水面无人艇可行域及障碍物快速分割算法研究

针对水面无人艇(USV)可行域及障碍物分割系统对图像处理过程的快速性和准确性要求,研究了一种根据无人艇机载视觉传感器对水上图像快速分割的算法。首先经过多地实验采集实验图像,经过数据清洗、图像去重和人工筛选构建原始数据库,并采用人在回路数据标注方法构造了无人船可行域及障碍物分割数据集,共5 620张图像和25 875个标签;其次实践了主流的基于深度学习的语义分割方法,包括FCN、DeeplabV3 Plus、U-Net;最后针对水上图像的特点和快速分割的任务需求,提出了一种基于改进DeeplabV3 Plus的快速分割网络DeeplabV3-CSPNet。网络学习实验、离线航行实验和模型部署结果表明,DeeplabV3-CSPNet算法取得快速且准确的分割效果,平均精度达到84.17%,运算速度达到49.26 fps,在边缘计算平台上运算速度达到45.45 fps。     

基于嵌入式系统的智能售货柜目标检测算法

针对普通商品识别算法在智能售货柜嵌入式系统平台上检测速度慢、识别率低的问题,提出了一种在YOLOv3基础上的改进型商品识别算法DS_YOLOv3.利用k-means++聚类算法得到适应于售货柜中售卖饮料图像数据的先验框;采用深度可分离卷积替换标准卷积,并加入倒置残差模块重构YOLOv3算法,减少了计算复杂度使其能在嵌入式平台实时检测;同时引入CIoU作为边界框回归损失函数,提高目标图像定位精度,实现了对传统YOLOv3算法的改进.在计算机工作站和Jeston Xavier NX嵌入式平台上进行了典型场景下的商品检测实验.实验结果表明,DS_YOLOv3算法mAP达到了96.73％,在Jeston Xavier NX平台上实际检测的速率为20.34fps,满足了基于嵌入式系统平台的智能售货柜对实时性和商品识别精度的要求.     

基于单阶段目标检测算法的变电设备红外图像目标识别及定位

针对红外图像中变电设备的识别和定位问题,提出了一种基于改进YOLOv3算法的变电设备检测方法.在现场采集的变电设备红外图像集的基础上,首先使用基于Retinex的图像增强算法以及阈值分割等图像处理方法对图像集进行预处理;然后基于变电设备红外图像对YOLOv3算法进行参数优化,并通过迁移学习的策略对改进YOLOv3网络进行训练以解决图像集样本数量较少的问题.实验结果表明,在样本数量较少的情况下,所提方法可以达到满意的检测准确率,并能快速地实现变电设备的识别和定位.     

基于改进YOLOv4及SR-GAN的绝缘子缺陷辨识研究

为了精准地识别无人机巡检图形中的小目标绝缘子及缺陷,本文提出了一种基于改进的深度学习目标检测网络(YOLOv4)的输电线路绝缘子缺陷检测方法.首先,通过无人机航拍及数据增强获得足够的绝缘子图像,构造绝缘子数据集.其次,利用绝缘子图像数据集训练YOLOv4网络,在训练过程中采用多阶段迁移学习策略和余弦退火学习率衰减法提高网络的训练速度和整体性能.最后,在测试过程中,对存在小目标的图像采用超分辨率生成网络,生成高质量的图像后再进行测试,以提高识别小目标的能力.实验结果表明,与Faster R-CNN和YOLOv3相比,所提算法在平均分类精度和每帧检测速率方面均有较大提升,性能表现优异.     

基于深度学习的并联机器人定位检测技术研究

针对机器视觉领域中并联机器人存在目标识别模糊,分类效率差以及反应速度过慢的问题,提出了一种基于深度学习的并联机器人定位检测技术。首先对目标识别物进行图像采集,改进图像数据集,将处理前后图像放入训练集提高网络效率,搭建YOLOX目标检测分类识别算法提高并联机器人检测精度;其次改进训练方式,通过预训练与实际训练提高可靠性,改进损失策略;然后建立并联机器人主体基坐标系与相机坐标系,结合手眼标定与相机标定方法,求得目标实际坐标与机器人基坐标系的转换关系;最后在并联机器人实验平台验证目标标定结果,对比主流深度学习算法YOLOv3、YOLOv4、Faster-RCNN得出的并联机构网络定位与实际定位的相对误差,结果表明YOLOX的定位精度误差为3.992-5.061mm之间,平均精确度达到了91%左右。该方法可为并联机器人结合深度学习实现检测定位提供一定参考价值。     

基于改进的YOLOv7的探地雷达土石堤坝空洞检测方法

针对探地雷达图像人工检测速度慢,任务量重,长时间人工识别容易产生疲劳,传统图像手段检测效率低等问题,提出了一种基于改进的YOLOv7的探地雷达土石堤坝空洞检测算法。基于江西省九江市永修县和辽宁省盘锦市盘山县制作了一份当地土质的探地雷达空洞数据集,通过清洗,增强,反演增广了数据集,达到3 000张正负样本标注图像。其次在基础YOLOv7算法的基础上更换了可以自动调整网络的宽度、深度和分辨率的EfficientNet骨干网络;引入了全局注意力机制(GAM)来更好的理解输入数据中的结构,提高了土石方堤坝空洞的检测精度。实验表明,改进的YOLOv7算法在自建数据集上取得了精准度达到了80.23%,平均精度mAp@0.5达到了84.43%,较基础的YOLOv7算法上mAp@0.5提升了7.72%。召回率提升了11.9%,充分展现了算法的可行性,为堤坝空洞隐患快速检测提供了良好的技术支持。     

基于改进YOLOv3的电力设备红外诊断方法

针对电力设备异常发热故障诊断过程中识别目标设备单一、红外数据集样本数目庞大、平均识别准确率较低和识别速率较低的问题,提出一种基于深度卷积神经网络的改进YOLOv3目标检测方法,识别和定位绝缘子、隔离开关触头、套管、线夹4类电力设备及其异常发热区域.在改进YOLOv3算法的训练过程中,网络将数据集图片裁剪为416×416...     

基于 YOLOv5 算法的交通标志识别技术研究

针对传统方式识别交通标志算法存在的检测精度较低的问题,提出了一种改进YOLOv5算法的交通标志识别方法.首先改进YOLOv5算法的损失函数,使用EIOU损失函数代替YOLOv5算法所使用的GIOU损失函数来优化训练模型,提高算法的精度,实现对目标更快速的识别;然后使用加权Cluster非极大值抑制(NMS)改进YOLOv5本身所使用的加权NMS算法,提高生成检测框的准确率.实验结果表明,改进后的YOLOv5算法在由长沙理工大学制作的CCTSDB交通标志数据集上训练的模型的mAP值达到了84.35％,比原始的YOLOv5算法提高了6.23％.所以改进YOLOv5算法在交通标志识别中有更高的精度,能够更好的应用到实践当中.     

基于改进YOLOv7的输电线路绝缘子设备及其缺陷检测算法

针对输电线路无人机巡检中绝缘子设备及缺陷图像检测过程中存在的绝缘子目标尺寸变化大、缺陷目标尺寸小、背景复杂干扰多和难易样本不平衡等问题,提出一种基于改进YOLOv7的绝缘子设备及缺陷检测算法：1）针对绝缘子缺陷目标尺寸小问题,在YOLOv7特征提取网络浅层引入卷积注意力机制,聚焦缺陷;2）针对绝缘子目标尺度变化大问题,在YOLOv7特征提取网络底部引入感受野增强模块,提取不同尺度目标特征;3）针对背景干扰问题,改进YOLOv7特征融合网络,在顶部引入显示视觉中心模块,同时关注全局信息与局部信息;4）针对难易样本不平衡问题,使用Focal-EIoU损失替换YOLOv7坐标回归损失。在合并的绝缘子及其缺陷无人机图像公开数据集上,该算法的多类目标检测精度均值达到了97.36%。     

基于协同深度学习的二阶段绝缘子故障检测方法

针对现有绝缘子故障检测模型受航拍图像中复杂背景干扰导致准确率低的问题,提出一种基于协同深度学习的二阶段绝缘子故障检测方法.该方法将全卷积网络(FCN)与YOLOv3目标检测算法相协同,第一阶段,利用FCN算法对航拍图像预处理,设计跳跃结构融合浅层图像特征与深层语义特征,构建8倍上采样的绝缘子分割模型,结合图像像素逻辑运算,实现绝缘子目标的初步分割,避免背景区域对绝缘子故障检测的干扰.在此基础上,第二阶段构建YOLOv3模型进行绝缘子故障检测,以深度神经网络Darknet-53作为特征提取器,借鉴特征金字塔思想,在三个尺度的输出张量上对绝缘子故障进行标记和类别预测,保证模型对不同尺寸的绝缘子故障准确检测.利用K-means++聚类算法优化YOLOv3的锚点框参数(Anchor Boxes),进一步提升检测精度.实验结果表明,基于协同深度学习的二阶段方法能够有效克服复杂背景的干扰,在绝缘子故障检测中平均准确率(MAP)高达96.88％,较原始YOLOv3算法MAP值提升了4.65％.     

基于感兴趣区域的螺栓位姿及尺寸检测研究

为了提高工业生产中螺栓定位抓取的效率和准确性,提出基于感兴趣区域的螺栓位姿及尺寸检测方法。首先利用YOLOv5目标识别算法对螺栓目标进行识别,将识别出的目标区域截取为感兴趣区域。再利用中值滤波和二值化方法对ROI进行预处理,采用Canny改进算法检测目标轮廓。通过最优拟合直线算法获取螺栓的倾斜角度,并用矩特征算法求解出螺栓重心位置。最后采用霍夫两直线段最短距离算法检测螺栓直径。经过实验验证采用YOLOv5目标识别算法的识别准确率达到92.7%,螺栓倾斜角度的检查误差为±1.2°,螺栓直径的检测误差率为±5.5%,实现了对螺栓位姿和尺寸的识别。     

基于计算机视觉的垃圾塑料瓶识别与定位算法研究

针对当前垃圾分拣算法对废旧塑料瓶检测效率低、环境受限和仅限于颜色识别等问题,本文提出了一种有效的垃圾塑料瓶识别与定位方法,以采集高像素图像为基础提取原始图片,通过YOLOv3算法的浅层增强特征将图片中目标进行一系列卷积获得不同的特征,并输入各检测分支进行检测,将不同尺度特征图经过k-means聚类算法做锚框处理,利用位置预测实现最终的识别与定位检测结果。通过模型测试,YOLOv3算法在识别速度和算法的繁琐性上都优于其他的一些算法,平均识别准确率达到90%、检测时间约0.4s以内、定位精度约±5cm。证明了此算法对于复杂环境下废旧塑料瓶目标检测的有效性和实用性。     

基于无人船视觉的水域人员类别识别算法

针对水域环境下人员识别,提出了一种基于水面无人船(unmanned surface ship,USV)视觉传感器的水域人员类别识别 算法。 依照数据采集与模型更新流程,将采集到的视频数据进行数据清洗与标记后,创建人员类别数据集 39 959 张图片,7 个 类别;实践了基于深度学习方法下主流目标检测网络 YOLO v5,并针对水域环境场景特点,提出基于 YOLO v5 的人员类别识别 算法;将人员类别识别算法部署到边缘计算平台,实现算法在无人船上的实时应用。 算法在人员类别识别数据集上达到了平均 精度 86%,在无人船实测中实现了每秒处理 38 帧的人员类别识别实时性表现。     

改进 YOLOv4 的内丝接头密封面缺陷检测算法

针对传统目标检测算法对内丝接头密封面的缺陷识别率不高的问题,提出利用改进的YOLOv4算法对其进行检测。首先使用K-means++聚类算法对目标样本进行先验框参数优化,提高先验框与特征图的匹配度;其次在主干网络嵌入SENet注意力机制模块,强化图像关键信息,抑制图像背景信息,提高不易识别缺陷的置信度;然后在网络颈部增加SPP模块,增强主干网络输出特征的接受域,分离出重要的上下文信息;最后采用收集的内丝接头密封面缺陷数据集分别对改进前后的YOLOv4进行训练,并分别测试模型效果。实验结果表明,YOLOv4检测内丝接头密封面缺陷的性能较好,但有部分小目标漏检;改进后的模型对小目标缺陷的检测表现优异,均值平均精度(mAP)达到了87.47%,相比于原始YOLOv4提升了10.2%,平均检测时间为0.132 s,实现了对内丝接头密封面缺陷的快速准确检测。     

改进的 YOLOv3 的红外目标检测算法

复杂背景下红外多目标图像及视频的检测是目标检测的热点也是难点,为了更准确地检测出复杂背景下的红外目标, 将 YOLOv3 算法进行改进,首先通过在算法的原有基础上增加特征尺度,提高对距离远且背景复杂的待测图像的识别精度,并 将 BN 网络层与卷积神经网络层融合计算得到最后的检测结果,将原来的 YOLOv3 算法与改进后的算法的结果进行分析对比 可得,改进后的算法能够将平均识别精度从 64%提高到 88%,将 mAP 从 51. 73 提高到 59. 28,验证了改进后的 YOLOv3 算法在 红外目标检测下具有更好的性能,更明显的优势。     

改进YOLOv5 算法下的无人驾驶道路行人识别研究

基于无人驾驶领域的飞速发展,为提高道路行人目标检测的速度和精度,提出一种基于YOLOv5 网络改进的YW- YOLO的道路行人目标检测方法,在YOLOv5 模型的neck结构中改入RepGFPN, 充分交换高级语义信息和低级空间信息, 添加自适应融合机制,引入SimAM 注意力模块机制,提高算法的特征提取能力,在损失函数方面,使用Optimal Transport Asignment 优化损失函数。实验结果表明,所提算法与原算法相比,在道路行人类别数据集上识别精确率由38.1%提升到 52.6%,检测速度由29.4 fps 提高到30.8 fps, 具有更好的检测效果。     

改进 YOLOv5 的 PDC 钻头复合片缺损识别

PDC 钻头复合片的缺损情况是影响钻进效率的重要因素,检测 PDC 钻头复合片是否缺损是修复 PDC 钻头的前提。 为 了减少对 PDC 钻头复合片的误检,提升检测准确率,提出了一种基于改进 YOLOv5 的目标检测算法。 该方法以 YOLOv5 网络为 基础,融合 RepVGG 重参数化模块增强网络的特征提取能力;在 C3 模块中引入坐标注意力机制,在通道注意力机制中嵌入位置 信息,提升对缺损复合片的目标检测能力;将边界框回归损失函数改进为 WIoU 损失函数,制定合适的梯度增益分配策略。 实 验结果表明,改进后的网络的精确率提升 2%,召回率提升 0. 9%,平均精度均值(mAP)提升了 1. 3%,达到了 98%,能够实现对 PDC 钻头复合片的缺损识别。     

基于深度学习的绝缘子故障检测研究

绝缘子是架空线路中重要组成部分之一,当出现故障时,影响电网安全运行。为实现绝缘子故障快速、精准的识别,提出了一种基于改进YOLOv3-Tiny的绝缘子故障检测方法。首先,为了增强小目标检测能力,对浅层特征图与第二检测层之前特征图进行同维拼接构建第三预测层。随后,该网络采用Ghost模块替换主干网络中的卷积层,降低模型的参数量。然后,设计了一个新的注意力模块MECA,不仅能够多尺度信息融合,还能使网络专注绝缘子的显著特征。最后,提出了新的交并比EIoU作为边框回归损失函数,更好的定位目标位置。实验结果表明,改进的YOLOv3-Tiny在绝缘子故障检测中平均准确率（MAP）高达96.1%,较原始YOLOv3-Tiny算法MAP提高了17%。