YOLOv5-LR：一种遥感影像旋转目标检测模型

真实遥感图像中,目标呈现任意方向分布的特点,原始YOLOv5网络存在难以准确表达目标的位置和范围、以及检测速度一般的问题。针对上述问题,提出一种遥感影像旋转目标检测模型YOLOv5-Left-Rotation,首先利用Transformer自注意力机制,让模型更加注意感兴趣的目标,并且在图像预处理过程中采用Mosaic数据增强,对后处理过程使用改进后的非极大值抑制算法Non-Maximum Suppression。其次,引入角度损失函数,增加网络的输出维度,得到旋转矩形的预测框。最后,在网络模型的浅层阶段,增加滑动窗口分支,来提高大尺寸遥感稀疏目标的检测效率。实验数据集为自制飞机数据集CASIA-plane78和公开的舰船数据集HRSC2016,结果表明,改进旋转目标检测算法相比于原始YOLOv5网络的平均精度提升了3.175%,在吉林一号某星推扫出的大尺寸多光谱影像中推理速度提升了13.6%,能够尽可能地减少冗余背景信息,更加准确检测出光学遥感图像中排列密集、分布无规律的感兴趣目标的区域。     

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YOLOv5的高分辨率遥感图像目标检测算法

针对高分辨率遥感图像中物体排布密集、尺度变化较大等特性,提出一种目标检测算法R-YOLOv5。算法在YOLOv5模型基础上首先将跨阶段局部扩张结构作用于主干网络,采用一种加强的特征提取方式,通过整合空洞卷积和密集连接,来缓解模型对密集分布目标的漏检问题;其次,在主干网络的瓶颈部分结合Transformer模块来增强特征的表达,突出目标区域;最后,引入多尺度特征融合模块,解决多尺度特征融合时存在的不一致性问题,以提高模型的检测效果。在公开的遥感图像检测数据集DIOR的实验结果表明,R-YOLOv5算法平均精度均值(mAP)达到80.6%,具有良好的检测性能。     

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。     

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。     

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。     

融合YOLOv5与ASFF算法的海产品目标检测算法研究

针对水下目标检测识别精度低的问题,提出了一种基于改进YOLOv5的水下目标检测方法。通过对比多个注意力机制模块,在YOLOv5骨干网络引入了全局注意力机制模块,增强了特征提取,提高了采集特征的能力,并在YOLOv5模型上融合了自适应空间特征融合算法,实现底层特征与顶层特征融合。验证结果表明,所提算法的识别精度优于原始的YOLOv5算法,平均精度提升了8.5%,检测速度为76帧/秒。     

基于特征增强和筛选机制的遥感电力目标检测

电力遥感目标检测对电网安全有着重要意义。针对电力遥感目标检测精度低的问题，提出了一种基于特征增强和筛选机制的YOLOv5目标检测算法。数据预处理方面，通过同态滤波和Retinex去雾算法进行数据增强，降低遥感影像大气折射和光照不均匀影响，增强目标特征；网络模型方面，将CBAM融合注意力模块添加到网络骨干层之前，通过k-means聚类特征增强和筛选机制，减少卷积核深度和网络参数；预测网络方面，将预测框中心坐标和真实框中心坐标之间的欧式距离作为代价函数添加到回归损失函数中。在google电力遥感数据集上进行对比实验，结果表明：检测平均精度均值可达83.7%,相比于基线算法以及其他检测算法，平均精度值提升了9%,速度提高了45.7%。     

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。     

遥感场景下基于关系挖掘的旋转目标检测算法研究

与常规场景相比,遥感场景目标检测任务存在图像尺寸大、小目标数量多、检测框有旋转角等难点,这些难点也使得遥感图像中物体间有更多的关系可挖掘。为提升遥感场景下对旋转目标的检测效果,通过添加关系挖掘模块对旋转目标检测算法（Oriented R-CNN for Object Detection, ORCN）进行优化。关系挖掘模块利用动态图神经网络、交叉注意力机制使候选区域的特征、形状信息进行有效交互,丰富候选区域特征的上下文语义。实验结果表明,添加关系挖掘模块后模型在遥感数据集上的DOTA表现提升1.53%,明显优于原检测算法。     

基于YOLOv5的CCTSDB小目标检测算法研究

为了提高全新中国交通标志检测数据集2021(CCTSDB 2021)的小目标检测精度。在YOLOv5网络模型上,融入归一化的注意力模块（NAM）和协调注意力模块（CA）,同时新增加160×160的检测特征图,增加小目标检测层,用于检测4×4以上的目标。在YOLOv5中采用改进的SIou目标回归损失函数,使得整个网络模型对图像特征的学习能力和目标检测精度得到一定的提升。实验表明,CCTSDB2021在改进的YOLOv5算法中,小目标检测精度mAP@.5和mAP@.5:.95达到85.87%、57.21%,相比原YOLOv5网络mAP@.5、mAP@.5:.95分别提升了5.72%、5.85%,检测精度和精确率-召回率得到了明显提升,减少了推理时间,提高了整体网络的鲁棒性,具有更好的检测性能和目标分辨能力。     

融合SPP与FPN的光学遥感图像飞机目标检测

针对光学遥感图像飞机目标背景复杂、检测精度与检测速度不平衡、易漏检等问题,提出一种融合不同网络模块的SPSSD模型。首先,采用Resnet50替换SSD300算法中的特征提取网络,并加入可操控的空洞卷积模块,扩大特征感受野获取更多有利检测目标的特征信息;其次,加入FPN和SPP网络,得到浅层特征信息,并将感受野二次放大后的特征与深层特征信息进行融合;然后,送入ECANet网络中获取更加完整且更具有判断力的特征信息;最后,采用NWPU-RESISC45数据集3400张高分辨率飞机遥感图像输入至SPSSD模型中迭代训练,最终改进算法模型mAP值达到92.68%,较改进前的算法模型提升了5.18个百分点,检测速度达到25.1帧/s。实验结果表明,该方法可以有效兼顾飞机目标的检测精度与检测速度,一定程度上降低了目标漏检率。     

基于改进YOLO模型的遥感小目标检测

针对遥感图像中小目标检测精度低以及漏检现象严重的问题,提出一种基于YOLOv4改进的遥感小目标检测算法。该算法首先改进特征提取网络,删除深层次特征层,减少语义丢失现象;其次将轻量级注意力机制与RFB-S结构融合,拓展感受野,并加强网络对重要信息的关注程度,从而提升检测精度;最后使用Focal Loss函数解决正负样本不均衡问题,抑制背景目标,进一步增强检测效果。在RSOD数据集上的实验结果表明,改进后算法检测平均精度为96.5%,召回率达到87.2%,检测效果明显提升,有效改善了小目标漏检现象,对遥感图像小目标检测具有重要意义。     

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YOLOv5s的复杂环境行人检测模型

针对行人检测在复杂环境下存在的高误检率和丢失率问题,提出了一种基于YOLOv5s的改进模型YOLOv5s-RFDH。该模型在保留YOLOv5s基线网络的基础上,在特征提取和检测部分进行了优化改进,以提高行人检测在复杂场景中的准确性和鲁棒性。针对CrowdHuman数据集和WiderPerson数据集进行行人目标检测。以上数据集行人密集且存在大量遮挡,因此,采用了K-Means++聚类算法来重新聚类数据集以获取适合数据的锚框;引入感受野模块（Receptive Field Block, RFB）来进行特征提取,在不同分支中使用空洞卷积增加感受野从而提取更深层次的特征信息,并最终将这些特征融合在一起,提升了小目标行人的检测精度;解耦头可以解决目标检测中的尺度不变性问题,引入解耦检测头将分类和回归任务分离,从而能够更加准确地检测到不同尺度和大小的目标。在CrowdHuman数据集和WiderPerson数据集划分出的测试集上进行对比实验,结果表明,改进后的模型在检测准确率上得到提升,丢失率有所下降,在以上两个不同数据集上检测准确率分别提升1.4%和1.2%,丢失率分别降低2.0%和1.7%。     

基于改进YOLOv5的海面目标检测算法

针对海面目标检测模型难以应用在存储能力和计算能力较小的移动端的问题,提出一种基于改进YOLOv5的海面目标检测算法。采用轻量级提取网络ShuffleNetv2 Block作为YOLOv5网络的骨干部分,减少模型计算量和参数量;使用加权双向特征金字塔网络模块替换原特征融合网络模块,提高网络对不同尺度的特征提取能力;引入坐标注意力机制,提高模型检测精度。在海面目标数据集上进行实验,结果表明：与YOLOv5模型相比,改进模型的精确率、召回率、平均精度分别提高了1.2%、1.4%、0.9%,计算量和参数量分别降低了55.8%,54.9%。改进后的YOLOv5模型不仅提高了检测精度和模型性能,还压缩了模型的计算量和参数量,有利于部署在移动设备端。     

用于卫星遥感图像的多尺度目标检测算法

为解决在卫星遥感图像的多尺度目标检测中出现的背景混乱、小目标检测精度低、漏检率高等问题，提出一种用于卫星遥感图像的多尺度目标检测算法。在主干网络中使用通道和空间注意力模块，并重新设计特征融合网络，实现上采样-下采样-上采样的多重融合，并在其中加入通道权重参数，让网络更加关注重要的层次，实现不同层次特征信息的充分利用，使细节特征信息得到增强。在DIOR数据集中的实验结果表明，所提算法不仅显著提升对小目标的检测效果，而且提高对复杂场景中目标的检测精度，与YOLOv5m相比，对部分较小或者复杂的目标检测效果提升明显，精度提升4.5个百分点以上，整体精度提升3.1个百分点。     

基于Ghost模块的改进YOLOv5目标检测算法

现有以YOLOv5为代表的目标检测技术,存在骨干网络对特征提取不充分以及颈部层未高效融合浅层位置信息和深层高级语义信息等问题,这会导致检测精度较低,小目标误检、漏检。针对此问题,从兼顾实时性与检测精度出发,对YOLOv5进行改进,提出一种改进网络YOLOv5-CBGhost。首先在骨干网络中引入Ghost模块对模型进行轻量化处理,引入CA模块来更好地获得全局感受野,提高模型获取目标位置的准确度;然后借鉴双向加权特征金字塔网络,对原PAN结构进行改进,有效减少了特征冗余以及参数量,并通过跨层加权连接融合更多特征,提高了模型的目标检测精度;最后,增加多检测头以获取图片更丰富的高层语义信息,有效增加了检测精度。通过在PASCAL VOC2007+2012数据集上实验,YOLOv5-CBGhost的目标精度达到81.8%,相较于YOLOv5s,提高了3.0%,计算量减少42.5%,模型大小减少3.5%。     

基于深度学习的旋转目标检测技术研究

针对传统目标检测算法未考虑物体角度信息而出现的漏检、错检问题,提出了一种基于YOLOv5s的改进算法。在原始YOLOv5s的基础上,首先结合环形平滑标签技术（CSL）及对损失函数的改进,让网络有了对角度预测的能力;其次增加目标检测层提升了网络对小目标检测的能力,接着融合CBAM注意力机制让网络重点关注对有用信息的学习;最后采用迁移学习的策略初始化网络各层参数。为了验证算法的有效性,自制了标签数据集LDS并做了算法对比试验,实验结果表明,在LDS数据集上,改进后的YOLOv5s算法检测精度达89.94%,相较于原始网络,在检测速度没有下降的基础上检测精度提升了4.80%。