佩戴检测方法

在生产和作业场地中，工人由于不佩戴安全帽而引发的安全事故时有发生。为了降低由于未佩戴安全帽而引发的安全事故发生率，提出了一种基于改进YOLO v3算法的安全帽佩戴检测方法。通过采用图像金字塔结构获取不同尺度的特征图，用于位置和类别预测；使用施工现场出入口监控视频作为数据集进行目标框维度聚类，确定目标框参数；在训练迭代过程中改变输入图像的尺寸，增加模型对尺度的适应性。理论分析和实验结果表明，在安全帽佩戴检测任务中，mAP（Mean Average Precision）达到了92.13%，检测速率提高到62?f/s，其检测准确率与检测速率相较于YOLO v3均略有提高，所提算法不仅满足安全帽佩戴检测中检测任务的实时性，同时具有较高的检测准确率。     

基于跨尺度特征融合的泵站安全帽检测方法

为应对泵站场景下设备和人员之间目标被遮挡及远距离小目标对泵站重点区域安全帽佩戴自动监管带来的挑战,提出了一种融合注意力机制和跨尺度特征融合的安全帽佩戴检测算法,以克服在远距离、有遮挡场景下安全帽检测准确度低的问题。通过采集泵站监控视频数据构建泵站场景安全帽数据集,在特征提取网络中加入注意力机制模块,使得模型更关注于小目标的通道信息;同时增加检测层使得特征融合时能结合多级特征,并使用柔和非极大值抑制(Soft Non-Manimum Suppression, Soft-NMS)和完全交并比(Complete Intersection over Union, CIoU)算法进行改进以减少遮挡目标漏检情况。在自建数据集进行试验,结果表明改进后的算法平均准确率达到93.5%,与其他目标检测算法相比精度均有所提升,证明该方法在泵站重点区域场景安全帽检测任务中具有良好的性能。     

基于YOLOv4的安全帽佩戴检测及工种身份识别

在施工现场中, 安全帽能够减轻对头部的伤害, 且不同颜色的安全帽代表不同的身份, 基于当前施工现场通过视频监控来对工人安全帽的佩戴以及工种身份识别存在一定的耗时性, 不完全性, 监督效率低等问题, 本文提出了一种基于YOLOv4改进的安全帽佩戴检测以及身份识别的方法, 在原始的YOLOv4的基础之上, 使用K-means算法对先验框的大小重新进行聚类分析处理, 增加多尺度预测输出, 实现DIoU NMS进行非极大值抑制, 从而使工人安全帽佩戴及身份识别达到高效性, 全面性. 结果表明, 佩戴红、蓝、黄、白安全帽和未佩戴安全帽工人平均检测准确率达到92.1%, 从而保证能够实现对施工现场工人安全帽的佩戴达到一种实时监控.     

基于YOLO的安全帽检测方法

安全帽作为作业工人最基本的个体防护装备,对作业人员的生命安全具有重要意义.但是部分作业人员安全意识缺乏,不佩戴安全帽行为时常发生.本文聚焦于复杂场景下对工作人员是否佩戴安全帽的实时检测.YOLO （You Only Look Once）是当前最为先进的实时目标检测算法,在检测精度和速度上都取得了良好的效果,将YOLO应用于安全帽检测.针对未佩戴安全帽单类检测问题,修改分类器,将输出修改为18维度的张量.基于YOLOv3在ImageNet上的预训练模型,对实际场景下采集到的2010张样本进行标注并训练,根据损失函数和IOU曲线对模型进行优化调参,最终得到最优的安全帽检测模型.实验结果表明,在2000张图片测试集上取得了98.7%的准确率,在无GPU环境下平均检测速度达到了35 fps,满足实时性的检测要求,验证了基于YOLOv3安全帽检测方法的有效性.     

融合环境特征与改进YOLOv4的安全帽佩戴检测

目的 在施工现场，安全帽是最为常见和实用的个人防护用具，能够有效防止和减轻意外带来的头部伤害。但在施工现场的安全帽佩戴检测任务中，经常出现难以检测到小目标，或因为复杂多变的环境因素导致检测准确率降低等情况。针对这些问题，提出一种融合环境特征与改进YOLOv4（you only look once version 4）的安全帽佩戴检测方法。方法 为补充卷积池化等过程中丢失的特征，在保证YOLOv4得到的3种不同大小的输出特征图与原图经过特征提取得到的特征图感受野一致的情况下，将两者相加，融合高低层特征，捕捉更多细节信息；对融合后的特征图采用3×3卷积操作，以减小特征图融合后的混叠效应，保证特征稳定性；为适应施工现场的各种环境，利用多种数据增强方式进行环境模拟，并采用对抗训练方法增强模型的泛化能力和鲁棒性。结果 提出的改进YOLOv4方法在开源安全帽佩戴检测数据集（safety helmet wearing dataset，SHWD）上进行测试，平均精度均值（mean average precision，mAP）达到91.55%，较当前流行的几种目标检测算法性能有所提升，其中相比于YOLOv4，mAP提高了5.2%。此外，改进YOLOv4方法在融合环境特征进行数据增强后，mAP提高了4.27%，在各种真实环境条件下进行测试时都有较稳定的表现。结论 提出的融合环境特征与改进YOLOv4的安全帽佩戴检测方法，以改进模型和数据增强的方式提升模型准确率、泛化能力和鲁棒性，为安全帽佩戴检测提供了有效保障。     

改进YOLOv5s算法的安全帽佩戴检测

佩戴安全帽是施工过程中人员安全的重要保障之一,但现有的人工检测不仅耗时耗力而且无法做到实时监测,针对这一现象,提出了一种基于深度学习的安全帽佩戴检测算法。该算法以YOLOv5s网络为基础。在网络的主干网中引入CoordAtt坐标注意力机制模块,考虑全局信息,使得网络分配给安全帽更多的注意力,以此提升对小目标的检测能力;针对原主干网对特征融合不充分的问题,将主干网中的残差块替换成Res2NetBlock结构中的残差块,以此提升YOLOv5s在细粒度上的融合能力。实验结果表明：在自制的安全帽数据集中验证可知,与原有的YOLOv5算法相比,平均精度提升了2.3个百分点,速度提升了18 FPS,与YOLOv3算法相比,平均精度提升了13.8个百分点,速度提升了95 FPS,实现了更准确的轻量高效实时的安全帽佩戴检测。     

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...     

融合SPP和改进FPN的YOLOv3交通标志检测

针对交通标志目标检测尺寸较小、分辨率低、特征不明显问题,提出一种改进的YOLOv3网络模型。在利用颜色增强方法对交通标志进行数据增强后,改进原网络中的FPN结构,保留原网络中52×52的大尺度预测,然后利用YOLOv3网络中第二次下采样输出的特征图建立108×108的更大尺度预测。为了解决图像尺寸和失真的问题,在检测层前使用固定分块大小为5、9、13的池化操作,再将输出的特征与原来的特征图进行融合,从而实现对不同尺寸的输入得到相同大小的输出。最后,利用K-means聚类算法对TT100K交通标志数据集进行聚类分析,重新定义网络的初始候选框,使用YOLOv3网络模型和改进的YOLOv3网络模型以及其他小目标检测算法在TT100K数据集上进行对比实验。实验结果表明,改进后的YOLOv3网络模型能更有效的检测交通标志,其检测的平均精确度在三个尺度下相对原YOLOv3网络模型分别提升8.3%、6.1%、4.3%,在FPS变化不大的情况下,召回率和准确率都有明显提升,同时,改进后的YOLOv3算法相对其他小目标检测算法具有更好的检测精度和实时性。     

基于智能视频图像分析的安全帽识别

为解决石油行业工作现场人员不佩戴安全帽的情况,避免因违规操作或违反规定,造成不必要的伤亡,提出一套基于施工现场安防监控系统的智能安全帽检测系统。设计一套综合利用安全帽的颜色、轮廓,以及多层神经网络分类建立的统计模型,对是否佩戴安全帽进行检测。结合实例,验证了算法的有效性和系统的可行性。实例结果表明,该系统能很好检测出现场没佩戴安全帽的人员,一定程度上杜绝了安全隐患,减少了事故的发生。     

基于YOLOv5改进的铁路工人安全帽检测算法研究

目前铁路上普遍采用人工监督方式来检测工人是否佩戴安全帽,但监督范围过大,在实践中不能及时跟踪和管理所有工作人员。因此针对该问题,采用深度学习目标检测的方法,通过改进YOLOv5s目标检测算法来实现铁路工人是否佩戴安全帽和穿戴背心。具体来说,以YOLOv5s算法为基础,采用GhostNet模块替换原始网络中的卷积Conv,提高模型的实时检测速度;采用更高效简单的多尺度特征融合BiFPN,使特征融合方式更加简单高效,以提高检测速度和降低模型复杂度;把原始的CIOU损失函数替换为SIOU损失函数,以提高模型精度。研究结果表明,改进的YOLOv5s-GBS算法的准确率和识别效率可达到95.7%和每秒45帧,并且模型大小减少了一半,准确率提高了4.5%。     

基于MobileNet-SSD的安全帽佩戴检测算法

针对真实场景下安全帽佩戴检测面临的背景复杂、干扰性强、待检测目标较小等问题,在SSD算法的基础上,提出改进的MobileNet-SSD算法。通过引入轻量型网络MobileNet并构建MobileNet-SSD算法提高检测速度,采用迁移学习策略克服模型训练困难问题。从施工相关视频中获取真实环境下的安全帽样本构建样本集,以解决当前安全帽数据集规模较小、网络难以充分拟合特征的问题。实验结果表明,MobileNet-SSD算法在损失很小精度的情况下,相较于SSD算法,检测速度提高了10.2倍。