安全帽与反光衣的轻量化检测：改进YOLOv5s的算法

安全帽与反光衣检测对生产与交通环境的安全管理具有重要意义。针对目前安全帽和反光衣检测算法参数量大、计算量大和模型体积较大等问题，提出了一种基于YOLOv5s轻量化改进的检测算法。引入GhostNet网络结构中的Ghost模块代替原有的部分卷积与C3模块，大大降低了模型的复杂度。在主干网中增加CA注意力机制，抑制无效信息，增强对特征丰富区域的提取。用C3CBAM代替neck层的C3模块，既减少参数量，又提高了检测精度。实验结果表明，改进模型的mAP（平均精度）为93.6%，参数量为4.28×106，计算量为9.2 GFLOPs，模型大小为8.58 MB。与YOLOv5模型相比较参数量减少了39%，计算量减少了41.7%，模型大小降低37.3%。该检测算法既保证了检测的识别准确率，又实现了检测算法的轻量化。     

改进YOLOv5s的轨道障碍物检测模型轻量化研究

针对传统列车轨道障碍物检测方法实时性差和对小目标检测精度低的不足,提出一种改进YOLOv5s检测网络的轻量化障碍物检测模型。引入更加轻量化的Mixup数据增强方式,替代算法中原有的Mosaic数据增强方式;引入GhostNet网络结构中的深度可分离卷积GhostConv,替代原有YOLOv5s模型中特征提取网络与特征融合网络中的普通卷积层,减小了模型的计算开销;在模型特征提取网络末端加入CA空间注意力机制,让算法在训练过程中减少了重要位置信息的丢失,弥补了改进GhostNet对检测精度的损失;将改进后的模型进行稀疏训练和通道剪枝操作,剪掉对检测精度影响不大的通道,同时保留重要的特征信息,使模型更加轻量化。实验结果表明,改进后的模型在自制的多样化轨道交通数据集上,相较于原始YOLOv5s算法,在模型大小减小9.7 MB,检测速度提高14 FPS的前提下,检测精度提升了1.0个百分点。同时与目前主流的检测算法对比,在检测精度与检测速度上也具有一定的优越性,适用于复杂轨道交通环境下的障碍物目标检测。     

基于 YOLOv5s 的轻量化森林火灾检测算法研究

针对过去无人机搭载嵌入式设备巡检森林火灾精确率低、适应性差和软硬件限制高等问题,提 出一种基于 YOLOv5s 的轻量化森林火灾目标检测算法。通过将 YOLOv5s 的骨干网络替换为轻量化网络 Shufflenetv2,并以通道重组的思想,让骨干网络对图片信息的提取效率变得更快,在保持网络精度的同时保证 检测速度;接着在 Backbone 与 Neck 的连接处加入为轻量化网络设计的 CA 位置注意力模块,可将图片不同的 位置信息聚合到通道中,使被检对象关注度得以提高;最后在预测部分使用 CIOU 损失函数,能够更好的优化 矩形框的长宽比和更快加速模型收敛。算法部署在嵌入式系统 Jetson Xavier NX 上的结果显示,改进后的网络 模型大小与对比实验方法相比,最多减少了 98%,准确率(Precision)达到 92.6%,精确率(AP)达到 95.3%,帧率 (FPS)提升到 132 帧每秒,能满足在白天、黑夜或视野良好等情况下对森林火灾的实时性预防与检测,并具有 良好的准确率和鲁棒性。     

改进YOLOv5s的钢材表面缺陷检测

缺陷检测是生产中重要的环节,基于钢板表面缺陷特征不明显和难以提取导致的检测精度不足问题,文章在YOLOv5s检测网络的基础上进行改进,首先基于DO-Conv过参数化模块改进网络特征提取模块,然后使用ULSAM注意力机制改进网络的颈部(Neck),提出改进的YOLOv5s缺陷检测网络。基于NEU-DET数据集的实验结果表明,改进的YOLOv5s缺陷检测网络检测平均准确率达76.6%,较YOLOv5s和YOLOv4分别提升了7.8%和6.3%,有效提高了钢材表面缺陷检测精度。     

YOLOv5s中注意力机制对检测小目标的影响

为提高YOLOv5s目标检测算法在检测图像中小目标时的准确度,本文研究引入注意力机制来提高神经网络对于图像特征提取的能力。将三种注意力机制CBAM、CoordAtt和GAM分别与YOLOv5s相融合,并在小目标数据集上进行训练。实验的结果显示,在YOLOv5s算法中添加注意力机制时,需考虑注意力机制在网络中的添加位置、该机制与数据集任务之间是否匹配以及预训练权重的影响。     

基于改进型YOLOv5s的安全帽检测

针对复杂施工环境下的安全帽佩戴检测模型存在误检和漏检问题,基于YOLOv5s实验,提出一种改进型目标检测算法SH-YOLO,用于检测施工现场中安全帽的佩戴情况。SH-YOLO方法基于YOLOv5s,在Backbone层嵌入SimAM注意力机制,在Backbone与Neck连接处使用SPPFCSPC方法来减少原模型的计算量和参数量。在自制的安全帽数据集上进行对比实验,结果表明,SHYOLO对安全帽的检测精度AP分别达到95.4%,较YOLOv5s分别提升6.7%,同时保持较低的参数量和较高的帧速。     

面向小目标的YOLOv5s安全帽佩戴检测

本文介绍了一种新的基于YOLOv5s的目标检测方法,旨在弥补当前主流检测方法在小目标安全帽佩戴检测方面的不足,提高检测精度和避免漏检.首先增加了一个小目标检测层,增加对小目标安全帽的检测精度;其次引入ShuffleAttention注意力机制,本文将ShuffleAttention的分组数由原来的64组减少为16组,更加有利于模型对深浅、大小特征的全局提取;最后增加SA-BiFPN网络结构,进行双向的多尺度特征融合,提取更加有效的特征信息.实验表明,和原YOLOv5s算法相比,改善后的算法平均精确率提升了1.7%,达到了92.5%,其中佩戴安全帽和未佩戴安全帽的平均精度分别提升了1.9%和1.4%.本文与其他目标检测算法进行对比测试,实验结果表明SAB-YOLOv5s算法模型仅比原始YOLOv5s算法模型增大了1.5M,小于其他算法模型,提高了目标检测的平均精度,减少了小目标检测中漏检、误检的情况,实现了准确且轻量级的安全帽佩戴检测.     

改进YOLOv5s的交通标志识别算法

为了准确且实时地检测到交通标志指示牌,减少交通事故的发生和推动智慧交通的发展,针对现有的道路交通标志检测模型存在的精度不足、权重文件大、检测速度慢的问题,设计了一种基于计算机视觉技术的改进YOLOv5s检测算法YOLOv5s-GC.首先,使用copy-paste进行数据增强后再送入网络进行训练,加强对小目标的检测能力;然后,引入Ghost来构建网络,削减原网络的参数和计算量,实现轻量化模型;最后,将坐标注意力机制(coordinate attention)融合到骨干网络里,增强对待测目标的表示和定位能力,提高识别精度.实验结果表明,YOLOv5s-GC模型相比于原YOLOv5s模型,参数数目减少了12%,检测速度提高了22%,平均精度达到了94.2%,易于部署且能满足实际自动驾驶场景中对识别交通标志的速度和准确度要求.     

改进YOLOv5s的非机动车头盔佩戴检测方法

针对传统非机动车头盔检测算法目标漏检率高,在密集骑行场景下检测精度低等问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的非机动车头盔佩戴检测算法。该算法采用Kmeans++算法聚类生成锚框,增强网络的稳定性;接着使用轻量级通用上采样算子(CARAFE)对高阶特征图进行上采样操作,增大感受野,充分利用特征语义信息;同时在Backbone模块和Head端前引入坐标注意力机制(coordinate attention,CA),在保证轻量化的同时,进一步提高算法的检测精度;最后利用DIo U-NMS对目标检测模型的输出后处理,降低密集场景下模型的漏检率,改善遮挡物体的检测能力。与YOLOv5s算法相比,改进后的算法精确度、召回率、平均精度分别提升了2.3%、1.5%和1.5%,能够实现对非机动车头盔佩戴的高精度检测。     

基于改进YOLOv5s的苹果叶片病害检测研究

目前苹果叶片病害检测技术仍然存在检测精度低、效率低的问题。对此,本文提出一种基于改进YOLOv5s的算法进行病害识别。首先,增加小目标检测层改进漏检问题,提高检测精度；其次,引入双向特征金字塔结构加强特征提取,融合多尺度特征扩大视野；最后,将损失函数替换为SIo U,解决了预测框和真实框方向不匹配问题。实验结果表明：改进后的算法在Original数据集上mAP0.5为95.4%,比传统的YOLOv5s提升了3.3%。改进后的算法在复杂度没有发生很大变化的基础上明显提升了算法性能。     

基于改进YOLOv5s的人脸疼痛表情识别

针对目前疼痛表情识别模型结构复杂、计算量大、检测速度慢、不易移植等问题,提出一种针对移动端设备的轻量化人脸疼痛表情识别算法。首先引入GhostNet网络结构中的Ghost模块卷积,压缩模型的参数量,减小计算开销;之后用改进的FReLu激活函数替换SiLu激活函数,提升识别精度与检测效率;最后引入CA注意力机制,对人脸疼痛表情特征区域增加关注度,提升算法对疼痛表情模型的识别精度。实验结果表明,改进后的模型对疼痛表情识别精度达到96.9%;每张图片检测时间为53 ms,相比YOLOv5s模型用时缩短18%;模型大小相比YOLOv5s下降41.3%。适用于移动端设备的实时疼痛表情识别。     

基于改进YOLOv5s的车脸检测算法

针对车检站中车辆检测的实际需求,提出一种改进YOLOv5s的轻量级车脸检测算法。使用ShuffleNetV2网络作为Backbone,在保证模型检测精度的同时实现模型的轻量化与实时性;将通道-空间注意力(SA-Net)与跨通道注意力(Triplet)相结合,提出一种跨通道-空间注意力模块(SA-Triplet attention, STA),提高模型的检测精度;提出一种基于STA注意力模块的跨层特征融合模块(SA-Triplet attention feature fusion, STA-FF),进一步提高模型的检测精度。在自建车脸检测数据集Car-Data上进行实验,所提模型的平均检测精度达到了94.3%,检测速度达到了105.60 FPS,模型参数量为12.36 M。     

基于改进YOLOv5s的烟支外观缺陷检测方法

烟支外观缺陷自动检测是卷烟厂产品质量检测中的重要步骤,它对提升卷烟质量有很大的作用。针对烟支自动化生产过程中生产速度快、要求检测精度和分类精确率高等现状,提出了一种基于改进YOLOv5s的烟支外观缺陷检测方法。首先,使用LabelImg工具对原数据进行标记,并进行合适的数据增强;其次,在YOLOv5s网络的主干模块引入了通道注意力机制,增强模型的表达能力;然后,优化激活函数,采用Swish,提升网络分类效果;最后,优化损失函数,采用DIoU,以更好地对小目标进行检测。实验结果表明,改进的YOLOv5s方法在烟支外观数据集上的精确率达到了90.9%,召回率达到了86.8%,平均检测精度达到了94.0%。与原始的YOLOv5s网络对比,精确率上升了4.1%,召回率上升了4.5%,平均检测精度上升了3.3%。而在平均检测速度上面,改进的YOLOv5s和原始的YOLOv5s网络相比只增加了0.1 ms/支,也能满足目前烟支生产流水线的检测速度需要。因此,改进后的YOLOv5s算法提升了传统烟支自动化生产过程中的检测精度和速度,能投入到烟支外观缺陷检测应用中。     

复杂环境下基于改进YOLOv5的手势识别方法

针对目前复杂环境下因光照不均匀、背景近肤色以及手势尺度较小等原因导致的手势检测算法识别率低的问题,提出了一种手势识别方法 HD-YOLOv5s。首先采用基于Retinex理论的自适应Gamma图像增强预处理方法降低光照变化对手势识别效果的影响;其次构建具有自适应卷积注意力机制SKNet的特征提取网络,提高网络的特征提取能力,减少复杂环境中的背景干扰问题;最后在特征融合网络中构建新型的双向特征金字塔结构,充分利用低层级特征以降低浅层语义信息的丢失,提高小尺度手势的检测精度,同时采用跨层级联的方式,进一步提高模型的检测效率。为了验证改进方法的有效性,分别在具有丰富光照强度对比的自制数据集和具有复杂背景的公共数据集NUS-Ⅱ上进行实验,识别率达到了99.5%和98.9%,单帧照片的检测时间仅需0.01～0.02 s。     

基于改进YOLOv5s的带式输送机滚筒故障检测研究

针对目前带式输送机滚筒故障检测方法检测效率低、识别准确率不高、特征提取能力较差等问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的带式输送机滚筒故障检测方法。在YOLOv5s网络模型中增加了小尺寸检测层,使尺寸较小的滚筒故障更易被检测到;在Backbone和Neck间引入卷积注意力机制（CBAM）,提高目标检测的准确率;在Neck中引入高效通道注意力机制（ECA）,增强对滚筒故障的特征提取能力。实验结果表明：(1)在满足实时检测要求的前提下,改进YOLOv5s网络模型识别平均准确率均值达94.46%,较改进前提升了1.65%。(2)改进YOLOv5s网络模型对滚筒开焊、包胶磨损和包胶脱落检测的平均准确率分别为95.29%,96.43%,91.65%,较改进前分别提高了1.56%,0.89%和2.50%。设计了基于改进YOLOv5s的带式输送机滚筒故障检测系统,并对该系统进行验证：(1)实验平台测试结果表明：基于改进YOLOv5s的带式输送机滚筒故障检测系统对滚筒开焊、包胶磨损和包胶脱落检测的平均准确率分别达95.29%,96.43%,91.65%,3种故障检测的平均准确率均值达94.46%,检测...     

基于改进YOLOv5s的焦炉烟火识别算法

针对炼焦厂烟火排放全天候环保监测的要求,提出了基于改进YOLOv5s的焦炉烟火识别算法;该算法以YOLOv5s为基础网络,在主干网络Backbone中添加CBAM注意力机制模块,使网络更加关注重要的特征,提升目标检测的准确率;新增FReLU激活函数代替SiLU激活函数,提高激活空间的灵敏度,改善烟火图像视觉任务;在自建数据集中烟、火样本标签基础上,增加灯光标签来解决强灯光对火焰识别的干扰,并通过分流训练、检测的方式来解决昼夜场景的烟火检测问题;在自建数据集上做对比实验,更换激活函数后,联合CBAM模块的YOLOv5s模型效果最佳;实验结果显示,与原始YOLOv5s模型相比,在白天场景下的烟火识别mAP值提升了6.7%,在夜间场景下的烟火识别mAP值高达97.4%。     

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...     

雷达占据栅格图车辆目标的轻量化YOLOv5s方法研究

毫米波雷达传感器可穿透火障、烟瘴及高温,是特长隧道等封闭空间灾中车辆目标检测的主要信息来源。基于雷达的同时定位与构图技术（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）可对受灾的静止车辆及环境进行占据栅格成像,并在低成本边缘计算平台上进行高精度实时车辆目标检测。现有YOLOv5s目标检测网络模型过于复杂,且训练模型针对光学数据,与雷达占据栅格地图（Radar Occupancy Grid Map,ROGM）中的车辆目标特征存在差异。针对上述问题提出了YOLOv5s-MDS轻量化网络模型,以雷达图像特征为约束优化网络结构,参数量相对原YOLOv5s模型降低42.3%。实验表明：该网络模型在大规模VOC光学图像预训练模型辅助下,利用雷达小样本数据微调可快速收敛。     

改进YOLOv5s的小目标烟雾火焰检测算法

针对复杂环境中,烟雾火焰检测存在精度低,小目标检测困难等问题,提出一种改进的基于YOLOv5s的小目标烟雾火焰检测算法。基于公开数据集自建了9 981张不相似的烟雾火焰图像数据集,解决现有数据集的限制,提高了模型的训练效率与泛化能力;在网络中添加3-D注意力机制SimAM,增加算法的特征提取能力,而且没有增加额外的参数;修改网络中的Neck结构,将三尺度检测改为四尺度检测,并结合了加权双向特征金字塔网络（BiFPN）结构,对特征融合过程进行修改,提高小目标的检测能力与特征融合能力;通过遗传算法来优化网络中的部分超参数,进一步模型的检测能力。实验结果表明,改进后的算法比原始YOLOv5s算法平均检测精度提高了7.2%,同时对小目标检测精度更高,误检漏检等情况减少。