改进FCOS的复杂场景口罩佩戴检测算法

针对在复杂场景口罩佩戴检测中存在的多尺度、多角度和遮挡等问题，提出一种基于改进FCOS的复杂场景口罩佩戴检测算法。在算法的骨干网络中引入Res2Net的分组残差连接结构，提高网络对不同尺度口罩的特征提取能力，并在其中集成可变形卷积，拓展其对未知形状物体的建模能力；设计一种集成注意力机制的特征金字塔，为不同的特征通道赋予不同的权重，抑制无用的特征信息；根据目标口罩的相关统计特征自动地划分正负样本，提高不同尺度口罩的样本质量，并引入Generalized Focal Loss联合训练样本的分类分数和定位质量分数，提升算法性能。实验结果表明，在复杂场景下的口罩佩戴检测中，该改进算法的mAP相比于原始FCOS提高6.7个百分点，同时与一些主流的目标检测算法相比，该改进算法也具有更好的效果和鲁棒性。     

复杂背景下SAR近岸舰船检测

目的 船舶在合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）图像中的检测是研究热点,但目前适合近岸舰船检测的方法并不多。在SAR图像中,近岸舰船受到岸上建筑物的干扰严重,尤其是对于排列紧密的近岸船舶来说,其对比度相似,很难区分船舶与背景。为解决近岸舰船检测困难问题,提出了一种基于加权双向注意金字塔网络的近岸舰船检测方法。方法 本文在FCOS （fully convolutional one-stage）网络的基础上提出了一种新的双向特征金字塔网络。将卷积注意力机制模块（convolutional block attention module,CBAM）与金字塔网络的每个特征图进行连接,提取丰富的语义信息特征;借鉴PANet （path aggregation network）的思想,添加自下而上的金字塔模块,突出不同尺度船舶的显著特征。最后提出了一种加权特征融合方式,使特征图提取的特征信息的着重点不同,提高舰船检测精度。结果 本文在公开的SAR图像舰船数据集SSDD （SAR ship detection dataset）上进行实验。实验结果表明,相比原FCOS方法,本文方法的检测精度提高了9.5%;与对比方法相比,本文方法在同等条件下的检测精度达到90.2%。在速度方面,本文方法比SSD提高0.6 s,比Faster R-CNN （region convolutional neural network）提高1.67 s,明显优于对比方法。结论 本文通过改进特征网络和特征融合方式,提高了算法对SAR图像舰船目标检测中背景复杂、排列紧密的近岸舰船目标的定位效果,有效增强了对舰船目标定位的准确性。     

全卷积目标检测的改进算法

基于无锚点的单阶段全卷积目标检测算法（FCOS）无需生成大量的锚点避免了样本不平衡问题,但FCOS可能更适应于某一特定场景。为了增强特征融合,并提高目标检测的准确性,提出了全卷积目标检测算法FCOS的改进算法ConFCOS。该算法设计了一个增强的特征金字塔网络,引入带有全局上下文信息的注意力模块和空洞卷积模块,以减少特征融合过程中的信息衰减。另外,构建了一个级联检测头来检测对象,对检测的边界框进行细化来提高分类和回归的置信度。此外,针对提出的ConFCOS的损失函数进行了优化以提高目标检测的准确率。在COCO数据集上进行的实验表明,ConFCOS的准确度比FCOS提高了1.6个百分点。     

复杂场景下的行人跌倒检测算法

随着人口老龄化程度的不断深化,跌倒检测成为医疗与健康领域的一个关键问题。针对复杂场景下跌倒检测算法准确率偏低的问题,提出一种改进的跌倒检测模型——PDD-FCOS(PVT DRFPN DIoU-Fully Convolutional One-Stage object detection)。在基准FCOS算法的骨干网络中引入金字塔视觉转换器（PVT）,以不增加计算量为前提提取更丰富的语义信息;在特征信息融合阶段插入双重细化特征金字塔网络（DRFPN）,更加准确地学习特征图之间采样点的位置和其他信息,并通过上下文信息捕获特征通道之间更准确的语义关系,从而提升检测性能;训练阶段采用距离交并比（DIoU）损失进行边界框回归,通过优化预测框与目标框中心点的距离,使回归框收敛得更快更准确,从而有效提高跌倒检测算法的准确率。实验结果表明,所提模型在开源数据集Fall detection Database上平均精确度均值（mAP）达到82.2%,与基准FCOS算法相比,所提算法的mAP提升了6.4个百分点,且相较于其他主流目标检测算法有精度上的提升以及更好的泛化能力。     

基于卷积神经网络的桥梁裂缝识别和测量方法

为了提高桥梁裂缝检测水平,解决目前手工检测费时费力和传统图像处理方法需要人工设定参数的问题,提出一种基于改进GoogLeNet的桥梁裂缝检测算法。首先,构建了一个较大规模的桥梁裂缝数据集RLH（Retinex-Laplace-Histogram equalization）用于模型的训练和测试。其次,基于原始的GoogLeNet模型,采用归一化的卷积核改进了inception模块,采用三种改进方案修改网络开头,去掉第七个及以后的inception层,建立桥梁裂缝特征图像分类系统。最后,利用滑动窗口精准定位裂缝并结合骨架提取算法计算裂缝的长度和宽度。实验结果表明,改进的GoogLeNet网络与原始GoogLeNet网络相比,识别准确率提升了3.13%,训练时间减少为原来的64.6%。另外,骨架提取算法能够考虑裂缝的走势,计算宽度更加准确,且最大宽度和平均宽度都能计算。综上所述,所提分类和测量方法具有准确度高、速度快、定位准确、测量准确等特点。     

改进FCOS的二阶段SAR舰船检测算法

近年来无锚框的目标检测算法逐渐被应用于SAR舰船检测,其中FCOS算法摆脱了对锚框参数设置的依赖,对多尺度、多形态舰船检测的鲁棒性更好,但仍存在两个问题：第一、该算法直接进行逐像素点回归,因搜索空间过大、目标回归困难导致检测不够准确;第二、其中特征金字塔对低层特征利用仍有不足导致小目标大量漏检。针对上述问题基于FCOS进行改进,通过增加特征增强网络构建了二阶段无锚框检测算法。该网络作为第一阶段对检测过程进行精细化引导,同时增强了舰船特征表达能力。通过引入更多特征并增加跳跃连接改进特征金字塔,提高了低层特征利用率。在数据集SSDD和SAR-Ship-Dataset上的实验结果表明,平均准确率（mAP）相比FCOS分别提高9.5和3.4个百分点,相比其他主流舰船检测算法分别提高3.6和1.0个百分点,充分验证了所提算法的有效性。     

基于改进YOLOv5的船舶多尺度SAR图像检测算法

针对复杂场景下合成孔径雷达（Synthetic aperture radar, SAR）图像船舶目标像素尺度差异大和船舶密集排列造成目标漏检的问题,提出一种基于改进YOLOv5的船舶多尺度SAR图像检测算法。对于YOLOv5的颈部网络,采用双向特征金字塔结构（Bi-directional feature pyramid network, BiFPN）提升网络多尺度特征融合能力,并在其自下而上的特征融合支路中,基于深度可分离卷积（Depthwise separable convolution, DSC）和通道MLP构建EC-MLP(Enhanced channel-MLP)模块,从而丰富语义信息,提供更充分的船舶目标上下文特征;引入全局注意力机制（Global attention mechanism, GAM）,使网络对输入特征进行针对性提取并运算,减少网络的信息丢失;此外,使用SIoU损失函数进一步提高网络的训练收敛速度和检测精度。在SSDD和HRSID数据集上与其他8种方法（Faster R-CNN、Libra R-CNN、FCOS、YOLOv5s、PP-YOLOv2、YOLOX-s...     

改进的Libra区域卷积神经网络的脑动脉狭窄影像学检测算法

针对断层面上血管的多形性和检测过程中出现的采样不均衡的问题,提出一种改进的Libra区域卷积神经网络（R-CNN）的脑动脉狭窄影像学检测算法,用于检测计算机断层扫描血管造影（CTA）图像的颈内动脉和椎动脉狭窄。首先,在目标检测网络Libra R-CNN中以ResNet50为骨干网络,并分别在骨干网络的3、4、5阶段引入可变卷积网络（DCN）,通过学习偏移量提取血管在不同断层面的形态特征;然后,将从骨干网络中提取的特征图输入至引入非局部神经网络（Non-local NN）的平衡特征金字塔（BFP）中进行更深度的特征融合;最后,将融合后的特征图输入至级联检测器,并通过提高交并比（IoU）阈值优化最终检测结果。实验结果表明,改进的Libra R-CNN检测算法相比Libra R-CNN算法,在脑动脉CTA数据集中平均准确率（AP）、AP₅₀、AP₇₅和AP_S分别提升了4.3、1.3、6.9和4.0个百分点;在公开的结肠息肉CT数据集中,AP、AP₅₀、AP₇₅和AP_S分别提升了6.6、3.6、13.0和6.4个百分点。通过在Libra R-CNN的骨干网络中加入DCN、Non-local NN和级联检测器,进一步融合特征从而学习脑动脉血管结构的语义信息,使得狭窄区域检测结果更精确,且改进算法在不同的检测任务中具有泛化能力。     

基于改进FCOS网络的光学遥感影像目标检测算法

针对当前遥感影像背景复杂、目标尺度小等情况导致的检测精度偏低的问题,基于FCOS网络提出了一种结合位置注意力和感受野增强的遥感影像目标检测算法PARF-FCOS;该算法构造了一种位置注意力模块,并利用该模块对特征提取网络进行改进,增强网络对目标信息的提取能力;在特征融合阶段使用感受野模块（RFB, receptive field block）增强浅层特征图,利用目标上下文信息进行辅助判断,提升网络对小尺度目标的检测能力;在训练过程中,引入距离交并比损失（DIoU loss,distance intersection over union loss）进行边界框回归,通过优化目标框与预测框中心点之间的距离,使回归过程更加平稳和准确;在公开数据集DIOR上评估了PARF-FCOS目标检测算法,实验结果表明,相较于原始FCOS,算法的平均精确度均值提高了4.3%,达到70.4%,检测速度达到23.2FPS。     

基于改进U-Net网络的隧道裂缝分割算法研究

针对复杂背景下隧道的细小裂缝图像特征难以提取以及裂缝像素类别不平衡等问题,提出了一种改进U-Net网络的隧道裂缝分割算法。将U-Net模型的编码器和解码器与残差模块相结合,使得网络参数共享,并避免出现深层网络梯度消失的问题;在此结构基础上引入挤压和激励（Squeeze and Excitation,SE）模块来提升重要特征,抑制无用特征,加强对裂缝边缘和形状等特征的权重分配;采用组合损失函数来处理裂缝像素正负样本不平衡的问题,进一步获得更加精细的分割结果。在公共隧道裂缝数据集和自制数据集上设计对比实验来验证改进模型的有效性。结果表明：该算法对裂缝的分割精度均优于其他方法,F1-Score分别达到了76.36%和75.46%,并且运行速度也有明显的提升,可以很好地满足实际工程的应用需求。     

改进FCOS网络的海洋鱼类目标检测

鱼类的探索与保护是保持海洋生态环境平衡的重要一环,然而水下环境复杂,受光照、水质以及遮挡物的影响,造成水下捕捉鱼类图像成像模糊识别困难,制约水下鱼类目标的检测速度以及检测精度.针对以上问题,提出了一种基于改进FCOS的海洋鱼类识别模型.首先,该模型以一阶段算法FCOS为基本架构,使用轻量级的Mobile Netv2作为骨干网络,既保证检测准确度,还可以提高检测;其次,引入自适应空间特征融合(adaptively spatial feature fusion, ASFF)模块,避免尺度特征的不一致性,提高检测精度;最后,将center-ness分支引入到回归分支中,引入联合交并比损失(GIoU loss, generalized intersection over union)提高检测的性能.实验数据集使用公开数据集Fish4Knowledge (F4K)中的图片以及视频帧截取图片,选取训练性能最优模型进行评估.结果表明,提出的新模型在以上数据集的平均检测精度分别为99.79%、99.88%,相较于原模型以及其他检测模型本文提出模型的检测精度与识别速度更高,可为海洋鱼类识别提供参考依据.     

基于改进FCOS的拥挤行人检测算法

针对大规模拥挤场景视频中行人目标小、行人遮挡和行人交叠而导致的检测困难等问题,本文将逐像素预测目标检测框架—全卷积单阶段目标检测FCOS(fully convolutional one-stage object detection)应用于行人检测,提出一种改进的主干网络用于提取行人特征,通过增加尺度回归实现目标行人的多...     

基于YOLOv3与注意力机制的桥梁表面裂痕检测算法

为了实现桥梁表面裂痕的快速准确检测和及时修复,在目标检测网络YOLOv3的基础上,结合深度可分离卷积与注意力机制,提出实时检测桥梁表面裂痕的轻量级目标检测网络.使用深度可分离卷积操作替换YOLOv3的标准卷积操作,达到降低网络参数量的目的.同时为了解决深度可分离卷积操作带来的网络精度下降的问题,引入MobileNet v2的反转残差块.卷积块注意力模块同时关注图像的通道注意力和空间注意力,较好地进行特征的自适应学习.实验表明,文中算法可实现对桥梁表面裂痕的实时检测.相比YOLOv3,具有更高的检测精度和检测速度.     

改进SSD算法的道路小目标检测研究

在道路场景中,因小目标分辨率低且特征不明显,传统的目标检测算法难以确认其所属类别和位置信息,导致检测精度低、检测速度慢、漏检率高。提出一种改进SSD的道路小目标检测算法RFG_SSD。在SSD网络结构的主干部分和检测部分之间,通过引入改进的特征金字塔网络结构,融合浅层和深层感受野的特征信息,以获得小目标语义信息丰富的特征图。将深层特征提取网络ResNet 50作为改进网络的主干特征提取网络,提高整体网络的检测精度。为加快网络运算速度,基于检测层结构,利用全局平均池化层代替全连接层,减少网络参数量。实验结果表明,与SSD、VGG16+SFPN等算法相比,该算法能够有效提高小目标检测性能,且加快检测速度,其在BDD100K数据集上的平均精度和检测速度分别为98.05%和85.56 frame/s,小目标检测个数相较于SSD算法提高3倍多。     

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。     

面向小目标检测的并行高分辨率网络设计

当前目标检测算法对小目标检测存在特征信息易丢失的问题,利用网络处理高分辨率特征图数据可以缓解,但存在语义信息不足和计算负担大的缺点。为弥补这些缺点,提出一种有效处理高分辨率特征图、多深度子网并行连接的特征提取网络。构建输入图像金字塔,搭建多深度分支子网并行连接的结构,使用浅层网络处理图像金字塔中高分辨率特征图,深层网络处理低分辨率特征图,多分支同时运行并在中间位置进行两次特征融合,充分结合高分辨率特征信息和低分辨率语义信息;使用融合因子构建对小目标针对性强的多尺度特征融合结构,增强对小目标检测能力;使用注意力机制进一步提高特征提取能力。在公开数据集AI-TOD上进行实验表明,所设计的特征提取网络相较于其他常用特征提取网络对小目标的检测能力更强,在two-stage经典模型Faster-RCNN、one-stage经典模型SSD、YOLOv3以及anchor-free经典模型CenterNet上替换上原主干网络,检测平均精度mAP与原来相比分别提升了2.7、3.4、3.3、1.7个百分点,证明了所提网络结构的适用性和有效性。