改进YOLOv5的镜头固定槽表面缺陷检测

针对手机镜头固定槽表面缺陷过小导致自动化质检平台难以检测的问题，提出改进YOLOv5的镜头固定槽表面缺陷检测算法实现。在图片预处理阶段使用有效的数据增强策略来平衡不同类别样本的分布；在FPN中添加融合因子控制特征图融合时深层传递到浅层的信息，得到含有更多小目标信息的多尺度特征图；使用K-means算法得到更适合本数据集的先验框数量和大小。通过采集的镜头固定槽表面缺陷数据集评估本算法的性能，并和基线算法YOLOv5进行对比分析。实验结果表明，改进的算法对小目标缺陷拥有更好的检测效果，并且对各类缺陷均能实现准确分类定位，平均精度均值（mAP）达到92.70%，满足智能制造自动化生产的需求。     

基于改进 Faster RCNN 的铝材表面缺陷检测方法

针对传统检测算法对工业铝材表面缺陷识别率不高、对于小缺陷定位不准确等问题,提出改进的Faster RCNN深度学习网络对于铝材表面10种缺陷进行检测。首先,对数据进行增强后,在主干网络加入特征金字塔网络(FPN)结构以加强对小缺陷的特征提取能力,随后用感兴趣区域校准(ROI Align)算法来代替粗糙的感兴趣区域池化(ROI Pooling)算法,获得更准确的缺陷定位信息,最后加入K-means算法对缺陷数据进行聚类,得出更适应铝材缺陷的锚框。实验表明,改进后的网络对铝材表面缺陷检测的平均精度均值(mAP50)为91.20%,比原始的Faster RCNN网络提高了16%,并且对铝材小缺陷的检测能力也得到明显的提高。     

强化空间感知的多尺度芯片表面缺陷检测算法

在检测芯片表面缺陷时,多尺度和不规则形变的缺陷导致模型难以精准定位并正确聚类,为此,提出一种改进YOLOv5网络的芯片表面缺陷检测框架。利用基于边缘信息的数据增强策略,降低芯片走线的背景纹理,增强不规则边缘的输入特征;提出多尺度空间感知池化层MSSPP(multi-scale spatial perception pooling layer)强化网络对多尺度目标的空间定位能力和高维特征提取能力;引入ConvNext模块和RFB模块优化网络检测性能、丰富模型的感受野;最后,通过难分样本重检策略过滤错误目标、重检混淆目标,提高模型的识别精度。实验结果表明：相较于典型的目标检测算法,提出算法的识别精度更高、鲁棒性更强。在芯片表面缺陷数据集上,mAP0.5指标达到95.5%,可为芯片表面质检任务提供高精度的缺陷检测方案。     

基于YOLO与DMPHN的汽车法兰表面缺陷检测

针对流水线动态检测汽车法兰表面缺陷效率较低的问题,提出一种基于改进YOLOv3算法和DMPHN算法的汽车法兰表面缺陷检测方法。在图像预处理阶段使用DMPHN算法,可以解决汽车法兰表面缺陷图片模糊、失真的问题。目标识别网络使用YOLOv3算法,将DarkNet53替换为轻量级模型MobileNetV3,并进行改进,用于检测去模糊后的图像。这一方法的平均精度均值为97.74%,比改进之前提高1.03个百分点,检测速度达到每秒6.8帧。与传统表面缺陷检测方法相比,这一方法通过优化网络结构,解决了特定情况下模糊图像的检测精度问题。     

基于BCGS-YOLOv7 tiny的零件表面微小缺陷检测

为了解决零件表面众多形态复杂的微小缺陷检测效率低与检测精度不高的问题,选择以YOLOv7-tiny网络为基础架构进行改进,提出了BCGS-YOLOv7 tiny检测网络。特征提取阶段增加CBAM注意力机制,并用SPD-Conv下采样层代替跨步卷积和最大池化层,增强对小目标的特征提取能力;特征融合阶段将路径聚合特征金字塔（PAFPN）网络替换为BPANet网络结构,并引入gnCSP模块和SPD-Conv下采样层,改善小目标的特征融合能力。在重组的GC10-DET数据集上实验结果表明,BCGS-YOLOv7 tiny检测网络平均精度（mAP）达到91.6%,比原YOLOv7-tiny网络提高了6.0%。同时对零件表面各类微小缺陷的检测精度均有大幅提升。     

基于深度学习的航天密封圈表面缺陷检测

针对航天密封圈表面缺陷人工检测效率低、传统图像处理检测算法通用性差的问题,提出了两种基于深度学习的密封圈表面缺陷检测算法。首先,针对缺陷大部分为小目标的特点,选取对小目标较敏感的RetinaNet网络作为检测算法的基本架构,通过在RetinaNet网络中引入轻量级网络MoGaA构建出MoGaA-RetinaNet算法。然后,为了提高检测精度,在MoGaA-RetinaNet基础上,用分解卷积模块代替MoGaA骨干网络中的深度卷积构建了newMoGaA骨干网络,设计出newMoGaA-RetinaNet算法。最后,在测试集上的实验结果表明,MoGaA-RetinaNet算法比RetinaNet算法检测速度更快,但检测准确率略低;而newMoGaA-RetinaNet算法实现了检测精度与检测速度的良好平衡,比RetinaNet算法准确率提升4.5%,达到92%,检测速度提升55%,达到31 frame/s,网络参数量减少50%。所设计的newMoGaA-RetinaNet算法可以实现密封圈表面缺陷的快速准确检测。     

基于改进 YOLOv4 算法的 PCB 缺陷检测研究

针对现用PCB缺陷检测方法存在效率低、误检率高、通用性低、实时性差等问题,提出基于改进YOLOv4算法的PCB缺陷检测方法。使用改进二分K-means聚类结合交并比(IoU)损失函数确定锚框,解决预设锚框不适用PCB小目标缺陷检测的问题。引用MobileNetV3作为特征提取网络,提升对PCB小目标缺陷的检测性能,同时方便部署在现场轻量化移动端。引入Inceptionv3作为检测网络,利用多种卷积核进行运算满足PCB缺陷多类别的检测要求。以PCB_DATASET数据集为测试对象,将本文方法与Faster R-CNN、YOLOv4、MobileNetV3-YOLOv4等开展对比验证实验。结果表明,本文方法均值平均精度(mAP)为99.10%,模型大小为53.2 MB,检测速度为43.01 FPS,检测mAP分别提升4.88%、0.05%、2.01%,模型大小分别减少0、203.2、3.3 MB,检测速度分别提升29.93、6.37、0.79 FPS,满足PCB工业生产现场高检测精度和检测速度要求。     

基于改进SSD的钢材表面缺陷检测

工业生产过程中,钢材表面缺陷的检测对于钢材的质量控制发挥着十分重要的作用,针对钢材表面缺陷检测中存在的检测精度低、检测速度慢等问题,提出了一种钢材表面缺陷检测的改进SSD算法。在所提算法中,采用Transformer多头注意力机制模块代替原SSD结构中的Conv5＿1层,以提高小目标检测的能力;原SSD结构中的Conv7操作替换为Involution算子操作,以减少运算的参数量;对网络结构进行特征融合处理,以更全面地检测特征图中所包含的信息。利用NEU-DET数据集进行实验,实验结果表明改进后的SSD算法是有效的,可以高效检测到钢材表面的小目标缺陷,相比改进前平均检测精度提高了4.5%,检测速度提高了13.6%。     

血管介入手术导丝末端检测方法研究

介入手术导丝的末端检测是保证手术精准控制和安全性的关键，本文针对术中导丝末端检测的临床需求，提出一种基于改进YOLOv4Tiny网络的导丝末端检测方法。该方法基于YOLOv4Tiny网络架构，通过优化特征提取网络中的残差结构，增加注意力机制和混合膨胀卷积网络，实现算法对小目标特征提取能力和检测精度的提升、感受野的扩大，且在保证图像的分辨率的同时不增加计算量。为了验证本文改进算法的有效性，对算法在构建数据集和实际手术数据集中分别进行了测试。实验结果表明：本文改进算法在构建数据集中的平均精度可达97.6%,导丝末端的检测误差不足5%,在实际手术数据集中的平均精度为92.8%。本文改进算法为介入手术导丝的末端检测提供了有效方法，在生物医学机器人等领域具有广阔的应用前景。     

改进YOLOv3的轮毂焊缝缺陷检测

为了实现轮毂焊缝缺陷的智能化检测,本文对深度学习目标检测算法(You Only Look Once version3,YOLOv3)进行改进,得到YOLOv3-MC算法用于轮毂焊缝缺陷的检测。首先,使用工业相机采集轮毂焊缝图像,然后标注图像制作数据集,并且通过数据增强方法扩充数据集。接着,为了提高算法检测精度,使用Mish激活函数替换YOLOv3主干网络中的激活函数。修改算法的损失函数,使用完备交并比(Complete Intersection over Union,CIoU)的计算方法提升算法检测的定位精度。最后使用训练集训练算法模型,再使用验证集和测试集图像数据进行检测试验,结果表明,YOLOv3-MC的最优模型在验证集上的平均准确率(Mean Average Precision,mAP)达到了98.94%,F1得分值为0.99,平均交并比(Average Intersection over Union,AvgIoU)为80.92%,检测速度为76.59帧/秒,模型大小234MB。该模型在测试集上的检测正确率达到了99.29%。相较于传统机器视觉检测方法,该方法提高了检测精度,满足轮毂生产企业的焊缝实时在线检测需求。     

基于改进YOLOv5s的铝材表面缺陷检测方法

针对目前铝材表面缺陷检测算法在实际工程应用中检测精度低以及不够轻量化难以部署等问题,文章提出一种基于改进YOLOv5s的铝材表面缺陷检测方法。该算法以经典YOLOv5s模型为基础,将ShufflenNetV2-Block算法融合到主干网络backbone中,降低模型的计算复杂性;然后添加SE注意力机制,使注意力集中于缺陷相关区域,更好地区分类别之间的差异,提高分类性能和检测效率;最后优化损失函数,采用SIoU(S-intersection over union)替代CIoU,提升网络定位精度。结果表明：针孔类和斑点类缺陷检测精度比原版YOLOv5分别提升了8.3%和8.4%,mAP值提高了6.4%,提高了缺陷检测精度且降低了模型的大小和所占内存,更加便于移动端部署,有效改善了制造过程中漏检问题。     

基于度量学习的小样本零器件表面缺陷检测

针对零器件表面缺陷检测时存在缺陷样本少、缺陷目标尺寸大小不一和易发生几何形变等问题,提出一种基于度量学习的小样本零器件表面缺陷检测模型。该模型首先将特征金字塔网络中传统卷积改进为动态卷积,并加上区域建议网络对小样本缺陷进行特征提取和边框定位;然后在大型数据集MS COCO上进行预训练,将训练好的模型结构参数迁移到具有少量缺陷样本的检测中;最后建立基于度量学习的多模态网络结构实现小样本零器件表面缺陷检测。实验表明,所提方法在ImageNet LOC公共数据集上与其他模型相比性能更优,5类5样本下均值平均精度为70.43%;在所建立的零器件表面缺陷数据集上,3类5样本的均值平均精度最高可达35.76%,相比RepMet模型性能最大可多提升近70%。     

基于优化Faster R-CNN算法的金属板材表面缺陷检测

传统的图像处理方法对生产过程中各种金属板材表面缺陷检测效率低,难以满足工业生产的需求。为了提高金属板材表面缺陷检测的精度,文章提出了一种基于优化Faster R-CNN算法的金属板材表面缺陷检测方法,以残差网络ResNet50作为主干特征提取网络。首先,融合特征金字塔网络和可变形卷积网络以提高对小目标和不规则性缺陷的检测能力。然后,采用RoI Align和K-means++聚类算法对候选框进行优化,实现缺陷的精准定位。最后,将提出的模型运用在NEU-DET数据集中进行多次实验。实验结果表明,优化后的Faster R-CNN算法在此数据集上的mAP为78.7%,与原始网络相比提高了7.7%,并且其检测性能优于SSD、YOLOv5s和YOLOv7三类目标检测算法。     

一种改进YOLOv4-tiny的带钢表面缺陷实时检测方法

带钢表面缺陷检测是生产过程智能检测的重要任务。针对目前带钢表面缺陷检测算法效率低、实时性差的问题,本文提出了基于卷积神经网络的轻量级目标检测器。该方法以YOLOv4-tiny模型为框架,针对带钢表面缺陷检测任务的特殊性,结合了多尺度检测与空间注意力机制的优化策略,在保证检测效率的同时提高了轻量级目标检测器的精度。实验证明,所提出的改进的YOLOv4-tiny模型能够精确地检测带钢表面缺陷,平均均值精度mAP(mean Average precision)为73.29%,并且每秒帧数FPS (Frames per second)达到163,满足实际工业落地的实时性要求。     

基于机器视觉与YOLO算法的马铃薯表面缺陷检测

针对马铃薯表面缺陷检测快速准确的需求,提出一种基于机器视觉与YOLO算法的马铃薯表面缺陷检测方法.应用这一方法,构建马铃薯表面缺陷图片数据集,对原始数据集进行图像增广;通过二分K均值聚类算法进行目标框聚类分析,采用分步训练方式优化学习权重.试验结果表明,所提出的基于机器视觉与YOLO算法的马铃薯表面缺陷检测方法可以有效实现马铃薯表面缺陷的快速、准确检测,平均识别精度达到99.46％,对腐烂、发芽、机械损失、虫眼、病斑检测的精度均高于98％,单幅图片识别时间约为29 ms.     

应用于产品表面缺陷检测的神经网络IBS-Net北大核心CSCD

通过将深度学习的两阶段目标检测算法应用于表面缺陷检测中,并依据产品表面缺陷的特性改进网络,提出了IBS-Net算法,实现缺陷的分类识别与定位。IBS-Net改进在于提出了特征相关的非极大抑制方法(FR-NMS)和正样本扩充方法(PSA),依赖特征层间语义关系筛选候选框,将含有局部缺陷信息的候选框作为半正样本以辅助分类任务,体现由部分缺陷推知整体缺陷的思路;其次,利用缺陷之间的互斥性,提出了多类别非极大抑制方法(CR-NMS)应用于后处理阶段,以优化预测结果;此外,利用缺陷之间的重要性差异,改进了表面缺陷检测评估方法。实验结果表明:IBS-Net对13类芯片表面缺陷和6类热轧钢带表面缺陷的检测综合精准度分别达94.8%和89.2%,证明本算法具有良好的有效性和工程应用价值。     

融合注意力和多尺度特征的典型水面小目标检测

为解决多场景复杂海况背景水面小目标检测存在的可利用特征少、纹理信息弱等问题,提升无人艇的环境感知能力,本文提出一种融合注意力和多尺度特征的典型水面小目标检测算法。首先,在网络的深层使用空洞空间金字塔池化模块融合目标的全局先验信息。其次,通过注意融合模块自适应地增强目标浅层空间位置和深层语义信息特征,提高网络的特征表示能力。最后,通过多尺度特征融合实现高性能的目标检测。本文构建了典型水面小目标数据集,并基于无人艇开展了真实海况下水面小目标检测的算法验证。实验结果表明,该算法在无人艇NVIDIA平台检测速率达到17 FPS,能准确识别水面小目标,mIoU比原始特征金字塔网络算法提升7.58%,平均检测精度提升11.41%,达到82.36%。     

融合浅层特征和注意力机制的PCB缺陷检测方法

缺陷检测是印制电路板(PCB)生产过程中质量控制的重要环节。由于PCB表面缺陷尺寸微小,导线布局复杂多样,现有的检测算法难以充分利用微小缺陷的特征信息,其检测准确率难以满足生产需求。为解决上述问题,提出针对PCB微小缺陷检测的YOLOv5-TDD算法。该算法在YOLOv5基础上,首先在颈部网络中增加浅层特征融合分支,提升微小缺陷特征信息流通效率;其次引入SE-SiLU注意力机制模块,以对特征信息分配权重的方式,提高网络对浅层特征的微小缺陷信息关注度。实验结果表明,YOLOv5-TDD在PCB＿DATASET缺陷数据集测试中,其检测精度mAP为99.12%,相较于YOLOv5提高了3.54%,检测精度优于其他算法。     

基于改进Faster R-CNN的绝缘轴承表面缺陷检测方法

喷涂陶瓷涂层的绝缘轴承外圈在经过磨削后,涂层表面会出现凹坑、夹杂和擦伤等缺陷,很可能成为涂层被轴电流击穿的安全隐患,目前此类缺陷大多采用人工目测,缺乏缺陷自动检测手段,现提出一种改进Faster R-CNN的绝缘轴承表面缺陷图像检测算法。首先,对绝缘轴承表面缺陷进行图像采集,并使用K-means++算法对缺陷数据集进行聚类,得到适用于此类缺陷的锚框;然后,用ROI Align替换ROI Pooling,避免ROI Pooling量化造成的定位误差;最后,在算法中加入在线难例挖掘策略以提高难检测样本的检测准确率。试验结果表明,改进Faster R-CNN网络对绝缘轴承表面缺陷的检测准确率达到91.2%,比Faster R-CNN网络提高了4.8%。     

基于改进YOLOv4的柱形锂电池缺陷检测研究

为了实现柱形锂电池缺陷检测的实时性与高精度,提出一种基于改进YOLOv4的柱形锂电池表面缺陷检测算法。将主干网络由CSPDarkNet53替换为轻量化网络Mobile Netv1,使用K-means++算法对锂电池缺陷数据集先验框进行重新聚类,同时构建新的注意力机制ECSA模块关注重要信息。改进后的模型检测精度与检测速度均得到提升。