改进YOLOv7的航拍图像目标检测

航拍图像目标检测对于高效解译航拍图像,并用于地图绘制、资源普查、城乡规划等领域有着重大现实意义。针对无人机航拍图像中的物体尺度变化大、易受到背景干扰和微小目标容易错检漏检的问题,提出一种基于YOLOv7进行改进的航拍图像目标检测算法（AirYOLOv7）。AirYOLOv7通过在原网络的特征提取阶段结合三维注意力机制,在特征融合阶段结合通道注意力机制,以帮助模型更好地聚焦于图像中的关键信息。考虑到航拍图像中存在许多微小物体,算法额外增加了一个用于检测微小物体的预测头,并在每个预测头前引入C3STB,以增强算法对不同尺度目标的检测能力。针对IoU损失对微小物体的位置偏差非常敏感,通过在原边框回归损失中引入Wasserstein距离来衡量微小物体之间的差异,以提高算法对微小物体的检测能力。实验结果表明,AirYOLOv7在DOTA和VisDrone这两个公开的光学航拍数据集上的mAP分别达到78.65%和51.79%,相较于原始的YOLOv7分别提高了1.92个百分点和2.28个百分点,证明了改进方法在光学航拍图像上的有效性。     

改进YOLOv7的木材表面缺陷检测算法

优质木材深受人们喜爱,但木材存在多种缺陷导致优质木材产量少,木材利用率低。运用深度学习的目标检测算法可以实现木材表面缺陷的快速稳定检测,以此提高木材的优质化和利用率。针对目前木材表面缺陷目标小、密集和复杂等特点导致检测精度较差的问题,提出了一种基于改进YOLOv7的木材表面缺陷检测模型YOLOv7-ESS。针对木材的裂缝缺陷存在极端长宽比例而影响检测效果的问题,嵌入注意力模块ECBAM,通过加强对极端长宽比例缺陷的注意力,提高模型的特征提取能力。针对在提取特征时木材表面小缺陷特征信息丢失严重的问题,引入浅层加权特征融合网络SFPN,以深层特征图作为输出,同时有效利用浅层特征信息,提高小缺陷的识别准确率。引入SIoU损失函数,提升模型收敛速度及模型精度。结果表明,YOLOv7-ESS模型平均检测精度为94.7%,较YOLOv7检测精度提高了11.2个百分点,满足木材生产加工时的缺陷检测要求。     

基于改进YOLOv7的安全帽佩戴检测算法

佩戴安全帽对确保高危作业人员的生命安全至关重要。然而,由于施工现场活动范围广泛,从摄像头收集的安全帽图像具有相对较小、检测难度大的特点,容易出现漏检或错检的问题。因此,提出了一种基于改进YOLOv7的安全帽检测算法。使用Kmeans++算法聚类得到更优的先验边界框,在原YOLOv7中添加一个小目标检测层,同时加入卷积注意力机制模块（Convolutional Block Attention Module,CBAM）,使网络更加关注输入图像的有效信息。为优化损失函数,使用Focal-EIoU替换了原YOLOv7网络模型中的完整的交并比（Complete Intersectionover Union,CIoU）,从而减少损失函数自由度,提高模型性能。实验采用了百度飞桨公开的安全帽数据集进行训练。结果表明,改进算法的准确率达到92.2%,召回率达到91.6%,全类别平均正确率（mean Average Precision,mAP）提升1.4个百分点。提出的改进算法有效降低了漏检率及错检率,在安全帽佩戴检测中表现出良好的性能。     

基于YOLOv7的交通目标检测算法研究

针对交通场景中由光照、遮挡、目标小以及背景复杂等因素导致目标检测精度低,易出现漏检和误检问题的情况,提出了一种基于YOLOv7的交通目标检测算法;该算法在主干网络中融入多头注意力机制,以增强网络特征学习能力,从而更好地捕获数据和特征内部的相关性;在YOLOv7颈部网络引入协调注意力模块(CA),将位置信息嵌入到注意力机制中,忽略无关信息的干扰,以增强网络的特征提取能力;增加一个多尺度检测网络,以增强模型对不同尺度目标的检测能力;将CIoU损失函数更改为SIoU函数,以减少模型收敛不稳定问题,提高模型的鲁棒性;实验结果表明,改进的算法在BDD100K公开数据集上的检测精度和速度分别达到了59.8% mAP和96.2 FPS,相比原算法检测精度提高了2.5%;这表明改进的算法在满足实时性要求的同时,具备良好的检测精度,适用于复杂情况下的交通目标检测任务。     

改进YOLOv7的小目标检测算法研究

随着深度学习在国内目标检测的不断应用，常规的大、中目标检测已经取得惊人的进步，但由于卷积网络本身的局限性，针对小目标检测依然会出现漏检、误检的问题，以数据集Visdrone2019和数据集FloW-Img为例，对YOLOv7模型进行研究，在网络结构上对骨干网的ELAN模块进行改进，将Focal NeXt block加入到ELAN模块的长短梯度路径中融合来强化输出小目标的特征质量和提高输出特征包含的上下文信息含量，在头部网络引入RepLKDeXt模块，该模块不仅可以取代SPPCSPC模块来简化模型整体结构还可以利用多通道、大卷积核和Cat操作来优化ELAN-H结构，最后引入SIOU损失函数取代CIOU函数以此提高该模型的鲁棒性。结果表明改进后的YOLOv7模型参数量减少计算复杂性降低并在小目标密度高的Visdrone 2019数据集上的检测性能近似不变，在小目标稀疏的FloW-Img数据集上涨幅9.05个百分点，进一步简化了模型并增加了模型的适用范围。     

基于改进YOLOv7的小目标检测

目前的目标检测技术已趋于成熟,但小目标检测仍是研究的难点。针对目标检测过程中小目标检测更容易出现漏检等问题,提出一种改进的YOLOv7目标检测模型。结合特征分离合并思想,对YOLOv7网络模型中的MPConv模块进行改进,以减少网络特征处理过程造成的特征损失,并通过实验确定放置改进MPConv模块的最佳位置。由于小目标检测过程中容易出现漏检的现象,利用ACmix注意力模块提高网络对小尺度目标的敏感度,降低噪声所带来的影响。在此基础上,使用SIoU替换原YOLOv7网络模型中的CIoU来优化损失函数,减少损失函数自由度,提高网络鲁棒性。在Okahublot公开的FloW-Img子数据集上进行实验,结果表明,对于数据集中的密集、小目标和超小目标三种情况的图片,改进后的YOLOv7网络模型相比原网络,漏检情况得到明显改善,且mAP达到71.1%,相比基线YOLOv7网络模型提升了4个百分点,检测效果优于原网络模型与传统经典目标检测网络模型。     

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.     

改进YOLOv5s的无人机视角下小目标检测算法

针对无人机飞行时与目标距离较远,被拍摄的目标大小有明显的差异且存在被物体遮挡等问题,提出一种基于YOLOv5s的无人机视角下小目标检测改进算法BD-YOLO。在特征融合网络中采用双层路由注意力（bi-level routing attention,BRA）,其以动态稀疏的方式过滤特征图中最不相关的特征,保留部分重要区域特征,从而提高模型特征提取的能力;由于特征图经过多次下采样后会丢失大量位置信息和特征信息,因此采用一种结合注意力机制的动态目标检测头DyHead(dynamic head),该检测头通过尺度感知、空间感知和任务感知的三者统一,以实现更强的特征表达能力;使用Focal-EIoU损失函数,来解决YOLOv5s中CIoU Loss计算回归结果不准确的问题,从而提高模型对小型目标的检测精度。实验结果表明,在VisDrone2019-DET数据集上,BD-YOLO模型较YOLOv5s模型在平均精度（mAP@0.5）指标上提高了0.062,对比其他主流模型对于小目标的检测都有更好的效果。     

改进YOLOv3-SPP水下目标检测研究

针对水下目标检测任务中图像模糊、背景复杂以及目标小而导致误检和漏检问题,提出一种改进YOLOv3-SPP的水下目标检测算法。利用UWGAN网络对水下原始图像进行恢复,采用Mixup方法增强数据,减少错误标签记忆;以YOLOv3-SPP网络结构为基础,增加网络预测尺度,提高小目标检测性能;引入CIoU边框回归损失,提高定位精度;利用K-Means++聚类算法,筛选最佳Anchor box。将改进YOLOv3-SPP算法在处理后的URPC数据集上进行实验,平均检测精度由79.58%提升到88.71%,速度为28.9 FPS。结果表明,改进算法综合检测能力优于其他算法。     

改进YOLOv7-tiny的轻量级红外车辆目标检测算法

为了解决红外场景下车辆检测算法参数量与计算量大、识别精度低、小目标检测难度大的问题，提出了一种改进YOLOv7-tiny的轻量级红外车辆目标检测算法：KD-YOLO-DW。通过融合深度可分离卷积提出了ELAN-DW模块，极大地降低了网络参数量与计算量。通过在特征融合层引入GhostNet V2模块，提高了不同尺度特征的融合能力。采用动态非单调FM的WIoU损失函数，解决了红外数据集难易样本不平衡的问题，提高了轻量级算法对红外弱小目标的检测能力。联合残差思想提出跨尺度融合策略，提高了轻量级算法对不同尺度目标的检测效果，降低了小目标的漏检率。通过知识蒸馏对轻量化模型再次浓缩，进一步提高了模型对检测红外目标的准确性。实验结果表明，KD-YOLO-DW模型在参数量与计算量方面分别较YOLOv7-tiny模型下降了24.6%和16.7%，模型大小仅为9.2 MB,mAP分别提高了3.27和3.15个百分点，拥有更小的模型体积与更好的检测效果。     

改进YOLOv7的视频监控小目标检测

小目标检测作为目标检测中一项极具挑战性的项目, 广泛分布于日常生活中, 在视频监控场景中, 距离摄像头约20 m远处的行人人脸就可以被认为是小目标. 由于人脸可能相互遮挡并容易受到噪声和天气光照条件的影响, 现有的目标检测模型在这类小目标上的性能劣于中大型目标. 针对此类问题, 本文提出了改进后的YOLOv7模型, 添加了高分辨率检测头, 并基于GhostNetV2对骨干网络进行了改造; 同时基于BiFPN和SA注意力模块替换PANet结构, 增强多尺度特征融合能力; 结合Wasserstein距离改进了原来的CIoU损失函数, 降低了小目标对锚框位置偏移的敏感性. 本文在公开数据集VisDrone2019以及自制的视频监控数据集上进行了对比实验. 实验表明, 本文提出的改进方法mAP指标在VisDrone2019数据集上提高到了50.1%, 在自制视频监控数据集上高于现有方法1.6个百分点, 有效提高了小目标检测的能力, 并在GTX1080Ti上达到了较好的实时性.     

改进YOLOv5的白细胞检测算法

针对白细胞数据样本少、类间差别小及目标尺寸小导致的检测精度低、效果不佳等问题,提出一种基于改进YOLOv5的白细胞检测算法YOLOv5-CHE.在主干特征提取网络的卷积层中添加坐标注意力机制,以提升算法的特征提取能力;使用四尺度特征检测,重新获取锚点框,增加浅层检测尺度,来提高小目标的识别精度;改变边框回归损失函数,以...     

基于改进YOLOv7的X线图像旋转目标检测

针对X线图像违禁品目标检测中存在的识别定位困难以及忽略物品方向性的问题,提出了一种基于改进YOLOv7的X线图像旋转目标检测算法。首先,通过在原网络中融合高效注意力机制模块提高模型对深层重要特征的提取能力;然后,改进扩展的高效长程注意力机制的特征融合路径,在模块之间增加跳跃连接和1×1卷积架构,使网络提取更丰富的物品特征;最后,针对X线图像中违禁品放置方向任意的问题,使用密集编码标签表示法对角度进行离散化处理,提高违禁品定位的准确性。实验结果表明,改进的算法在HiXray,OPIXray和PIDray数据集上分别取得了91.2%,92.6%和66.4%的检测精度,较原YOLOv7模型分别提高了20.2%,10.6%和15.5%,在有效提高X线图像违禁品检测精度的基础上,为保障公共安全提供了很好的技术支持。     

基于YOLOv5改进的铝片表面缺陷检测

近年来,随着我国制造业的快速发展,铝材的需求量日益增长。然而,铝材在生产过程中会出现不同类型的缺陷,这些缺陷影响铝材的质量、美观度和使用寿命。为实现快速、准确地识别铝片表面缺陷,基于YOLOv5网络提出了一种改进的铝片表面缺陷检测方法。为了提高检测模型的特征提取和特征融合能力,引入注意力机制CBAM模块,协助模型关注和提取更有用的特征信息。在回归损失方面,采用Alpha-IoU函数来替代原来的CIOU损失函数,降低预测框的回归损失,提升定位精度。通过实验验证,该方法能够有效识别铝片表面的缺陷类型和位置,具有较高的实用价值。     

基于ECA的YOLOv5水下鱼类目标检测

针对水下图像模糊、颜色失真,水下场景环境复杂、目标特征提取能力有限等导致的水下鱼类目标检测精确度低的问题,提出一种基于YOLOv5的改进水下鱼类目标检测算法.首先,针对水下图像模糊、颜色失真的问题,引入水下暗通道优先(underwater dark channel prior, UDCP)算法对图像进行预处理,有助于在不同环境下正确识别目标;然后,针对水下场景复杂、目标特征提取能力有限问题,在YOLOv5网络中引入高效的相关性通道(efficient channel attention, ECA),增强对目标的特征提取能力;最后,对损失函数进行改进,提高目标检测框的准确度.通过实验证明改进后的YOLOv5在水下鱼类目标检测中精确度比原始的YOLOv5提高了2.95%,平均检测精度(mAP@0.5:0.95)提高了5.52%.     

基于改进YOLOv5的铝型材瑕疵检测算法

基于铝型材表面瑕疵类别多样,对实时检测快速精准的需求,提出一种基于改进YOLOv5的瑕疵检测算法。通过在原始骨干网络的基础上增加新检测层并使用K-means++算法改进锚框的生成方式,提升检测尺度,避免忽视低层语义信息。对铝型材瑕疵数据集离线增强,丰富样本容量;在Backbone网络结构中融入新的卷积结构和E-CBAM注意力机制,提高网络的特征提取能力的同时降低冗余计算,提升模型检测性能;采用EIoU Loss作为整个网络结构的损失函数来加快收敛效率,解决难易样本不平衡的问题。实验结果表明,在铝型材瑕疵数据集上将改进后YOLOv5检测模型与原始YOLOv5模型进行比较,平均精度mAP提升2.9百分点,召回率Recall提升3.9百分点,速度FPS达至45.8,将近年来的代表性算法YOLOv3、YOLOv4、SSD、Faster-rcnn与改进后的检测算法在铝型材瑕疵数据集上进行性能比较,通过综合对比检测精度、检测速度等重要参数证明改进后的YOLOv5检测算法更好地兼顾了检测效率和检测精度。所提方法满足了铝型材工厂生产现场瑕疵检测要求。     

一种改进YOLOv5s的多尺度目标检测算法

针对多尺度目标检测准确率偏低的问题,提出了一种基于YOLOv5s改进的多尺度目标检测算法。在YOLOv5s主干网络与Neck网络之间融合CBAM模块,增强模型对多尺度目标重要特征信息的提取能力;同时,在模型的Head部分增加多尺度目标检测结构,提高不同尺度目标检测精度;训练时采用CIoU替代GIoU损失函数,以提高模型收敛能力,实现高精度目标定位。数据集来源于实际场景中采集并增强的4万余张图像。实验结果表明,改进后的模型对行人、车辆和人脸的多尺度目标检测平均精度达92.1%,相比未改进YOLOv5s算法提升了3.4%。模型的收敛性好,对密集场景的目标,小尺度目标检测准确度更加突出。     

改进YOLOv7的城市小型无人机目标检测方法

针对“低小动”无人机的反制技术已成为低空空域安全防御的重要手段,然而实时检测与准确识别是实施有效反制的前提条件与关键基础。针对城市低空环境下,目标检测算法对不同背景下小尺度无人机目标检测精度低,容易出现漏检误检且易受外界因素干扰等问题,提出了一种基于改进YOLOv7的“低小动”无人机目标检测方法。首先采集大量不同环境、不同背景下的无人机样本构建数据集,并采用ViBe(visual background extractor)算法进行预处理;其次引入坐标注意力机制与SPDConv(space-to-depth convolution)模块改进和优化YOLOv7的网络结构;最后提出融合ViBe和改进YOLOv7的二级检测架构,将改进后的YOLOv7作为网络模型检测经ViBe处理后的图像。依据原图与处理图像的位置大小关系,将检测出的目标坐标映射回归至原图片,从而完成目标检测提取。实验结果表明,所提目标检测方法检测精度达96.5%,较原YOLOv7方法提高了15.8个百分点,显著提升了“低小动”目标的检测精度,能够满足低空无人机的实时精准检测的需求。     

基于改进YOLOv5的工业钢材瑕疵检测算法

针对工业钢材瑕疵检测过程中存在的对多类别瑕疵检测精度低、效率低的问题,提出一种基于改进YOLOv5的瑕疵检测算法。首先在主干网络添加协同注意力机制,嵌入目标位置信息从而提升特征提取能力;然后改变边框回归的损失函数为CIoU Loss,提升对检验框定位的准确度;最后利用Ghost模块轻量化特点提出C3Ghost结构替换路径聚合层中的C3结构,减少模型参数量。测试结果表明,改进后的算法mAP值提升了2.6%,模型参数量减少了13.3%。验证了改进算法对工业钢材的多类别瑕疵检测的有效性。     

改进YOLOv5s的手语识别算法研究

为解决健全人士与听障人士交互信息困难的问题,提出一种改进YOLOv5s网络模型的手语识别网络。应用K-means++算法提高先验锚框的尺寸匹配度,确定了最优先验锚框尺寸,实现先验锚框与实际物体的精确匹配;改进CBAM(convolution block attention module)注意力机制的通道域,解决其因降维而造成的通道信息缺失问题,并将改进后的CBAM加入到YOLOv5s的骨干网络中,使模型更加精准地定位和识别到关键的目标。将Cross Entropy Loss和Lovasz-Softmax Loss加权结合使用,使得网络在模型训练过程中更加稳定地收敛,在精准率上也得到了一定的提升。实验结果表明,与原本的YOLOv5s模型相比,改进后网络模型的平均精度均值（mean average precision,mAP）、精准率和召回率分别提升了3.44个百分点、3.17个百分点、1.89个百分点,有效地提高了手语识别网络的检测精确度。