双向特征融合与注意力机制结合的目标检测

目标检测使用特征金字塔检测不同尺度的物体时,忽略了高层信息和低层信息之间的关系,导致检测效果差;此外,针对某些尺度的目标,检测中容易出现漏检。本文提出双向特征融合与注意力机制结合的方法进行目标检测。首先,对SSD(single shot multibox detector)模型深层特征层与浅层特征层进行特征融合,然后将得到的特征与深层特征层进行融合。其次,在双向融合中加入了通道注意力机制,增强了语义信息。最后,提出了一种改进的正负样本判定策略,降低目标的漏检率。将本文提出的算法与当前主流算法在VOC数据集上进行了比较,结果表明,本文提出的算法在对目标进行检测时,目标平均准确率有较大提高。     

注意力引导网络的显著性目标检测

目的 全卷积模型的显著性目标检测大多通过不同层次特征的聚合实现检测,如何更好地提取和聚合特征是一个研究难点。常用的多层次特征融合策略有加法和级联法,但是这些方法忽略了不同卷积层的感受野大小以及产生的特征图对最后显著图的贡献差异等问题。为此,本文结合通道注意力机制和空间注意力机制有选择地逐步聚合深层和浅层的特征信息,更好地处理不同层次特征的传递和聚合,提出了新的显著性检测模型AGNet(attention-guided network),综合利用几种注意力机制对不同特征信息加权解决上述问题。方法 该网络主要由特征提取模块(feature extraction module, FEM)、通道—空间注意力融合模块(channel-spatial attention aggregation module, C-SAAM)和注意力残差细化模块(attention residual refinement module,ARRM)组成,并且通过最小化像素位置感知(pixel position aware, PPA)损失训练网络。其中,C-SAAM旨在有选择地聚合浅层的边缘信息以及深层抽象的语义特征,利用通道注意力和空间注意力避免融合冗余的背景信息对显著性映射造成影响;ARRM进一步细化融合后的输出,并增强下一个阶段的输入。结果 在5个公开数据集上的实验表明,AGNet在多个评价指标上达到最优性能。尤其在DUT-OMRON(Dalian University of Technology-OMRON)数据集上,F-measure指标相比于排名第2的显著性检测模型提高了1.9%,MAE(mean absolute error)指标降低了1.9%。同时,网络具有不错的速度表现,达到实时效果。结论 本文提出的显著性检测模型能够准确地分割出显著目标区域,并提供清晰的局部细节。     

引入通道注意力和残差学习的目标检测器

现有目标检测器特征金字塔无法充分利用不同尺度特征图的特征信息,不适用于低分辨率图像的目标和小目标的检测.针对此问题,文中提出引入通道注意力机制和残差学习块的目标检测器.首先引入通道全局注意力机制,通过网络学习特征图中不同通道特征的权重,增强有效的全局特征信息.然后采用轻量级的残差块,突出特征的微小变化,提高低分辨率图像中小目标的检测性能.最后在用于预测的浅层特征图中融合深层特征,提高小目标的检测精度.在标准测试数据集上的实验表明,文中目标检测器适用于低分辨率图像,对小目标的检测效果较优.     

基于优化SSD的低空无人机检测方法

针对浅层特征缺乏语义信息和小目标特征不显著的问题,提出了一种基于多尺度特征融合和注意力的低空无人机（unmanned aerial vehicle,UAV）检测方法。首先提出一种多尺度特征融合模块,将不同尺度的特征图进行有效融合,使浅层特征图的细节纹理信息和深层特征图的语义信息得到充分的利用,改善浅层特征语义信息不足的问题。然后在网络特征图输出处引入一种不降维局部跨信道交互策略和核大小自适应选择的通道注意力机制,以极其轻量级的方式获取跨通道的交互信息。为使先验框和有效感受野匹配,优化默认框设置方法,更好地检测小目标。使用自制无人机数据集进行验证,结果表明改进后算法平均准确率为84.07%,比原始SSD（single shot multibox detector）算法提高了7.81个百分点,检测速度达到31.3?frame/s。     

基于多级特征和混合注意力机制的室内人群检测网络

针对室内人群目标尺度和姿态多样性、人头目标易与周围物体特征混淆的问题,提出了一种基于多级特征和混合注意力机制的室内人群检测网络（MFANet）。该网络结构包括三部分,即特征融合模块、多尺度空洞卷积金字塔特征分解模块以及混合注意力模块。首先,通过将浅层特征和中间层特征信息融合,形成包含上下文信息的融合特征,用于解决浅层特征图中小目标语义信息不丰富、分类能力弱的问题;然后,利用空洞卷积增大感受野而不增加参数的特性,对融合特征进行多尺度分解,形成新的小目标检测分支,实现网络对多尺度目标的定位和检测;最后,用局部混合注意力模块来融合全局像素关联空间注意力和通道注意力,增强对关键信息贡献大的特征,来增强网络对目标和背景的区分能力。实验结果表明,所提方法在室内监控场景数据集SCUT-HEAD上达到了0.94的准确率、0.91的召回率和0.92的F1分数,在召回率、准确率和F1指标上均明显优于当前用于室内人群检测的其他算法。     

基于注意力机制和孪生网络的跟踪算法研究

提出融合卷积通道注意力机制、堆叠通道注意力机制和空间注意力机制的孪生网络跟踪器（ThrAtt-Siam）来提升跟踪性能。ThrAtt-Siam跟踪器以SiameseFC为基础,通过在低卷积层融合卷积通道注意力机制、两个特征图与两个卷积块,加强目标物体特征提取,提高跟踪器对背景特征抗干扰能力和辨别能力;在目标图像分支融合堆叠通道注意力机制与空间注意力机制,其中堆叠通道注意力机制可有效区分有用特征与无用特征,同时针对不同通道的有用特征进行提取,空间注意力机制可有效地补充目标物体特征在通道空间中的信息,能够更好地对目标进行定位。在OTB2015和VOT2017数据集上的实验结果表明,ThrAtt-Siam跟踪器对目标物体形变、低分辨率和遮挡问题都取得了较好的跟踪准确率和成功率。     

面向非对称特征注意力和特征融合的太赫兹图像检测

目的 太赫兹由于穿透性强、对人体无害等特性在安检领域中得到了广泛关注。太赫兹图像中目标尺寸较小、特征有限,且图像分辨率低,目标边缘信息模糊,目标信息容易和背景信息混淆,为太赫兹图像检测带来了一定困难。方法 本文在YOLO(you only look once)算法的基础上提出了一种融合非对称特征注意力和特征融合的目标检测网络AFA-YOLO(asymmetric feature attention-YOLO)。在特征提取网络CSPDarkNet53(cross stage paritial DarkNet53)中设计了非对称特征注意力模块。该模块在浅层网络中采用非对称卷积强化了网络的特征提取能力,帮助网络模型在目标特征有限的太赫兹图像中提取到更有效的目标信息;使用通道注意力和空间注意力机制使网络更加关注图像中目标的重要信息,抑制与目标无关的背景信息;AFA-YOLO通过增加网络中低层到高层的信息传输路径对高层特征进行特征融合,充分利用到低层高分辨率特征进行小目标的检测。结果 本文在太赫兹数据集上进行了相关实验,相比原YOLOv4算法,AFA-YOLO对phone的检测精度为81.15%...     

基于注意力与特征融合的改进SSD目标检测算法

针对目标检测中检测精度低且小目标检测较难的问题,提出了一种基于注意力机制与特征融合的改进SSD目标检测算法。在标准SSD目标检测模型基础上,使用深层特征提取网络ResNet50作为主干网络,在特征提取网络中引入通道-空间注意力机制增强特征图语义信息,计算特征图中像素点之间的影响。最后,将低层特征与高层语义信息进行Concat特征融合,充分利用不同特征图之间的关联信息。此外,使用GIOU代替传统IOU来计算框间的交并比,同时考虑正负样本不均衡的情况,选择Focal损失函数,重新定义了损失函数。实验采用PASCALVOC开源数据集进行仿真验证,并与传统SSD目标检测算法进行对比,准确率得到了一定的提高,验证了该算法对目标检测的有效性。     

基于联合注意力的复杂纹理瓷砖缺陷检测方法

复杂纹理瓷砖表面存在较多的低可视度小目标缺陷与严重的复杂纹理背景干扰,使应用目标检测方法时易出现较高的误检率和漏检率。为提升复杂纹理瓷砖表面缺陷检测效率,提出了基于通道与空间联合注意力的复杂纹理瓷砖表面缺陷检测方案。首先通过建模深浅层特征通道间关系设计了一种选择性特征融合方法,以提升模型对小目标缺陷的特征表达;其次,提出了通道与空间联合注意力模块,通过通道注意力和空间注意力来筛选关键特征通道和抑制纹理区域,使模型着重于学习缺陷特征以增强模型辨别缺陷与纹理的能力;最后,在复杂纹理瓷砖表面缺陷数据上进行了实验验证。实验结果表明,相较于AFF(attentional feature fusion)和CBAM(convolutional block attention module)方法,选择性特征融合方法和通道与空间联合注意力模块使模型检测性能分别提高了5.3 AP、6.32 AP。最终,实验证明了该方案分别优于现有的瓷砖检测方法YOLOv5和纹理织物缺陷检测AFAM方法1.32 AP、2.12 AP。     

改进YOLOv5s的遥感图像目标检测

针对遥感图像中感兴趣目标特征不明显、背景信息复杂、小目标居多导致的目标检测精度较低的问题,本文提出了一种改进YOLOv5s的遥感图像目标检测算法（Swin-YOLOv5s）。首先,在骨干特征提取网络的卷积块中加入轻量级通道注意力结构,抑制无关信息的干扰;其次,在多尺度特征融合的基础上进行跨尺度连接和上下文信息加权操作来加强待检测目标的特征提取,将融合后的特征图组成新的特征金字塔;最后,在特征融合的过程中引入Swin Transformer网络结构和坐标注意力机制,进一步增强小目标的语义信息和全局感知能力。将本文提出的算法在DOTA数据集和RSOD数据集上进行消融实验,结果表明,本文提出的算法能够明显提高遥感图像目标检测的平均准确率。     

融合改进FPN与关联网络的Faster R-CNN目标检测

在无人机场景下,目标检测存在样本数量不足、成像视角不同的问题,导致检测精度低。提出一种结合改进特征金字塔网络（FPN）与关联网络的Faster R-CNN目标检测算法。通过在传统FPN结构中以自下而上的特征融合方式提取特征图的语义信息和位置信息,最大程度地保留特征图的多尺度信息。同时利用候选区域之间的形状特征和位置特征构造区域之间的关联特征,并与深度特征相融合进行分类回归,从而充分提取特征图的整体信息,实现目标检测。在PASCAL VOC 2007和NWPU VHR-10数据集上的实验结果表明,相比FPN+Faster R-CNN算法,该算法的交并比和平均检测精度分别提高了10和2.7个百分点,具有较优的目标检测性能。     

改进SSD算法在交通标志检测中的应用

针对交通标志检测存在误检率高、鲁棒性差等问题,提出了一种改进SSD(single shot multibox detector)的交通标志检测方法。首先从不同维度提取交通标志的位置和方向感知信息,改善目标在浅层特征图上的感受野区域。其次使用特例化的卷积内核对深层特征图进行条件参数卷积,增强交通标志的特征表达能力。最后对通道注意力机制进行改进,在特征通道中融入目标空间信息,提升交通标志目标的显著性。实验结果表明,提出的方法相较于原始SSD在CCTSDB数据集上的检测精度提升了7.6个百分点,检测速度达到87.5 FPS;在LISA数据集上的平均准确率为94.6%,检测速率为85.0 FPS。相比于其他的检测方法,改进后的SSD算法在复杂的自然场景中对交通标志具有更好的鲁棒性。     

改进FSSD的差速器壳体表面缺陷实时检测算法

针对传统检测方法对于汽车差速器壳体表面小目标缺陷的误检和漏检问题,提出了一种改进的FSSD＿MobileNet缺陷检测模型。该模型将FSSD(feature fusion single shot multibox detector)算法的基础骨干网络VGG16替换成轻量级MobileNet网络,构建了一种高效的特征融合结构并调整了默认框的尺寸,进一步提升对小目标缺陷的检测能力。同时使用RMSProp(root mean square propagate)梯度下降算法来优化损失函数,加快了模型的收敛速度。实验结果表明,改进后的FSSD＿MobileNet模型的mAP为96.7%,相比于改进前提升了16.2个百分点。在保持较高检测精度的同时,检测速度达到了191 FPS,高于目前单阶段算法中速度较快的YOLOv5s网络,相较于传统的SSD(single shot multibox detector)和FSSD分别提升了94 FPS和102 FPS,同时模型较为精简,能够更好地满足实际生产中对准确性和实时性的综合要求。     

基于隔级交叉特征融合的输电线螺栓缺销检测

目的 螺栓销钉是输电线路中至关重要的连接部件,螺栓的销钉缺失会导致输电线路中关键部件解体,甚至造成大规模停电事故。螺栓缺销检测属于小目标检测问题,由于其尺寸较小且背景复杂,现有的目标检测算法针对螺栓缺销的检测效果较差。为了提升输电线路中螺栓缺销的检测效果,本文以SSD(single shot multibox detector)算法为基础,提出了基于隔级交叉自适应特征融合的输电线路螺栓缺销检测方法。方法 在建立了螺栓缺销故障检测数据集后,首先在SSD网络中加入隔级交叉特征金字塔结构,增强特征图的视觉信息和语义信息;其次,引入自适应特征融合机制进行特征图二次融合,不同尺度的特征图以自适应学习到的权重进行加权特征融合,有效提升螺栓缺销的检测效果;最后,对原始的SSD网络中的先验框尺寸进行调整,使其大小和长宽比更加适合螺栓目标。结果 实验结果表明,本文方法在正常螺栓类的检测精度达到87.93%,螺栓缺销类的检测精度达到89.15%。与原始的SSD网络相比,检测精度分别提升了2.71%和3.99%。结论 本文方法针对螺栓缺销故障的检测精度较高,较原始SSD网络的检测精度有明显提升,与其他方法相...     

改进Faster R-CNN模型的CT图磨玻璃密度影目标检测

目的 针对Faster R-CNN （faster region convolutional neural network）模型在肺部计算机断层扫描（computed tomography，CT）图磨玻璃密度影目标检测中小尺寸目标无法有效检测与模型检测速度慢等问题，对Faster R-CNN模型特征提取网络与区域候选网络（region proposal network，RPN）提出了改进方法。方法 使用特征金字塔网络替换Faster R-CNN的特征提取网络，生成特征金字塔；使用基于位置映射的RPN产生锚框，并计算每个锚框的中心到真实物体中心的远近程度（用参数“中心度”表示），对RPN判定为前景的锚框进一步修正位置作为候选区域（region proposal），并将RPN预测的前景/背景分类置信度与中心度结合作为候选区域的排序依据，候选区域经过非极大抑制筛选出感兴趣区域（region of interest，RoI）。将RoI对应的特征区域送入分类回归网络得到检测结果。结果 实验结果表明，在新冠肺炎患者肺部CT图数据集上，本文改进的模型相比于Faster R-CNN模型，召回率（recall）增加了7%，平均精度均值（mean average precision，mAP）增加了3.9%，传输率（frames per second，FPS）由5帧/s提升至9帧/s。特征金字塔网络的引入明显提升了模型的召回率与mAP指标，基于位置映射的RPN显著提升了模型的检测速度。与其他最新改进的目标检测模型相比，本文改进的模型保持了双阶段目标检测模型的高精度，并拉近了与单阶段目标检测模型在检测速度指标上的距离。结论 本文改进的模型能够有效检测到患者肺部CT图的磨玻璃密度影目标区域，对小尺寸目标同样适用，可以快速有效地为医生提供辅助诊断。     

基于融合FPN和Faster R-CNN的行人检测算法

针对多尺度行人检测的问题,本文提出一种基于融合特征金字塔网络（Feature pyramid networks,FPN）和Faster R-CNN(Faster region convolutional neural network)的行人检测算法。首先,对FPN和区域建议网络（Region proposal networks,RPN）进行融合;然后,对FPN和Fast R-CNN进行融合;最后,在Caltech数据集、KITTI数据集和ETC数据集上分别对融合FPN和Faster R-CNN的行人检测算法进行训练和测试。该算法在Caltech数据集、KITTI数据集和ETC数据集上的mAP (mean Average Precision)分别达到69.72%, 69.76%和89.74%。与Faster R-CNN相比,该算法不仅提高了行人检测精度,而且在多尺度行人检测的问题上也获得了较为满意的检测效果。     

融合多尺度上下文信息的实例分割

目的 实例分割通过像素级实例掩膜对图像中不同目标进行分类和定位。然而不同目标在图像中往往存在尺度差异,目标多尺度变化容易错检和漏检,导致实例分割精度提高受限。现有方法主要通过特征金字塔网络(feature pyramid network,FPN)提取多尺度信息,但是FPN采用插值和元素相加进行邻层特征融合的方式未能充分挖掘不同尺度特征的语义信息。因此,本文在Mask R-CNN(mask region-based convolutional neural network)的基础上,提出注意力引导的特征金字塔网络,并充分融合多尺度上下文信息进行实例分割。方法 首先,设计邻层特征自适应融合模块优化FPN邻层特征融合,通过内容感知重组对特征上采样,并在融合相邻特征前引入通道注意力机制对通道加权增强语义一致性,缓解邻层不同尺度目标间的语义混叠;其次,利用多尺度通道注意力设计注意力特征融合模块和全局上下文模块,对感兴趣区域(region of interest,RoI)特征和多尺度上下文信息进行融合,增强分类回归和掩膜预测分支的多尺度特征表示,进而提高对不同尺度目标的掩膜预测质量。结果 在MS ...     

基于改进YOLOv4的小目标行人检测算法

行人检测在无人驾驶环境感知领域具有重要应用。现有行人检测算法多数只关注普通大小的行人目标,忽略了小目标行人特征信息过少的问题,从而造成检测精度低、应用于嵌入式设备中实时性不高等情况。针对该问题,提出一种小目标行人检测算法YOLOv4-DBF。引用深度可分离卷积代替YOLOv4算法中的传统卷积,以降低模型的参数量和计算量,提升检测速度和算法实时性。在YOLOv4骨干网络中的特征融合部分引入scSE注意力模块,对输入行人特征图的重要通道和空间特征进行增强,促使网络学习更有意义的特征信息。对YOLOv4颈部中特征金字塔网络的特征融合部分进行改进,在增加少量计算量的情况下增强对图像中行人目标的多尺度特征学习,从而提高检测精度。在VOC07+12+COCO数据集上进行训练和验证,结果表明,相比原YOLOv4算法,YOLOv4-DBF算法的AP值提高4.16个百分点,速度提升27%,将该算法加速部署在无人车中的TX2设备上进行实时测试,其检测速度达到23FPS,能够有效提高小目标行人检测的精度及实时性。     

多尺度卷积特征融合的SSD手势识别算法

为了提高对中小占比手势识别的准确性与稳定性,提出了一种多尺度卷积特征融合的SSD(single shot multibox detector)手势识别方法。该方法突出表现在两大方面,其一,在原始的SSD算法的多尺度卷积检测方法基础上,引入了不同卷积层的特征融合思想,经过空洞卷积下采样操作与反卷积上采样操作,实现网络结构中的浅层视觉卷积层与深层语义卷积层的融合,代替原有的卷积层用于手势识别,以提高模型对中小目标手势的识别精度;其二,为了解决正负样本不均衡导致分类性能差的问题,提出一种改进的损失函数,以提升模型对目标手势的分类能力。在手势识别公开的数据集上的实验结果表明,与SSD和Faster R-CNN等识别方法相比,能够在保持较高的手势检测精度的同时,又具有较好的鲁棒性与检测速度。     

YOLOv3和双线性特征融合的细粒度图像分类

目的 细粒度图像分类是计算机视觉领域具有挑战性的课题,目的是将一个大的类别分为更详细的子类别,在工业和学术方面都有着十分广泛的研究需求。为了改善细粒度图像分类过程中不相关背景干扰和类别差异特征难以提取的问题,提出了一种将目标检测方法YOLOv3（you only look once）和双线性融合网络相结合的细粒度分类优化算法,以此提高细粒度图像分类的性能。方法 利用重新训练过的目标检测算法YOLOv3粗略确定目标在图像中的位置;使用背景抑制方法消除目标以外的信息干扰;利用融合不同通道、不同层级卷积层特征的方法对经典的细粒度分类算法双线性卷积神经网络（bilinear convolutional neural network,B-CNN）进行改进,优化分类性能,通过融合双线性网络中不同卷积层的特征向量,得到更加丰富的互补信息,从而提高细粒度分类精度。结果 实验结果表明,在CUB-200-2011（Caltech-UCSD Birds-200-2011）、Cars196和Aircrafts100数据集中,本文算法的分类准确率分别为86.3%、92.8%和89.0%,比经典的B-CNN细粒度分类算法分别提高了2.2%、1.5%和4.9%,验证了本文算法的有效性。同时,与已有细粒度图像分类算法相比也表现出一定的优势。结论 改进算法使用YOLOv3有效滤除了大量无关背景,通过特征融合方法来改进双线性卷积神经分类网络,丰富特征信息,使分类的结果更加精准。